南水北调来水调蓄工程方案的比较与建议
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期 , 建设节约 、 节能 、 节水 、 生态 、 环境 和 可 持 续 发 展的水经济是水利人义不容辞的责任 。 笔 者通过南 水 北调来水不同调蓄方案的初步 比较 , 认为潮白河地 下 水库工程调蓄方案与 密云水库调蓄方案相比较 , 具ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有 节能 、 节水 、 运 行费低等优势 , 其方案可以作 为 南 水 北调来水调蓄工程优选方案之一 。 参考文献
(1 )
10 10 20
475.79 956.48 5 886.00
416.79 837.87 5 156.14 9 444.32
(2 ) 团城湖北口—沙河分水段 (3 ) 地下水库提水 ( 至水厂 )
△h=54.10-49.25=4.85 (m)
团城湖北口 — 沙河分水段 : 沙河分水点 59 m , 团 城湖北口控制水位 49.25 m , 输水水位差 :
60 m / s , 本次分析暂定调蓄流量 20 m3 / s 。
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密云水库方案 。 水库调蓄 20 m3 / s 。 地下水库方案 。 地下水库调蓄 20 m3 / s , 其中李家 史山闸分水点 10 m3 / s , 沙河分水点 10 m3 / s 。 (2 ) 能耗估算
E=
ρgQH (kW ) 1000
中图分类号
TV68
文献标志码
B
文章编号
1673 - 4637 (2012 ) 01 - 0020 - 03
南水北调来水调入北京密云水库调蓄 工 程 方 案 已 经专家组审查通过 , 该方案是将南水 北调的来水 , 从 北京市团城湖北口进入京密引水渠 , 并经逐 级提升后 调入密云水库进行调蓄 。 潮白河向 阳闸以北 ( 北京 区 县 ) 区域水源地漏斗区 ( 以下简称地下水库区 ), 也具 有较好的地下水库调 蓄作用 , 笔者针对潮白河地下水 库调蓄工程方案与密云水库调蓄工程方案进行比较, 并提出建议 。
3
年能耗差
2.4 水面蒸发损失
水源损失主要产生在水面蒸发 , 地 下 水 库 调 蓄 水
△h=59.00-49.25=9.75 (m)
· 21 ·
·水 资 源·
面 面 积 初 步 估 算 约 为 6.5 km2 , 密 云 水 库 调 蓄 方 案 平 均蓄水位形成的流动和静蓄水面面积增加值之和 约 为 25.37 km , 地 下 水 库 蒸 发 损 失 仅 为 密 云 水 库 的
收稿日期 : 2011 -09 -10 作者简介 : 徐 福 (19 38 — ), 男 , 原顺义区水利局副局长 。
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·水 资 源·
北京水务
2012 年第 1 期
高程 / m
160.000 150.000 140.000 130.000 120.000 110.000 100.000 90.000 80.000 70.000 60.000 50.000 40.000
100+000 110+000
60+000
50+000
80+000
0+000
10+000 12+300
20+000 23+000 25+000 28+600 30+000 34+559
60+000
70+000
90+000
(1 )
式 中 : ρ 为 水 体 密 度 ( 1 000 kg/m3); g 为 重 力 加 速 度 (m / s2); Q 为流量 / (m3 / s ); H 为水位差 / m 。 估算结 果见表 1 。 表1 各调蓄方案与团城湖
2 2
(3) 地形 。 地面北高南 低 , 北 部 由 密 云 、 怀 柔 山 前的地面高程 100 m 左右到顺义南界的 (20~30) m 左 右 , 地面坡降北陡南缓 。 (4 ) 地貌 。 区域地貌绝大 部 分 为 平 原 , 但 也 有 局 部零星残山出露 , 地面上分布有以南北向为主的河流 、 滩地 。
1 地下水库区域简况 1
(1 ) 地理位置 。 地下水库位 于 北 京 市 东 北 部 潮 白 河出山后的密怀顺冲洪积沉积平原上 。 北部冲 洪积部 分占 50% ; 南部沉积部分占 50% 。 ( 2 ) 面 积 。 地 下 水 库 可 调 储 的 面 积 约 1 350 km ,
2
含顺义平原 900 km , 密云 、 怀柔两区县 450 km 。
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北京水务
2012 年第 1 期
功能产生一定影响。 地下水库调蓄方案不仅调蓄 水源, 而且有利于恢复区域地下水位、 改善生态 环境。
1/4 左 右 , 以 单 位 水 面 面 积 年 蒸 发 损 失 量 1 300 mm
计算, 地下水库调蓄方案比密云水库调蓄方案少损 失 2 453.1 万 m3 / a 。
·水 资 源·
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南水北调来水 调蓄工程方案的比较与建议
徐 福
101300)
(北京市顺义区水务局
摘 要
通过南水北调来水 调 蓄 工 程 潮 白 河 地 下 水 库 工 程 调 蓄 方 案 与 密 云 水 库 调 蓄 方 案 的 初 步 比
较 , 潮白河地下水库工程方案具有 输水路线短 、 提 升 水 位 低 、 耗 能 少 、 水 源 损 失 小 、 运 行 费 低 等 优 势 , 其方案可以作为南水北调来水调蓄工程优选方案之一 。 关键词 南水北调 密云水库 地下水库 调蓄工程
1 2
m 92.25 4.85~ 9.75 4.85 9.75 30
m3 / s 20 20
kW
18 099.45 15 855.12 7 318.26 6 410.80
△h=141.5-49.25=92.25 (m)
( 2 ) 地下水库方案 。 团 城 湖 北 口 — 李 家 史 山 节 制 闸段 : 李家史山节制闸分水点控制水位 54.10 m , 团城 湖北口控制水位 49.25 m , 输水水位差 :
[1] 北 京 市 密 云 水 库 管 理 处 . 密 云 水 库 建 库 50 周 年 论 文 汇 编
[C ].2010 ,7.
