美国中亚利桑那调水工程
李运辉，陈献耘，沈艳忱
（南京水利科学研究院，江苏南京２１００２９）
【摘要】美国中亚利桑那调趣工程是为解决亚利桑那州中部地区地下水开采过度而引起地面沉
陷进行的一项调水工程。该工程是世界上采用最先进的控制系统管理给水的工程之一。就其Ｉ程背景、调水线璐、施工概况、控制运行及工程效益等进行了介绍。
【关键词】调水工程；控制系统；运行；工程效益；美国
中图分类号：ＴＶ６８（７１２）
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７ｌ一１４０８（２００３）０３－００５５—０４
１调水背景
亚利桑那州位于美国中西部，境内沙漠广布，以
河流域工程法》，并授权垦务局资助和兴建中亚利桑那调水工程。１９７１年，弓里科帕、皮纳尔、皮马三县
成立了一个准政府实体——中亚利桑那水土保持管
理局，负责中亚利桑那调水工程的管理和运行工作。任务有二项：其一是负责输送亚利桑那州从科罗拉多河分配的水；其二是负责归还兴建中亚利桑那调水工程联邦政府所投人的资金。
中亚利桑那调水工程１９７３年５月开工，１９９２
烈日、高温、干燥的沙漠著称。亚利桑那州水资源短缺，州府菲尼克斯年降水量不到１５０ｍｍ。据估计，在正常情况下，仅仅７月份该州就有１８５亿ｍ３的水量
蒸发成水蒸汽，大约相当每年流人科罗拉多河的水
量。科罗拉多河、希拉河和盐河被认为是亚利桑那州“生命的血液”，人民多沿河居住。这一带拥有美国最富饶的土地，但缺水一直是该州所面临的最大危机。
２０世纪６０年代以来，亚利桑那州中部地区经
年建成全线通水，工程耗资４０多亿美元。该工程虽不是跨流域的，但却是世界上知名的大型调水工程之一，其主要目的是通过每年从科罗拉多河调水
１８．５亿ｍ３至图森，向亚利桑那州中部的马里科帕、
济发展很快，人口激增，需水增加。为了满足用水需
求，就大量抽取地下水，地下水约占总供水量的
皮纳尔、皮马等县送水，以减缓亚利桑那州中部长期严重缺水、地下水超采过度、地面沉陷等问题。
２．１调水线路
６０％左右。开发地下水一直是亚利桑那州经济增长的重要因素。地下水超采过度，抽取量远远大于天然补给量，该州每年超采地下水３０．８亿ｍ３，造成了地下水水位每年下降９０～１８０ｅｍ。地下水亏空引起了一系列问题：水井要打得很深才能抽到水，运行
费用也就随之持续增长，而且还出现了地面沉降和
中亚利桑那调水工程西起科罗拉多河的哈瓦苏
湖，东南到图森，全长５３９ｋｍ，调水渠道顶宽２４．３８ｍ，
底宽７．３２ｍ，深５．０３ｍ，共经过３个输水渠段、１５个
泵站（其中１个为抽水蓄能电站）和１２个隧洞／倒虹
裂缝，导致建筑物、道路和农田的破坏。因此，必须兴建调水工程以补给透支水量，从而可以保存地下水（以避免地下水枯竭）来灌溉和补充城市储备。
吸提水，总扬程８８８ｍ。另外，还新建了４个蓄水工
程。中亚利桑那调水工程系统见图１。
２中亚利桑那调水工程概况
牧疆日期：２００２－１０＿１０
１９６８年９月，美国联邦政府通过了《科罗拉多
作者筒介：李运辉（１９６９＿），男，湖南益阳人，Ｔ程师，
水利发展研究２００３・３
到２℃左右；集料也同样用冷水冲洗，冷却到２５℃。采用缓凝剂控制混凝土的急剧温升，改善和易性，并防止产生
泌水。汽车运输混凝土，机械浇筑和修
整，每分钟可浇筑３．８ｍ３的混凝土。修整完毕后，在湿度为１０％左右的情况
