万家寨引黄入晋工程总干线一级泵站运行监测成果

引黄入晋工程北干线平鲁地下泵站电气二次设计

２０１４年第３３卷第１期・ＤＷＲＨＥ水利水电工程设计　・４３・　

引黄入晋工程北干线平鲁地下泵站　

电气二次设计　

张左强　周海霞　国　佳　

摘　要　万家寨引黄北干线工程平鲁泵站按“无人值班、少人值守”原则设计，泵组ＬＣＵ采用ＰＬＣ并通过网络与上　位机系统进行通信。泵组继电保护装置等采用微机型专用装置，泵站公用系统和进水塔闸门控制采用以ＰＬＣ为基础　的成套装置，连成网络后与监控系统通信。　关键词　计算机监控　继电保护　变频器　万家寨引黄北干线工程　中图分类号ＴＶ７３６　文献标识码　Ｂ　文章编号　１００７—６９８０（２０１４）Ｏ１—００４３—０４　

万家寨引黄工程是一项跨流域的大型引水工　程，北干线工程由分水闸起向东，经偏关、平鲁、　

朔州、山阴、怀仁至大同市郊，工程包括一座大　

型泵站、长距离输水隧洞、渡槽、埋涵和多座调　节水库等水工建筑物。平鲁泵站位于大梁水库右　

岸山体内，是一座地下泵站。泵站装机５台，单　

机容量１　８００　ｋＷ，每台泵组配１台变频器。泵组启　动运行方式采用变频器（ＳＦＣ）变频启动并通过变频　

器对泵组作变速运行。变电站、变频器、高压配　

电设备和中控室等布置在地下厂房顶部的地面上。　泵站的站控级计算机监控系统纳人全线自动　化系统。泵站综合自动化按“无人值班、少人值　

守”原则设计，泵组可通过计算机网络接受上级　

的调度指令进行起、停、变速运行等工况转换。　泵站的油、气、水、通风、清水等公用系统及调　

节水库闸门控制系统均采用以ＰＬＣ为基础的成套　

控制装置，主要信息以Ｉ／Ｏ量形式送入监控系统；　各主要公用系统可通过网络与监控系统进行通信。　

１泵站控制系统　

１．１泵站监控系统　

１．１．１　硬件配置　

平鲁泵站计算机监控系统与北干线监控系统　为一个整体，北干线计算机监控系统从功能上分　

为两级，包括集中监控（泵站及水库）级和现地控制　

单元级（远方终端）。其中，集中监控级负责北干全　线的集中监控．现地控制单元级（远方终端）负责平　

周其仁和引黄入晋工程

世纪回眸蛆　

周其仁和引黄入晋工程　

◇李文芳　

黄河落天走东海，万里写人胸怀间。　

自２００１年以来，万家寨引黄入晋工程　

就夜以继日地造福三晋大地，人们不会忘　

记当年工程决策者的胆识和心血，也不会　

忘记那些国内外专家为之付出的智慧和汗　

水，周其仁先生就是其中一位杰出的代　

表。周其仁曾任北京大学中国经济研究院　

院长、央行货币政策委员会委员，是蜚声　

中外的经济学家。当年，他作为引黄人晋　

工程体制改革专家组组长，为引黄人晋工　

程的建设作出了不可磨灭的贡献，他的低　

调内敛、深沉博雅，他的大智大勇、远见　

卓识，给我留下了深刻印象。　

从１９８６年到２００９年，我在山西省万家寨　

引黄人晋工程管理机构连续工作了２３年之　

久，经历了这项大型跨流域调水工程的选线　

规划、设计论证、建设管理以及运行筹备、　

投产运营等全过程，切身感受到这项山西史　

上前无古人的伟大壮举，及其对山西经济社　

