肖伟华

浅谈梯级泵站的调度管理系统

[摘要]本文针对梯级泵站调度管理复杂等特点，从检验各种设计和控制方

案、为应急调度方案的制订提供技术支撑、工程安全运行和保证水源供给等方面

提出了合理建设调度管理系统的必要性。

[关键词]南水北调东线；梯级泵站；调度管理系统

1工程概况

南水北调东线一期工程从江苏省扬州市附近的长江干流引水，通过13级、

34座泵站逐级提水，输水干线泵站总装机台数160台，总装机容量366.2MW，

总装机流量4448m3/s。工程利用京杭运河以及与其平行的输水河道输水，经洪

泽湖、骆马湖、南四湖和东平湖调蓄后，分两路输水，一路向北，调水过黄河，

经小运河接七一六五河到大屯水库，另一路向东到东湖和双王城水库，并与现有

引黄济青输水渠相接。调水线路总长1466.50km，其中长江至东平湖1045.36km，

黄河以北173.49km，胶东输水干线239.78km，穿黄河段7.87km。供水范围包括

苏北、皖东北、鲁西南、鲁北和山东半岛，多年平均抽江水量87.66亿m3，调

入下级湖29.70亿m3，过黄河4.42亿m3，送到胶东8.83亿m3。工程运行具

有流量大、年利用小时数高等特点[1]。为了规范、深化和细化泵站运行管理，

提高运行水平，实现全线连续稳定输水的工作目标，需要对梯级泵站的调度管理

系统进行合理设置。

2梯级泵站调度系统建设的必要性

南水北调东线一期工程输水河道所处位置地势较低，供水区以黄河为脊背，

分别向南北两侧倾斜，工程全线最高处东平湖的蓄水位高于长江水位约40m，因

此根据地形条件，东线工程的输水方式东平湖以南需建泵站逐级提水北送，从东

平湖向鲁北、向胶东可采用自流输水。泵站梯级的设置，主要根据地形条件和各

级湖泊水位差确定。从长江至南四湖上级湖形成了10个航运梯级，南四湖上级

湖至东平湖采用3级提水，东平湖以南共设13个调水梯级，总扬程约65m，南

四湖以南为双线输水，共设泵站枢纽22处，具体见下图。

梯级自动化调度系统由应用系统、应用支撑平台、数据存储与管理系统、计

算机网络系统、通信系统、系统运行实体环境六大部分组成，包括水量调度、闸

站监控、视频监视、安全监测、水质监测、工程防洪等核心生产应用系统，还包

括与企业运行相关的办公运营应用系统，以及通信网络等信息化基础设施[2，3]。

自动化调度系统对工程的科学调度、可靠监控、高效运行、安全管理具有十分重

要的作用，通过提供调度运行管理信息化作业平台和决策会商支撑环境，实施自

动化调度与监控，能够有效保证按时、按质、按量输配水目标的实现。

2.1工程现代化管理的需要

随着经济的发展和社会的进步，用水户对调水工程管理的实时性、调水量的

准确性和工程运行的安全性等方面提出了更高的要求。要满足这些要求，必须实

行现代化管理，以信息化推动调水工程调度运行管理的现代化。

2.2检验各种设计和控制方案

南水北调东线一期工程输水干线由多级泵站、控水和引水系统组成。中间为

了流量平衡和调节而设置了中间调节水库。工程规模较大，投资较多。工程串级

运行，各渠池互相影响，这样的工程建成后，运行调度也比较复杂。工程本身设

计的合理性检验、设计参数及结构的确定、调度运行方案的选择、整体监测控制

系统的设计和实施、调控操作规范的制定等均是需要详细研究的内容，最有效和

节省投资的方法就是对系统进行调度管理系统设计，从而揭示系统运行的机理，

提出并检验各种设计和控制方案。

2.3为应急调度方案的制订提供技术支撑

南水北调东线一期工程具有多种运行工况，各工况间还存在着工况切换的问

题，而且对工况切换有时间要求，多级泵站的自动化运行、与环路上的闸阀一起

控制，使得控制系统更加复杂。况且输水具有相当大的时间延迟，要了解系统的

动态特性非常困难，所以需要构建全系统水力学仿真模型，研究全系统在各种工

况下的动态水力过渡过程，详细制定各种工况下梯级泵站的起泵和停泵操作程

序，为应急调度系统的制定打下基础。

2.4工程安全运行的需要

一般梯级泵站调水工程中的输水渠道调蓄能力较小，当某级泵站运行机组发

生事故而停机，如果前一级泵站不能在较短的时间内紧急停机，那么其继续抽来

的水量将会抬高该泵站的进水池水位，当水位超过泵站进水侧最高水位时就会造

成水淹泵房电机层事故；而后一级泵站会在较短时间内将其进水池水位降至最低

运行水位而强迫停机，渠道中的水位在短时间内变化太大，对其边坡稳定不利。

因此，从梯级泵站调水工程安全，特别是单线输水系统安全的角度考虑，有必要

研究分析梯级泵站正常开机、正常停机、事故停机等不同工况特别是最不利工况

下输水全线的水力过渡过程，因此提出科学合理的调度方案和建设调度管理系统

是必要的。

2.5保证水资源安全的需要

如何在突发事故的条件下做出快速有效的应急响应，在最短的时间内对突发

事件做出准确的判断，采取正确的事故处理方法，使事故造成的损失和影响降到

最小，保障整条线路的输水系统安全，要充分利用输水系统的结构特点和当时泵

站的运行方式，采取适当的应急调度措施，合理安排人员，下达正确的调度指令，

实现系统的优化调度是必须解决的问题。通过制定梯级泵站管理系统，可以有效

保障水资源安全供给。

3结论

南水北调东线一期工程的调度运行管理工作，涉及多个管理部门，跨省市、

跨行业、跨部门之间协调会商工作量巨大；调度运行管理工作涉及水情、雨情、

水工建筑的安全以及用水量等诸多信息，信息采集和传输任务重；南水北调东线

一期工程的调度运行管理工作，涉及调蓄水库湖泊、泵站、节制水闸和分水口门

等众多水利工程，管理人员众多；为了提高协调会商效率，加快信息采集速度，

体现以人为本节省人力资源，也需要建设一套调度管理系统。

总之，通过建设梯级泵站调度系统，将给南水北调东线一期工程运行提供安

全保障措施，提供可操作性的系统运行方案，研究全系统在各种工况下的动态水

力过渡过程，详细制订各种工况下梯级泵站的起泵和停泵操作程序，为应急调度

方案的制订打下基础，为南水北调东线一期工程提供技术支撑，为实现工程的按

期通水提供保障，推动水资源的可持续发展。本工程的调度管理技术，也可为其

他水资源缺乏城市的调水工程运行提供经验与示范。

参考文献：

[1]肖伟华，庞莹莹，张连会，等.南水北调东线工程突发性水环境风险管理

研究[J].南水北调与水利科技，2010（5）：17-21.

[2]仇宝云，林海江，冯晓莉，等.南水北调梯级泵站技术管理研究[J].排灌机

械，2004（1）：8-12.

[3]仇宝云，袁寿其，冯旭松，等.南水北调东线工程梯级泵站的几个问题[J].

灌溉排水学报，2003（2）：69-73.