下，喷射蜡基修补剂，以防水分蒸发。
然而，就在工程施工期间，美国垦务局在中亚利桑那调水工程渠道发现
１．２
ｋｍ长的护面混凝土裂缝，有９．７
ｋｍ
长的一段须堵闭进行修补。科罗拉多河
含盐量较高，河水进入渠道后渗入裂缝
破坏混凝土并腐蚀钢筋。钢筋受到氧
。
化，所产生的气体使混凝±产生张力，
图１中亚利桑那调水工程系统
导致混凝土脱落。
１９８６年秋，垦务局将渠道水位从５．０３ｍ降至
２．４４ｍ，发现了３００块混凝土板中有８０块已经损
第一段为海登一罗德斯输水渠道，即从起点哈
瓦苏湖到菲尼克斯附近盐河，总长３０６ｋｍ，包括２８０ｋｍ长的输永渠、３个总长１３ｋｍ的隧洞、７个总
坏。这段运河排干后，发现更多的损坏混凝土块。补修工程耗资约５０万美元。
另外，在海登一罗德斯渠道的第１１渠段上，修
建了一系列渠堤以保护渠道，防止洪水人渠，渠堤沿山坡延伸约１９ｋｍ长。渠堤建成之后发生了’横向裂
长１２ｍ的倒虹吸、４个泵站和１个抽水蓄能电站，扬
程共３８ｌｍ，以及向用户配水的系统。该段渠道１９８５年开始输水。
第二段是凡宁一麦克法兰输水渠道，即从盐河
到希拉河，全长９３ｋｍ，１个隧洞／倒虹吸，扬程２６ｍ，
缝，这是由于渠段蓄水或堤下集水导致基土饱和而产生不均匀沉陷所致。修复方案如下：一是沿渠堤开挖一条沟至基土再垂直铺设土工膜隔板，然后用沙滤层回填，铺设土工膜的目的就是形成一道屏障，
禁止渗漏通过横向裂缝，土工膜下游面的砂滤层将
断面沿程渐减，输水能力为７８—６４ｍｙｓ。这一段除阿
巴契附近的８ｋｍ外都用混凝土衬砌，厚约９ｃｍ。这段渠道于１９８６年通水。
第三段是图森输水渠道，即希拉河到图森以南，长１４０ｋＴｎ，１个遂洞／倒虹吸，总扬程４８ｌｍ，输水能力为６４～２１Ⅱ１３／ｓ。该段渠道于１９９２年通水。２．２施工方法及其工艺
中亚利桑那调水工程输水渠道施工方法如下：在各工区的中间（全长约３２ｋｍ）设置拌和楼，由远
防止渠堤填料产生管涌；二是每隔１５２ｍ设一处排水，以收集土工膜下游的渗水并导向沿路边设置的
排水点，沟宽Ｏ．６１ｍ，最深为１５．２４ｍ，用生物聚合泥
支撑，在土工膜隔板铺设完成之后，生物聚合泥将被砂滤层取代，生物聚合泥是一种生物材料，与水混合时可起到稳定沟壁的作用。修复工程总投资为３２００
万美元。
至近铺砌，逐渐靠近拌和楼。先铺砌半断面的混凝土，铺完后移装混凝土拌和系统，再铺砌其余半断面的混凝土。
工程施工工艺尤为重要，为此，提出了一些值得
３中亚利桑那调水工程的自动化控制、运行
和调度
中亚利桑那调水工程利用ｒ最先进的现代化数据信号遥测系统，能自动操作两个管理区内全部渠道
上的控制闸门，并能监测和灵活控制、运行和调度。
３．１
注意的问题。在沙漠中，对整个输水渠道铺砌厚度为
８９ｒｒｌＩｎ的混凝土板，总施工量为１１０万ｍ３。在拌和
楼附近修筑蓄水池，并在附近打井取水引入池中，以
满足混凝土拌和水的需要。由于直射目光和高温会
使池中灼水温升高，利用工厂用的冷藏室，将水冷却
５６
自动化远程控制
巾亚利桑那调水工程渠道有１４座泵站和ｌ座
抽水蓄能电站，逐级提水，使水流横贯亚利桑那州。
由３９座节制闸对输水流量进行控制，由３３个分水