会可持续发展所具有的重大战略意义。　

引黄人晋，是造福三晋人民天大的好　

事，但也因巨大而复杂的各种困难曾多年　

悬而不决，起初主要是建设资金和施工技　术两方面的困难，之后得益于改革开放，　

这两方面的问题得到解决。然而，在取得　

世行贷款后，如何按世行要求与国际惯例　

接轨，确保引黄工程建设一次通水成功，　

长期安全运行，又成了新的难题。对于下　

决心完成这一历史性工程的山西决策者而　

言，必须拿到破解难题的密钥，而这个密　

钥就在于规划好与国际工程建设接轨的体　

制设计，这对于向世界打开国门不久的建　

设者来说绝非易事。几经研讨、反复权衡　

之后，山西省里决定进京请一个体制改革　

专家组，帮助进行引黄体制改革的设计。　

时任引黄总指挥、山西省政协主席郭裕怀　

找到了国务院主管农村工作的国务委员陈　

曼　：　坠鹣　

１５　一Ｉ世纪回眸　

俊生先生。陈先生认为可以请农村经济体　

制改革之父杜润生先生做引黄工程体制设　

计的总顾问，专家组的人选由杜老来推　

荐。郭主席遂登门拜访杜老，向他详细汇　

山西省万家寨引黄工程北干线下段输水方案比选探讨

水利建设与管理・２００６年第１２期　３７　

（山西省万家寨引黄工程管理局（总公司）太原０３００１２）　

【摘要】本文对山西省万家寨引黄入晋工程北干线下段４９．９６ｋｉｎ的输水工程就埋涵和压力管道（ＰＣＣＰ）两种方案　

从施工技术、安全稳定供水和经济运行等几方面进行比选。试图提出一种更合理更科学的输水方案，以供参考。　

【关键词】北干线输水方案　比选　

山西省万家寨引黄工程北干线是整个引黄工程的重要　组成部分，建成后将直接担负朔州、大同两地及沿线城市生　产生活的不间断供水任务。输水方案的合理优化关系到供水　

和运营工作的稳定、安全与经济问题。在国家对《山西省万家　寨引黄人晋工程北干线可行性研究报告》进行审查期间，设　计单位也对北干线下段４９．９６ｋｉｎ的输水工程方案进行了补　

充比较。本文拟在此基础上进一步分析探讨。提出改埋涵输　水为ＰＣＣＰ压力输水的建议，供讨论。　

１工程基本情况　

万家寨引黄人晋工程北干线在１９９３年国家批准的可研　报告中，其输水线路全长１６７ｋｉｎ，大致分为四段，依次是：第　

一段为４５ｋｉｎ输水隧洞段，第二段为１２ｋｍ预应力钢筋混凝　

土管段。第三段为４５ｋｉｎ渡槽、倒虹、隧洞及埋涵段。第四段为　６５ｋｉｎ无压埋涵段。２００２年重新编制可研报告时。根据目前较　为先进的生产技术水平和地形条件变化等多种因素。设计单　

位经过优化比选后。线路和输水方案作了进一步的调整．调　

整后线路较原来缩短为１６３．９５ｋｉｎ。输水方案依次调整为三　段：上段为４３．９６ｋｉｎ的隧洞段．与原设计的第一段基本一致．　较原来缩短约ｌｋｍ；中段为６９．６９ｋｉｎ的ＰＣＣＰ压力管道段．这　

一段基本上是将原来的第二、第三两段和第四段部分进行了　

合并和整体改变。取消了全部３３座渡槽、４条隧洞、３６段小　埋涵、２座倒虹和１２ｋｉｎ预应力钢筋混凝土管，全部改为较先　进合理的ＰＣＣＰ管道；下段仍采用了１９９３年设计的钢筋混凝　