[2] 本书 编 委 . 北 京 志 . 地 质 矿 产 水 利 气 象 卷 . 水 利 志 [M ]. 北 京
出版社 ,2000.
2.6 其他效益
密云水库调蓄方案是利用密云水库正常库容 和部分防洪库容蓄水, 对密云水库的原防洪设计
-5+000
密 云 水 库 调 蓄 高 水 位 47 密 云 水 库 调 蓄 低 水 位 136
调节池高水位
京密引水渠 首渠道设计高水位
沙 河
怀 柔 水 库
渠顶线
水位线
进 凤 水 山 闸 口
李史山闸设 计高水位
渠底线 团城湖北进 水口引渠水位
29+600
调节池底
图 2 南水北调来水入密云水库调蓄输水水位控制图
2
调蓄方案比较
( 1 ) 密云 水 库 方 案 。 团 城 湖 — 密 云 水 库 京 密 引 水
2.3 能耗比较
( 1 ) 调蓄流量 。 南水北调 渠 道 北 京 段 设 计 流 量 为
2.1 输水线路
渠 道 — 调 节 池 , 全 长 107.8 km 。 其 中 , 团 城 湖 — 密 云 水库京密引水渠首长度 102.8 km , 利用调节池 5 km 。 ( 2 ) 地下水库方案 。 团 城 湖 北 口 — 李 家 史 山 节 制 闸 — 小中河 — 牤牛河 — 向阳闸库区 , 全长 80.7 km 。 其 中 , 利用京密引水渠 68.2 km , 李家史山节制闸 — 东水 西调暗涵节制闸的小中河 8 km , 走东牤牛河入怀河 口 的东牤牛河道 4.5 km ( 然 后 进 入 牛 山 橡 胶 坝 以 上 的 牤 牛河 、 怀河 、 潮白河 、 小东河以及向阳闸库 区储 蓄 渗 透给地下水库 )。 地下水库沙河分 水 点 调 蓄 区 。 团 城 湖 北 口 — 沙 河 分水点 , 利用京密引水渠 90.7 km , 放水 入 沙 河 河 道 , 利用流动水体和静蓄水体渗补地下水 。
北口控制水位差 、 流量 、 能耗分析
序号 方 案 团城湖北口—密云水库段 地下水库 团 城 湖 北 口—李 家 史 山 闸段 水位差 / 流量 / 单位能耗 / 年能耗 / 万 kWh
2.2 水位差
(1 ) 密云水库方案 。 密云水库调蓄低水位 136 m , 高水位 147 m , 平 均水位 141.5 m ; 团城湖北口控制水 位 49.25 m , 输水水位差 :
(5) 基 底 。 顺 义 界 内 的 史 山 — 牛 栏 山 — 孤 奴 山 一 线 基岩凸起成门坎 。 北部为封闭浅盆 , 盆底探明 埋 深
400 m 左 右 ; 南 部 为 开 放 深 陷 半 盆 , 域 内 探 明 盆 底 埋
深超过 1 000 m 。 (6 ) 冲洪积沉积物 。 北部 浅 盆 由 颗 粒 粗 大 的 沙 砾 卵石组成, 分层少、 储水、 渗透水、 供水能力较强, 其 中 : 导 水 系 数 2.5 万 m2 / d , 渗 透 系 数 400 m / d ; 南 部深盆由多薄层沙卵石 、 粗细粉沙和土层沉积物组成 , 其储水 、 渗透水 、 供水能力相对于北部浅盆较低 。 (7 ) 水流形态 。 地下水大力开采前 (1980 年前 ), 北部浅盆为潜流, 南部深盆为承压流和潜流混合区, 由于 浅盆渗透来水量大于深盆渗透流出量 , 因此 在顺 义区的北部和中部形成大面积的地下 水溢出带 , 群 泉 和大泉广布 , 溢出积水形成季节性和长年性河流 。 ( 8) 地 下 水 库 的 形 成 。 20 世 纪 70 年 代 发 生 的 大 旱 和 水 荒 迫 使 顺 义 开 始 开 采 地 下 水 , 20 世 纪 80 年 代 以来北 京长期缺水 , 京城和密云 、 怀柔 、 顺义 城 市 水 源 地和农用井地下水开采规模扩大 , 地下水位 普遍下 降 (20 ~ 50) m , 地下水库基本形成 , 其调蓄水量的能 力约 (10 亿 ~ 20 亿 ) m3。 调蓄工程平面位置和调蓄工程水位控制见图 1、 图2。