种,一是根据规范,按照先水工,然后机电,最后自动监测监控系统的常规程序;另一是将设计过程转换为水力控制研究的反命题,即根据目前或者近期可以达到的理想调水工程水力控制系统要求,有目的地对调水工程的水工设施、机电设备、自动监测监控系统进行最优配置,以达到预设目的。 现有的一些调水工程实践已经证明,按照常规的设计思路,经常发生水工、机电、自动监测监控系统不配套的问题,最后不得不对原工程设计,甚至已建工程进行改造。虽然采取补救措施,能使工程正常运行,但不可避免的会造成大量的投资损失。因此,探索新的设计思想非常必要。 应用水力控制理论规划设计调水工程的关键:首先是科研必须贯穿全过程,包括前期的总体规划,中期的技术设计,以及后期的实时运行调度研究;其次是建立工程的整体水力控制模型,全面的、系统的考虑水坝、水库、泵站水泵、渠道、管涵、调压设施、自动监测监控系统的有机联系,进行技术经济比较,以达到安全、可靠、经济的综合目的。由于水工、机电、自动监测监控系统是按照水力控制最优运行的要求配置的,所以工程投资效益可以得到最大程度的发挥。 此外,调水工程的水力控制研究也是建设“数字调水工程”的基础,可以把实体工程与“数字工程”的建设有机结合[10]。 5 工程总体规划设计质量的保证问题 调水工程的总体规划是调水工程建设的最关键环节,起着提纲挈领,纲举目张的作用,它确定了工程的规模、输水线路和方式,以后的详细技术设计都是以此为依据展开。 目前大型调水工程的总体规划设计,如南水北调工程,一般是由工程沿线有关设计院负责具体工作,然后由专家审查会议进行质量把关。毫无疑问,这种质量保证体系可以发现一些明显的问题,但有进一步完善和改进的必要,因为很多重要问题几天的专家会议是发现不了的。 以大连引碧入连输水工程为例,在规划初期,设计院推荐的输水管管径为1.5 m。由于工程是引进外资项目,世行出资聘请国内外水利专家对原规划方案进行了深入的计算研究论证,得出输水管管径应取2.5 m,从而使泵站扬程成倍下降,运行电费和总投资大大降低。又如,在山西省万家寨引黄入晋输水工程的建设过程中,针对国内设计原方案,国外专家经过计算研究论证,指出原来的总体规划设计需要进行大的调整,否则将不能保证工程建成后的正常运行。根据该建议,国内首次组织专家开展了大型调水工程运行的计算机仿真研究[11],保证了引黄入晋输水工程的顺利建成。 为什么发生上述现象呢?原因在于:首先,调水工程总体规划设计是一项复杂的系统工程,涉及地域广,其水工建筑物(水库大坝、渠道等)、机电设备配置、自动化监测监控系统的设计相互影响,按照常规的水利工程设计思想是不行;其次,由于目前我国调水工程特点不同,可以借鉴的经验有限,很多问题无规范依据,此外,即使是规范也只是过去科研和工程实践的产物,也有一个与时俱进的问题。 南水北调中线北京段输水工程的建设借鉴了以往的经验教训,在总体规划设计阶段,北京市水利规划设计研究院就采取了与中国水利水电科学研究院合作的方式,相互取长补短,完成了总体规划方案的论证,产生的经济效益十分显著。目前北京段输水方案已经由以前的明渠输水调整为全线管涵输水。 这一切表明,改进现有调水工程规划设计质量保证体系十分必要,除了专家会议审查以外,应当有一个第三方协助。一方面,对设计院方案进行深入细致的科学计算研究论证,及时发现一些重大问题,并提出改进意见;另一方面是为专家审查会议提供比较参考。
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