土箱式无压埋涵，长度４９．９６ｋｉｎ。　由于受地形地质条件的限制。上段选用隧洞是惟一的方　

万家寨引黄工程北干线工程建设的思考

山西水利鲁富　

百　

万家寨引黄工程北干线工程建设的思考　

牛秀岭　

（山西省水利建设开发中心，山西太原０３０００２）　

［摘要］针对引黄工程北干线受水区水资源的基本概况，以及引黄工程二期的建设情况，分析了引黄工程建成　后的水价问题，提出了应采取的措施。引黄工程二期建成后对于缓解大同、朔州等地区的水资源短缺具有重　

要的意义。　［关键词］万家寨；引黄工程；北干线；水价　［中图分类号］ＴＶ６７２　［文献标识码］Ｃ　［文章编号］１００４—７０４２（２０１０）１２—００２５—０２　

１　引黄工程北干线受水区水资源概况　同朔地区位于山西省北部，是我国煤炭能源重化　

工基地之一，新中国成立以来，同朔地区在国民经济、　

社会方面均有了长足的发展，然而，随着经济社会的　

高速发展，同朔地区水资源的先天匮乏以及城市供水　

的严重不足，带来的是城市水源的过量开采、严重超　

采乃至破坏性开采，进而引发了一系列有害的环境工　

程问题，水危机日趋严峻。据有关统计数据表明：大　

同、朔州人均水资源占有量仅为３００　ｍ，，远远低于国　

际上公认的人均５００　１ＴＩ３的水资源严重短缺界限，水资　

源十分贫乏。山西省１／３的煤炭和电力出自同朔两地，　

两市的ＧＤＰ（国内生产总值）占全省的２５％，人均　

ＧＤＰ是全省平均水平的１．９倍，在山西省国民经济中　

占有举足轻重的地位。　

同朔地区缺水主要是自然条件和人类活动引起　

的。同朔地区同处山西省最北端，境内天然径流量小，　

属于典型的干旱半干旱地区，大同属于桑干河流域，　

市区周边主要有御河、口泉河、十里河、淤泥河、万泉　

河，分属桑干河一、二级支流，由于自然原因以及河流　

污染致使可利用水资源量减小，如大同市最大的河　

流——御河，原本的河道变成了现在的练车场。天然　

径流减少导致了地下水超采，多年来，大同市一直靠　

掠夺性开采地下水来支撑城市生活和生产用水，造成　

地下水严重超采，地下水位下降，形成城西、城南及城　

北三个主要漏斗区，总面积已超过１００　ｋｍｚ。漏斗的形　

引黄入晋工程北干线平鲁地下泵站放水洞消能设计

２０１４年第３３卷第１期・ＤＷＲＨＥ　水利水电工程设计　・３１・　

引黄人晋工程北干线平鲁地下泵站　

放水洞消能设计　

刘春冬赵国杰　贾　静　于　野　

摘　要　平鲁地下泵站位于大梁水库右岸坝肩上游西南山体下。经工程布置、运行、施工等多方面比较，采用１．２　ｍ　活塞式消能调流阀，较好地解决了放水洞高水头消能和调流问题，对类似工程设计提供经验。　关键词　地下厂房　竖井消能　消力井　消力池　放水洞　消能调流阀　中图分类号ＴＶ６７２　．１　文献标识码　Ｂ　文章编号　１００７—６９８０（２０１４）０１—００３１—０２　

