南水北调宝应抽水站流量定线方法探讨

王亚宾　钱睿智　王永东

（江苏省水文水资源勘测局扬州分局，江苏扬州　225002）

南水北调宝应抽水站流量定线方法探讨

王亚宾钱睿智王永东

（江苏省水文水资源勘测局扬州分局，江苏扬州225002）

本文以宝应抽水站为例，对临界扬程抽水站流量定线方法进行了研究。鉴于宝应抽水站扬程处于低扬程和高中扬程的分界处，根据实测流量资料，按照规范给定的低扬程和高中扬程抽水站流量定线方法，分别确定了该站的流量关系曲线，并对定线结果进行了检验和精度评定。结果表明两种定线方法均可行，且定线精度较高。通过本文研究，丰富了宝应抽水站的流量定线方法，为处于扬程分界处的抽水站流量定线提供了参考案例。

抽水站；流量；定线

1　引言

抽水站流量定线是水文资料整编内容之一，主要用于推算水量和泵站效率系数，是科学调度水资源和经济评价的重要技术手段。《水文资料整编规范》SL 247—2012给出了低扬程（0～6m）抽水站和高中扬程抽水站的流量计算公式和定线方法。实际中，有些抽水站的扬程处于低扬程和高中扬程的分界处，这种临界扬程抽水站该如何进行流量定线尚待研究，例如南水北调宝应抽水站（下称宝应站）设计扬程7.6m，实际运行扬程在6m左右，本文试用低扬程和高中扬程两种定线方法对宝应站进行流量定线，希望达到丰富该站流量定线方法的目的。

2　研究方法

2.1宝应站概况

宝应站位于江苏省扬州市宝应县范水镇，是南水北调东线一期工程的水源工程，主要作用是与江都抽水站组成第一级抽水站，也可以抽排里下河地区涝水。该站站上通过引河与京杭大运河相连，站下通过潼河与里下河地区水网沟通，设计流量100m3/s，设计扬程7.6m，选用3500HDQ-7.6型立式导叶式液压全调节混流泵，配TL-3400/48立式同步电动机4台套（3主1备），总装机容量13600kW。2005年10月，该站通过试运行验收。

2.2流量测验

2014年5月南水北调东线全线试通水和8月南四湖生态应急调水期间，江苏省水文水资源勘测局扬州分局在宝应站进行了流量测验。测流断面位于该站下游河道顺直、水流平稳处，测流采用600Hz走航式ADCP；水尺断面位于该站上、下游水流平稳处，水位观测采用固态存储水位计；泵机开机台数和功率在该站运行管理系统上抄录。流量测验执行《声学多普勒流量测验规范》SL 337—2006，测验成果见表1。

表1　宝应站流量测验成果

两次测验实测流量共35次，扬程范围4.91～6.5m，流量范围32.7～107m3/s，开机台数1～3台，基本包含了该站不同的运行状态，测点分布合理，测验资料满足《水文资料整编规范》中流量定线的要求。

2.3低扬程抽水站定线

根据《水文资料整编规范》，低扬程抽水站流量定线采用指数函数法，流量计算公式为:

式中Q——流量，m3/s；

ηk——抽水效能系数；N——电功率，kW；e——自然对数底；

ε——抽水效能随扬程增加而递减的系数；h——扬程，m。

将式（1）移项取对数，得:

a.分析h～（Q/N）关系。根据流量测验资料，计算各测次的扬程h和Q/N，绘制h～（Q/N）关系线图，如图1所示。

图1　宝应站h～（Q/N）关系图

据图1定出h～（Q/N）关系线，为:

b.据式（2）计算，ε=0.185，ηk=0.0370。

c.将ε、ηk代入式（1），得到宝应站流量关系式为:

d.检验与评定。按照《水文资料整编规范》要求，流量关系曲线为单一曲线，且测点在10个以上者，应做符号检验、适线检验和偏离数值检验，当检验结果均接受原假设时，才能认为定线合理。

采用南方片水文资料整编系统SHDP2.0，对宝应站流量关系曲线［式（4）］进行上述三项检验，结果见表2。

表2　宝应站流量关系曲线（指数函数法）检验计算

由表2可见，该流量关系曲线的三项检验全部通过，说明定线合理。

《水文资料整编规范》规定电力抽水站以电功率作参数的流量关系曲线精度同堰闸站，其中一类精度水文站定线精度指标为随机不确定度10%，系统误差±2%。该流量关系曲线的随机不确定度为6%，系统误差为0.2%，满足一类精度水文站定线精度指标要求，表明该流量关系曲线精度较高。