闸把水从渠道送至用户。计算机控制中心站位于菲尼克斯城北部，对各个泵站、节制闸和分水闸进行远程控制。该系统设置了３００多个无线电装备的数据信号远程终端装置，以便收集原始数据。数据采集系统和通信系统将控制中心与所有泵站、节制闸和分水闸连接起来。操作人员利用视频显示器监视系统的运行，执行控制计划，并对远程报警信号作出反应。通信电缆沿渠道埋设，将操作命令从计算机传送到渠道的各个设备上，同时，通信系统也把各个运行设备的信息送到控制中心。控制中心的操作人员通过监视设备的运行，通过通信电缆，将中心控制命令传送给节制闸和分水闸，从而根据该命令提升或降低闸门，保证渠道系统中水流流量，或将水传输给用户。视距微波系统可直接实现与泵站间的通信。此微波系统也可以与埋设的电缆系统互联，可根据需要交替使用微波通信系统和电缆通信系统。在远程控制失效的情况下，仍然可以对每个运行设备进行手动操作。各个泵站均设有控制室。节制闸和分
水闸均可进行现场操作。
对于整个渠道系统，计算机每１０秒钟进行一次扫描，而对于泵站，则５秒钟扫描一次。计算机为操作人员提供许多信息，如电机温度、水位、流量等。操作人员可调出２４００幅不同的各设备图形显示画面，这些画面提醒操作人员注意是否有人进入泵站，
并可以显示出流经沙漠中部某一节制闸的水量。
计算机监控系统几乎是一个全冗余的系统，从而保证了高可靠性。中心计算机从沿渠的各个控制设备采集数据、贮存数据并进行数据处理，通过运行计算机程序制定出每小时调度计划。
中亚刺桑那调水工程运行主要目标为：保持渠道水面的稳定性，保证控制系统对渠道系统的控制
能力的快速响应性，保证水量传输的可靠性，以及令水流断流时间达到最小，使系统能长时期保持稳定
运行，从而保证其经济性。
泵站、节制闸和分水闸的所有运行计划都是由
控制软件中，由此制定出分水闸和节制闸的小时调度计划。这些信息出位于沿途各个闸站的远方终端传输到主控站并存贮到系统数据库中，然后，由程序决定每个闸站的操作，以满足用水需求。
３．３调度计划
分水闸调度计划。利用最后确定下来的订单，渠道控制软件制定出分水闸调度计划，然后，由操作人员对此调度计划进行审核、调整。在某些情况下必须对分水闸调度计划进行修改，比如沿渠发生断
电，或者泵站输送的水量不能满足用户需要。将已
修改的调度计划传送到分水闸无线电终端装置，以
保证调度计划的顺利实施。
泵站凋度计划。泵站凋度计划随分水闸调度计
划而定。渠道控制软件每周设置一次泵站调度计
划，为适应调度方案的变化，每天对计划进行修改。操作人员重新审核和调整该计划，然后将修改的调度计划传到泵站无线电终端装置，自动完成对原有计划的修改。在施Ｔ和抽水试验期间，泵站继续运行，测试完成后，交付中亚利桑那水土保持管理局进行管理；此后，泵站的运行就由控制中心远程控制，从泵站接收状态和报警信号：然后，将控制命令传至泵站。在未来可以进行优化调度，这样，就可以减少在用电高峰期抽水的时间。
节制闸调度计划。沿渠设有３９座节制闸，通过调节每个渠段出口处的流量来控制每个渠段的水量，保证渠系的正常供水。利用节制闸，可以在任何时候，在特定条件下将各渠段隔离开来。当整个渠的水深。渠系及泵站可恢复运行时，开启节制闸闸
门，即可顺利恢复渠系的正常运行。节制闸调度计划由渠道控制软件制定，然后由操作人员进行检查、审１９９４年即中亚利桑那凋水工程完工２年以后，
道系统及泵站须停止运转时，保证泵站前池有足够
３．２运行计划与依据
核和调整，并由操作系统执行该计划。调度计划从控制中心传送至节制闸无线电终端装置，节制闸门按预定计划动作。在紧急情况下，节制闸闸门可以从远方进行控制，也可以现场控制。