１工程概况　２　蒙　、出水竖井、消力井、水　

北干线平鲁地下泵站位于大梁水库右岸坝肩　

上游西南山体下，主要建筑物包括地下及地面两　

大部分．地下建筑物主要包括：厂房、主副交通　洞、进出水系统、电缆井及放水洞等；地面建筑　

物主要包括变电站等。泵站的作用是每年１Ｏ月至　

翌年７月北干工程运行期将水自１　隧洞抽入大梁　水库储存，８、９两个月引黄工程停止引水时，再　

经放水洞将库水放入北干１　隧洞，满足下游供水　任务。泵站总装机５台，单机流量０．８８　ｍ３／ｓ，单　

机容量１　８００　ｋＷ。　地下厂房位于现有北干线１　隧洞ＴＢＭ检修洞　

室北侧，平行ＴＢＭ检修洞室布置，进水池由ＴＢＭ　检修洞及北干１　隧洞局部扩挖而成。５根进水管　

垂直从进水池引水，出水支管厂内汇总成１根总　

管后沿副交通洞明敷至高压调流阀室，后接出水　高压平洞，通过出水竖井人大梁水库。水库放水　

由出水竖井、出水高压平洞、经调流阀室、消力　

池及无压隧洞至１　隧洞。其问水库放水与泵站抽　水共用出水竖井和高压平洞。　

放水洞出库设计流量近期为０．３４　ｍ３／８，２０２０　

年为３．１　ｍ３／ｓ。８、９月大梁水库遇事故需放空时，　放水洞参与部分泄洪，最大泄洪流量为６．５　ｍ３／ｓ。　

２放水洞消能方式选择　

为满足下游用户的用水需求，大梁水库放水　

需进行流量调节，调流范围为０．３４～６．５　ｍ３／ｓ；大梁　水库放水人北干１　输水隧洞的水位落差最高达　

万家寨水电站

万家寨水电站位于中国山西省偏关县和内蒙古自治区准格尔旗接界处的黄河干流上，距山西省大同市200km。工程主要目的是发电和供水。混凝土重力坝，最大坝高105m，水库总库容8.98亿m3，电站总装机容量108万kW，多年平均发电量27.5亿kW·h。每年向山西、内蒙古供水14亿m3。1994年11月开工，1995年12月截流，1998年11月第一台机组发电。

坝址河谷呈"U"形，谷深壁陡，岸坡高100m以上，谷宽约430m，常水位水面宽200m。河床覆盖层厚0～2m，主河床水面下基岩裸露。坝址两岸为寒武系灰岩、白云岩、泥灰岩及页岩，岩性致密坚硬，无较大断层，岩溶发育，但规模不大，互不连通。地震基本烈度6度。

坝址控制流域面积39.5万km2，多年平均流量790m3/s，多年平均径流量249亿m3，多年平均输沙量1.49亿t，平均含沙量7.76kg/m3。千年一遇设计洪水流量16500m3/s，万年一遇校核洪水流量21200m3/s。正常蓄水位977m，最高蓄水位980m，有效库容4.45亿m3。由拦河坝、泄水建筑物、引水建筑物、坝后厂房及开关站等组成。

拦河坝坝顶高程982m，坝顶长443m，顶宽21m，上游坡1∶0.15，下游坡1∶0.7。体积150万m3大坝在915m高程以下河床坝段横缝灌浆连成整体，岸坡坝段分别在948和940m高程以下连成整体，以使个别坝段由于层间剪切带和泥化夹层相对集中时，借助相邻坝段的帮助，提高抗滑稳定性。

泄水建筑物共设有8个底孔，4个中孔，1个表孔，5个排沙孔。底孔为压力短管式无压坝身泄水孔，布置在河床左侧5～8号坝段，每坝段2孔，孔口尺寸4m×6m，进口底坎高程915m，用弧形门操作，主要用于调水调沙，水库冲淤。末端用挑流消能。库水位970m时，总泄量5271m3/s。

中孔为压力短管式无压坝身泄水孔，布置在河床中部9号和10号坝段，每坝段2孔，孔口尺寸4m×8m，进口底坎高程946m，用平板门操作，主要用于泄洪排沙和排漂。末端用挑流消能，总泄量2156m3/s。

国内外著名的调水、引水、排水工程

1 中外著名的调水、引水、排水工程

引大入秦工程(Water Diversion Project from Datong River to Qinwangchuan District) 中国甘肃省跨流域调水的大型自流引水灌溉工程。它将发源于青海省境内的大通河水调至兰州市以北约60km的秦王川地区。