2.4高中扬程抽水站定线

根据规范，高中扬程抽水站流量定线采用效率法，流量计算公式为:

式中Q——流量，m3/s；η'——装机效率；N——电功率，kW；h——扬程，m。

a.分析h～η'关系。该站4台机组为同一型号，安装、调试和运行环境相同，各机组的装机效率η'随水位差变化的过程相似，本文用机组的综合效率η代替各机组的装机效率η'。

根据测验资料，计算各测次的扬程h和综合效率η，绘制h～η关系线，如图2所示。

图2　宝应站h～η关系

据图2定出h、η'关系线，为:

b.流量计算公式。将式（6）代入式（5），得到宝应站流量关系曲线:

c.检验与评定。采用南方片水文资料整编系统SHDP2.0，对宝应站流量关系曲线［式（7）］进行符号检验、适线检验和偏离数值检验，结果见表3。

表3　宝应站流量关系曲线（综合效率法）检验结果

由表3可见，该流量关系曲线的三项检验全部通过，说明定线合理。

该流量关系曲线的随机不确定度为5.4%，系统误差为0，满足一类精度水文站定线精度指标要求，表明该流量关系曲线精度较高。

3　应用与分析

根据宝应站流量关系曲线式（4）和式（7）分别计算各测次流量，并与实测流量进行比较，结果见表4。

表4　宝应站流量关系曲线推流与实测流量对照

续表

在生产中，尚需以实测流量对关系曲线进行检验，以保证其准确可靠，当发现不合理现象时，可从流量测验和机组状态变化等方面分析原因，对流量关系曲线进行调整，直到满足规范要求为止。当推求流量在测点范围内时，其精度稳定可靠，而在测点范围外推流量，其精度无法保障，需谨慎使用，此种情况可通过增加不同工况的实测流量资料，而扩大和完善流量关系曲线的适用范围。

4　结论

本文对宝应站按低扬程和高中扬程分别进行了流量定线，两条曲线均通过了三项检验，且精度较高，表明两种定线方法均可行，达到了丰富该站流量定线方法的目的。两种定线方法均涉及扬程h、电功率N和实测流量Q，提高流量测验精度，有利于保证流量定线精度和推流精度。机组效率与机组的调试、运行和维修等运行条件密切相关，当运行条件发生变化时，会引起机组效率的变化，从而影响流量曲线的准确度，因此要加强水文测验部门和抽水站运行管理部门之间的沟通，以确保流量关系曲线有效，从而达到水资源计量精准的目标。■

［1］中华人民共和国水利部.SL 247—2012水文资料整编规范［S］.北京:标准出版社，2012.

［2］中华人民共和国水利部.SL 337—2006声学多普勒流量测验规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2006.

［3］孙正兰.江都抽水站流量计算方法分析［J］.水泵技术，2004（4）:44-46.

［4］朱金生，孙学勇，智日进.对二河新闸闸下水位—安全流量关系曲线几个问题的探讨［J］.水利建设与管理，2010（9）: 32-33.

［5］陈其远.利用区间流量修正紧水滩电站闸门泄流曲线［J］.中国水能及电气化，2014（3）:18-23.

Discussion on Baoying Pumping Station flow aligning method in South-to-North Water Diversion Project

WANG Yabin，QIAN Ruizhi，WANG Yongdong
（Jiangsu Hydrology and Water Resources Survey Bureau Yangzhou Branch，Yangzhou 225002，China）

In the paper，Baoying Pumping Station is regarded as an example to study critical head pumping station flow aligning method.Since the head of Baoying Pumping Station is located on the boundary between low head and high-medium head，flow relationship curves of the station are respectively determined according to measured flow data and in line with flow aligning method of low head and high-medium head pumping station given in the specification.The aligning results are tested，and the precision is evaluated.The results show that two aligning methods are feasible with higher aligning precision.Flow aligning method of Baoying Pumping Station is enriched through the study in the paper，thereby providing reference cases for pumping station flow alignment located in the head boundary.

pumping station；flow；alignment

TV123

A

1005-4774（2016）05-0025-05

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.007