４引水带来的水质问题
居民们对市政当局怨声载道，强烈要求关闭这条供水渠道。认为供水渠道所提供的水具有腐蚀性，且破坏供热系统和水管接头，水中含盐量是当地地下水的２～３倍。
计算机渠道控制软件模拟设置。它模拟了渠道的实际运行条件，将中亚利桑那调水工程分水闸的输水计划、渠道状态及已更改的日用水计划输入到渠道
水利发展研究２００３・３
图森市水利局认为，问题不是出在水质上，而是出在图森市的供水管道和处理站上。据估计，如更新３２０ｋｍ长的现有供水系统主干管，将耗资数千万美
中亚利桑那调水工程促进了该州的经济发展，改善了人民生活质量，保证了’人口的可持续发展。
。。．
元。图森市水利局也考虑了其他替代方案，如：（１）
将中亚利桑那工程的引水经过处理后直接送给用户；（２）在供水站安装过滤装置，对水做进一步脱矿处理，但设备昂贵且滤化处理后会产生大量极难处理的盐碱水，这样会使盐碱度已经很高的当地水的盐碱度更高，等等。１９９５年，图森市投票做出决定，５年内禁止居民直接饮用中亚利桑那调水工程的引水，仅将引水代替地下水用于农业和采矿等。据此，作为改善水质的措施，修建了大型蓄水水库进行沉淀、净化处理。
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！；
美国在干燥的沙漠地区建成了中亚利桑那调水工程，给我们提供了宝贵的设计、施工经验，虽然美国在渠道护面工程的施工中采取了特殊的施工工
艺，但运行后还是出了问题，说明在高温干燥的沙漠
地区施工难度很大，需要采用性能更好的缓凝材料和混凝土施工工艺。此外，在用水过程中也出现了水质问题，后来采取了一些工程和非工程的措施，使水质问题得到解决。这些问题在我国的南水北调工程中都应引以为戒。
５工程效益
在从科罗拉多河取水之前，亚利桑那州每年大量抽取地下水。现在使用凋水渠道引用河水，该地区的地下水位已经上升，每年可以供水约１８．５亿甜，
的茎要要黧觥槲学研械舭褊舭醐对本文
参考文献
【１ｌ
ｃ曲‘“川砌８ｗｍ盯ｃ。‘。８刚ｍ‘ｏｎＤｉ８。雨（ｃＡｗｃＤ）・ｃ。”。ｍ
供给１８个城市、１８个私人供水公司、４个印第安人Ⅲ＝芝：翟：：篡：：篇：毳苗兰１：０
Ａ一猢。Ｐｒｏｊ。ｄＩＥＢ／ｏＵ．ｈｐ：／／㈣印一艋舯。。／Ｐｕｂ．ｕ∥ｄｏｗ耐０Ｈｄｓ肺１蒯＿Ｆｊ删一Ｂｕｄｇｅ‘ｐｄｆ．２００２．１２珈
居住区及１４个灌溉区。中亚利桑那调水工程使４００
ｏｆ
ｃ。。ｔｄ
万人受益，约占亚利桑那州人口的８０％；受益面积６．２２万ｋｍ２，约占该州面积的２０％。
亚利桑那州地处沙漠地带，有水才有生命，引来
【引水利部国际合作与科技司，水利部信息研究所美国中亚利桑
那调水工程的规划与管理【Ａ】国（境讲水利木电考察报告与学
这样大的水量，给当地工农业和居民带来的经济效【４】≯；裟裂兰嚣盏衰嚣鬻：誊嚣驯㈣．
益是难以估计的。工程还有防洪、泥沙控制、娱乐、鱼类及野生动物保护、减少地Ｆ水开采、防止地面下沉和发电等多方面效益。
（责任编辑林雁庆）
（上接第５４页）会文集【ｑ北京：中国书籍出版社，１９９９
１５—２０
大坝险情预计及应急行动计划显得十分迫切。应尽快改变某些部门至今还处于空白状态的局面。（３）大力开展大坝安全的宣传教育。通过宣传，提高全民的大坝安全意识，普及大坝安全知识，争取全社会的支持，加大对大坝安全管理的科技投人和资金投入。同