工程设计年自流引水4.43亿m3，灌溉面积5.87万hm2，年增产粮食约1.5亿kg，用于安置甘肃省东部贫困地区8万移民和解决灌区内40万人民的生产、生活用水；改善秦王川地区的生态环境，逐步增加植被，在兰州市北部形成绿色屏障，具有明显的经济、社会和环境效益。

工程由引水渠首、输水渠系及其建筑物和田间配套工程组成(见图)。

总干渠从天堂寺引水渠首到甘肃省永登县香炉山总分水闸，全长86.94km，设计引水流量与渠首进水闸相同。在香炉山总分水闸将水分至东一千渠、东二干渠和45条支渠流人灌区，东一干渠全长52.66km，设计引水流量14m3/s，灌溉面积2.11万hm2；东二干渠全长53.62km，设计引水流量18m3/s，加大引水流量21.5m3/s，灌溉面积3.38万hm2。45条支渠总长度约674.95km。

工程设计的特点：引水及输水建筑物建筑在绵延山岭地带，穿越崇山峻岭，输水线路长，支渠以上渠道总长度约880km；渠系建筑物多，且以隧洞群为主，总干渠和干渠工程共有隧洞71座，总长度110km，其中盘道岭隧洞长度15.7km，为城门洞形断面4.2m×4.4m；30A隧洞长度11.64km，为圆形断面，直径4.8m。隧洞所通过的地区，自然条件十分恶劣，隧洞埋深大，岩石为软岩类，工程地质条件极为复杂，施工难度大。渡槽38座，其中东二干渠庄浪河高排架渡槽全长2194.8m；倒虹吸3座，其中先明倒虹吸设计水头107m，全长524.8m，采用直径为2.6m的双排钢管，其规模在20世纪70年代中期居亚洲第一。 2 工程土石方和混凝土总量为2740万m3，总投资为29.5亿元。

引黄入晋出水口超声波流量计现场率定研究

水利建设与管理・２０１０年第１１期　工程管理　４７　

引黄入晋出水Ｄ超声渡流量　

米　繁　荣　韶　米ｎ、来黹米米器米米稚张米壤米采　现羹场　率　定　磉　

｛｝｝米　米采藩米米紫米米漱沫米　精米米米　究　

麓来米米　

张永刚　

（山西省万家寨引黄工程管理局太原０３００１２）　

【摘要】　目前，国内对安装在现场的永久超声波流量计率定还无统一规范，本文应用水力学方法通过对万家寨引　

黄入晋头马营明渠出水口的永久超声波流量计进行率定，为输水运行中的水量平衡和计量提供了依据，所得水力学　

参数为今后经济运行管理和安全供水提供了有价值的借鉴资料，可供有关设计，运行研究参考。　

【关键词】万家寨引黄明渠出口　永久超声波流量计率定　

１弓Ｉ　言　

山西省万家寨引黄人晋工程位于山西省西北部，从　

万家寨水库取水，经总干线、南干线向太原供水。总干线　

由三级泵站提水，线路长４４ｋｍ。输水至下土寨分水闸；南　

干线由二级泵站提水，线路长１０２ｋｍ，输水至头马营明渠　

出水口。一期工程５座泵站均已安装了３台水泵机组，其　

中２台运行１台备用，设计流量１２．９ｍ３／ｓ；二期工程最终　

设计流量２５．８ｍＴｓ，各泵站再增加安装其余水泵机组。　

２现场永久超声波流量计率定目的　

目前，国内对安装在现场的永久超声波流量计率定　

还无统一规范。我们应用水力学方法对万家寨引黄人晋　

头马营明渠出水口的永久超声波流量计进行率定，为输　

水运行中水量平衡和计量提供依据；出水口安装的永久　

超声波流量计所监测的流量值由计算机自动通信传输系　

统直接传至太原调度中心。通过与量测超声波流量计的　

测值进行比对，可判断传输系统的稳定性。出水口还临时　

修建了梯形薄壁堰，通过量测超声波流量计的测值可推　

算其流量系数。　

３率定的依据和要求　

３．１依据　

在现场率定主要依据《水泵流量测定方法》　

（ＧＢ３２１４－－１９９１）、《泵站现场测试规程》（ＳＤ１４０－－１９８５）　

和《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验　

引黄入晋工程北干线大梁水库渗漏问题研究

２００６年ｌ２月　第６期（总第２４期）　安阳工学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｙａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｃｅ．２００６　Ｎｏ．６（Ｇｅｎ．Ｎｏ．２４）　

