蒙山多级泵站联合调度工程设计难点探讨

马金宝，刘春伟

（1.北京中水利德科技发展有限公司，北京 100000；2.临沂市水利工程保障中心，山东 临沂 276000）

蒙山主峰龟蒙顶海拔1 156 m，山势陡峻，地形复杂，现有龟蒙景区、天蒙景区2座旅游区，山顶用水需求主要是灭火，兼顾日常灌溉。山顶水资源季节性变化大，水资源保证率低，急需设计建设数量较多的水利工程。结合蒙山的山区特点，设计多级加压泵站提水至山顶，探索破解山区泵站工程设计难点问题。

1 泵站设计难点分析

1.1 可利用水源少

蒙山山顶地势较高、地形复杂，自然蓄水和人工蓄水性水利工程不多，近距离内缺乏可有效利用的水源。

1.2 联动调度难度大

蒙山森林覆盖面积较大，山顶灭火备用水需求和用水量较大，同时兼顾日常农业灌溉，迫切需要建设多泵站联合运行工程，保障不间断供水，泵站间联运体系复杂，联动难度较大。

1.3 建设难度大

与平原地区不同，蒙山山区泵站、供水管道、取水栓、终端蓄水池建设等难度大，有很多关键问题需要专门设计，破解难题。

2 多泵站联合工程设计方案

2.1 总体布局设计

蒙山山区多泵站联合工程主要由水源库、加压泵站、蓄水池、供水管道和取水栓等部分组成。工程分别自李家石屋水库、乔家庄水库、九龙潭水库取水，通过多级泵站逐级加压引水至药圃水库，再由药圃水库通过泵站加压引水至擂鼓台和龟蒙顶2座新建蓄水池，为龟蒙景区内的消防工程提高可靠的水源保障。

2.2 确定泵站分级加压参数

考虑高差因素，从水源地到蓄水池通过多级加压泵站引水解决，需新建加压泵站12座。蒙山水泵群根据地形高差，各线路采用不同分级加压。其中1#～4#泵站为李家石屋水库提水至药圃水库的4级加压泵站，扬程分别为160 m、155 m、115 m、140 m；5#泵站为药圃水库提水至新建蓄水池的单级泵站，扬程105 m；6#～7#为乔家村水库提水至九龙潭水库的2级泵站，扬程分别为140 m和115 m；8#～12#泵站为九龙潭水库提水至药圃水库的5级泵站，扬程分别为155 m、140 m、115 m、115 m、140 m。

3 设计难点及解决措施

3.1 水源选择与用水量分析

山区山上水资源非常有限，蒙山附近无大型水源地，无较大流量的大口井。距离10 km左右有李家石屋、药圃水库、乔家村水库、九龙潭水库4座小水库，水源水量较充足。山顶蓄水池距离最远的桥家村水库大约10 km，其他水库距离在10 km以内，总体距离远近适中。泵站采用水库供水较为便利，且取水保证率高。

表1 供水水源基本情况表

目前，山区灭火供水标准尚未有明确规范，蒙山山区需水量参照《建筑防火涉及规范》（GB50016-2006）及其他相似工程的经验进行计算。计算需用水量取20 L/s，森林火带可燃物蓄量取1 000 m3，火灾蔓延时间按6 h考虑，则发生一次火灾的灭火用水量为432 m3，水库水源库容远大于用水需求，可满足用水需要。山顶新建蓄水池应大于一次灭火用水量，结合蒙山地形条件，蓄水池蓄水量宜为500 m3，也可满足非灭火期的灌溉需求。

3.2 多泵站联调信息化系统设计

蒙山需联合调运12个泵站，数量多，距离远，工况复杂，因此蒙山泵站群探索设计自动化信息系统，便于联合调度控制。蒙山泵站群自动化系统的设计思路是当蒙山顶蓄水池内水位下降到设定水位时，药圃水库补水水泵自动启动补水，补水流量根据灭火情况，确定为0.018 m3/s，补水时间16 h，可以满足持续灭火时间达3 h。自动化信息管理系统主要由计算机控制系统和视频监视系统两部分组成。计算机控制系统设主控级、现地级两级，通过光纤以太网传输信号。监控工作站、服务器等主控级设备设在5#泵站，12个泵站分别安装传感器、光端设备等现地级设备。现地级各传感器获取各设备运行数据，主控级汇总现地级各设备工况数据，将控制命令、调度指令传送至LCU执行。工作人员可通过液晶屏获取各泵站设备信息和视频监视系统传来的图像，综合研判操作信息化系统。

3.3 陡峻地形泵站输水管道解决措施

各输水管道敷设于蒙山各处山地，地形复杂，管道弯头较多，并且工程区地处龟蒙景区，没有足够开挖面，因此部分管道需采用架空敷设方式布置。考虑管道承受的静水压力，多处自流方式输水管道部位采用钢管材质。根据现场查勘，考虑灭火和灌溉需要和施工方便等因素，确定管线布置尽量沿山体坡度较缓处和道路附近铺设。敷设灭火主管道总长16 km，管道敷设线路分为7条管道，管径DN150、DN200为宜，给水方式为水泵加压供水。

3.4 联运泵站阀门井设计要点

为便于蒙山输水管道工程的安全运行和维护管理，按照现行国家标准《室外给水工程设计规范》（GB 50013-2006）的规定，管道沿线需设置检修阀、排气阀、泄水阀、减压阀、水击泄放阀、止回阀等，阀门均安装在阀门井内。其中，检修闸阀每隔5个取水栓设置一个，管道高点处设置排气阀，管道低点处设置泄水阀。共需设置阀门井234座，其中检修闸阀井38座，排气阀井43座，泄水阀井28座，减压阀井113座（其中消防支管设置减压阀75座），水击泄放阀井12座。

4 结语

蒙山多泵站群联合调度控制系统具有典型的山区特点，统筹考虑高差大、地形复杂、间距远等重要因素，通过一体化信息控制体系设计联合运用12个泵站，可满足灭火用水需求兼顾灌溉补水。从建成投入运行情况看，工程达到了设计目标，多级泵站群和出水系统均运行良好。