提水泵站水位流量关系率定分析论文_翟玉明 杨志强 陆建军

摘要：新建泵站主要根据水泵的装机容量与综合性能曲线推算提水量，由于泵站抽水效能随不同工况和水源地自然条件不同而变化，用综合性能曲线推算的提水量与实际提水量存在差距。适时开展泵站流量率定工作,求得抽水效能系数，建立流量公式，有利于准确掌握泵站提水量，为工程运行管理提供技术支撑。精确计算提水量，为防汛防旱、水资源优化配置、水量合理调配、水生态环境保护提供科学依据。

关键词：泵站；走航式ADCP；抽水效能系数；率定

1 引言

随着经济社会的发展和对水资源日益增长的需求，保障水资源供给能力成为各级政府的当务之急。因此，提水泵站的建设在各地全面展开。本文就南通市九圩港提水泵站建成投产后的提水量监测课题、水位流量关系率定进行分析讨论。

2 概述

南通市滨江临海，水资源开发利用主要依靠沿江涵闸自流水，工程依赖度较高，受潮汐变化影响大，枯水季节或用水高峰期，自流引水量不足，东部沿海地区季节性工程缺水的矛盾较为突出。为此，为进一步提高区域水资源供给能力，保障用水安全，按照《江苏省沿海地区水利规划》《南通市沿海区域发展水利专项规划》“扩大引江，开辟新河，调整配置，增加调蓄”的水资源配置思路，南通市启动九圩港提水泵站工程建设，并投产运行。

南通市九圩港提水泵站站址位于长江澄通河段天生港水道中段左岸，九圩港河入江口门附近，与九圩港闸毗邻。泵站设计提水规模150m3/s，共安装竖井贯流式机组5台套，单机设计流量30m3/s，单机功率1250KW，总装机容量6250KW。泵站工程的建设在提高区域供水保障的同时，还有利于提高内河通航保证率，有效改善区域水生态环境质量，进一步促进南通市社会经济可持续发展。

南通市九圩港提水泵站自运行以来，泵站提水量主要根据水泵装机容量和综合性能曲线进行推算，但由于泵站抽水效能随不同工况而变化，推算的水量与实际提水量存在差距。为此，适时开展泵站流量测验工作,通过水位流量关系率定，探求提水泵站的抽水效能系数，建立流量与电功率、净扬程之间相关关系（公式），可推求出提水泵站的瞬时流量和提水总量，从而为工程运行管理提供技术支撑，为防汛防旱、水资源优化配置、水量合理调配、水生态环境保护提供科学依据。

3 流量公式应用

根据南通市九圩港提水泵站水源地水文站资料统计，九圩港内河（闸上）稳定水位为2.40m，取水口（闸下）历年最低平均水位为-1.05m,即一般情况下本站最大水位差（净扬程）为3.45m。因此，根据有关规范规定[1]，低扬程0到6米的抽水站采用“指数函数法”定线，流量采用公式[2]：Q=ηkNseεh。其中：Q——流量；ηk——抽水效能系数，相当于扬程为零时每KW电功率的抽水流量；——抽水效能随扬程增加而递减的系数；h—净扬程（即上下游水位差）；Ns——总有功功率（各机组有功功率之和）。根据实测流量、实测水位、实测电功率，求得ηk、，推求流量公式。

4 推求流量公式系数ηk、

本次测验共采集了33组实测数据[3][4]（水位差即净扬程、有功功率、流量），实测最大水位差2.84m，实测变幅为历年最大变幅的82.3%， 因此，实测水位差（净扬程）具有代表性。流量测验采用先进的声学多普勒流量计走航式ADCP[5]施测流量，实测最小流量26.6m3/s，最大流量207 m3/s。实测流量成果表详见（表1），根据实测流量成果计算相关因数，详见（表2），根据（表2）数据建立h～Ln（Q/Ns）相关关系线，详见（图1）所示。

该相关关系线为一条单一线。因为R2=0.994，所以该线相关关系良好。即：Ln（Q/Ns）=-0.475h-2.324，经过计算得：ηk =0.098,=0.475,所以，推求得九圩港提水泵站水位流量关系公式为：Q=0.098Nse-0.475h

5 水位流量关系公式的检验

根据《九圩港提水泵站水位流量关系三项检验计算表》（表3）计算结果得：

6 水位流量关系公式的分析

根据《九圩港提水泵站水位流量关系三项检验计算表》数据统计，其中相对误差在±8%以内的点据占测点总数的100%，最大相对误差为5.3%。并通过了符号检验、适线检验、偏离数值检验等各项检验，标准差Se=3.15％，系统误差0.25%，随机不确定度为6.3%，根据《水文资料整编规范》对测验精度的规定，本次测验精度达到了一类站的精度要求。因此，本次率定的水位流量关系公式是合理、可靠的。率定的流量公式Q=0.098Nse-0.475h可供九圩港提水泵站推算流量、提水总量使用。

7 结语

根据水位流量关系公式可知，计算泵站流量准确与否，与采集的水位密切相关，因此，及时校核泵站遥测水位至关重要。另外，本次实测资料虽然采集到了各级水位差，达到历年水位变幅的82.3%，但时空分布不均匀，因此，应在全年各个时段适时开展水位流量关系率定的校验工作。

表1 九圩港提水站实测流量成果表 单位：m,m3/s,kw

表3 九圩港提水泵站水位流量关系三项检验表

图1 h～Ln（Q/Ns）关系线

参考文献

[1] 中华人民共和国水利部.SL247—2012 水文资料整编规范[S].北京：中国水利水电出版社.2012.

[2] 罗国平，周永德，王永东，等.水文资料整编[M].北京：中国水利水电出版社.2017.

[3] 中华人民共和国水利部.GB/T 50138-2010.水位观测标准[S].北京：中国计划出版社.2010.

[4] 中华人民共和国水利部.GB 50179-2015.河流流量测验规范[S]. 北京：中国计划出版社.2015.

[5] 林祚顶，朱春龙，等.水文现代化与水文新技术[M].北京：中国水利水电出版社.2008.

论文作者:翟玉明 杨志强 陆建军

论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期

论文发表时间:2020/4/17

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