引黄人晋工程北干线大梁水库渗漏问题研究　

苏向前张长存　

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津３００２２２）　

摘要：在对水库库区地形地貌、地层岩性、水文地质备件及岩溶发育特征等分析的基础上，对水库各主要可能渗漏地段　进行了初步渗漏量估算，并提出了建议处理措施。为工程设计提供了合理的依据。　关键词：引黄入晋；水库渗漏；Ｑ　黄土；渗透系数；渗漏量　中图分类号：ＴＶ２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—２９２８（２００６）０６—００１５—０３　

大梁水库是山西省万家寨引黄入晋工程北干　

线一座向朔州市和大同市供水的年调节水库，水库　

位于山西省朔州市平鲁区井坪镇西北约３．０ｋｍ的　

下称沟。水库设计为黄土心墙混合坝，坝顶高程　

１４０８．０ｍ，坝顶长１２７０．５ｍ，最大坝高３３．０ｍ，最高　

蓄水位１４０５．９１ｍ，总库容４１８３．５５×１０　ｍ　。主要　

附属建筑物有水库放空洞和大梁地下泵站等。　

１地层岩性　．　

大梁水库库区基岩地层为古生界寒武系、奥陶　

系各类灰岩、白云岩质灰岩；石炭系、二叠系砂页　

岩、泥岩、煤层和少量灰岩等。　

松散类地层为新生界第三系上新统（　）坡洪　

积棕红、紫红色粘土，冲洪积含砾粘土及卵砾石层　

等；第四系中更新统（Ｑ　）风坡积亚粘土、冲洪积亚　

粘土、砂卵砾石等；上更新统（Ｑ　）冲洪积、风坡积黄　

土状亚砂土；全新统（Ｑ　）黄土、碎石土、砂砾石。　

２水库渗漏情况分析　

大梁水库是修建在Ｑ，黄土区，以Ｎ　红粘土相　

对隔水层为库盆的“悬库”。Ｎ：红粘土致密，并多　

已固结，弱微～极微透水性。但由于红粘土层库区　

分布厚度变化较大，局部缺失，水库存在库底渗漏、　

右岸渗漏和左岸邻谷渗漏等问题。　

２．１库底红粘土缺失区渗漏　

引黄入晋北干线倒虹吸输水工程的水击压力控制

李明;杨开林

【摘要】山西省万家寨引黄工程分成南干线和北干线.北干线倒虹吸输水工程全长113 km左右,采用内径2～2.2 m的PCCP管有压输水.研究了北干线倒虹吸输水工程的水击压力控制、调流阀安装位置对管道压力等级设计的影响及调流阀、泄压阀、检修阀的联合工作方式,以及设计了新型的多喷孔套筒调流阀以适应水击压力的控制要求.同时,也研究了该线路设计调压井或者溢流井的必要性及其参数.通过研究,不仅找出现有设计存在的安全隐患,提出了控制水击压力的工程措施,而且大大减少了工程投资.%Wangjiazhai Water Diversion Project is divided into the

southern main route and the northern main route. The latter consists of

the two inverted siphon pipelines,of which the total length is about 113 km

and its inner diameters are between 2 m and 2.2 m. The flows in the

pipelines are pressurized flows. This paper investigates the control of the

water hammer pressure in the inverted siphon pipeline project of the north

main route, including the influence of the locations of the regulation valves

on the pressure class of the pipelines, the joint operations of the two