【２】汝乃华美国的大坝安全管理【刀・水力发电，１９８８ｔ（５）：６７－７０
［３１‰“。”…Ａｎ
报＇２００ｌ，（１２）：３３
ｗ一。１６ｐｍｂｌ８“【Ｊ】１…““‘０ｎ“”“‘
【４】刘忠青译修复美国高危和不安全坝需要赘金Ⅱ１水利水电快
【５】林样铁演进的美国现代化水坝安皂管理模式【刀．太坝与安全，
时要抓紧对大坝运行人员的培训，提高他们的技术素２００２，（１）：３叫６・
质和责任感．实行持证上岗制度。（４）建立全国大坝运
［６１
Ｍ嘣ｉ“Ｍ。ｃ蛐。８训ｎｇ‰‘ｈｅ
ｕ８。１ｐｅｄ。ｎｃｅｍ‘“忙ｍｄ优１出
跫妻警篓詈蹙。懋竺墨祭麓，』璧、分
析大坝运行资料，为大坝建设和大坝运行管理服务。
参考文献
１】Ｊｏ曲ｐｈｓＨＨｕ曲美国的太蚬安奄：总结过去．展望未来【Ａ１１９９９
国际太坝安全及监测研讨会编１９９９国际太坝安生厦监测研讨
～～㈣舭一湘蒜嚣ｒ轰㈣一…～。
焉擎
７。‘”
美国中亚利桑那调水工程
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
李运辉， 陈献耘， 沈艳忱
南京水利科学研究院,江苏,南京,210029水利发展研究
WATER RESOURCES DEVELOPMENT RESEARCH2003,3(3)3次
参考文献(4条)
1.蔡雯 中亚利桑那工程的自动化 1990(16)
2.水利部国际合作与科技司;水利部信息研究所 美国中亚利桑那调水工程的规划与管理 2000
3.Central Arizona Water Conservation District(CAWCD 2002 Buget of Central Arizona Project 20024.Central Arizona Water Conservation District (CAWCD Central Arizona Project 2002
引证文献(3条)
1.王海潮.蒋云钟.鲁帆.董延军 国外跨流域调水工程对南水北调中线运行调度的启示[期刊论文]-水利水电科技进展 2008(2)
2.张成.肖军 中央亚利桑那工程[期刊论文]-南水北调与水利科技 2006(6)
3.李运辉.陈献耘.沈艳忱 美国调水工程社会经济效益与生态问题研究[期刊论文]-水利经济 2006(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_slfzyj200303017.aspx
美国中亚利桑那调水工程
李运辉，陈献耘，沈艳忱
（南京水利科学研究院，江苏南京２１００２９）
【摘要】美国中亚利桑那调趣工程是为解决亚利桑那州中部地区地下水开采过度而引起地面沉
陷进行的一项调水工程。该工程是世界上采用最先进的控制系统管理给水的工程之一。就其Ｉ程背景、调水线璐、施工概况、控制运行及工程效益等进行了介绍。
【关键词】调水工程；控制系统；运行；工程效益；美国
中图分类号：ＴＶ６８（７１２）
文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７ｌ一１４０８（２００３）０３－００５５—０４
１调水背景
亚利桑那州位于美国中西部，境内沙漠广布，以
河流域工程法》，并授权垦务局资助和兴建中亚利桑那调水工程。１９７１年，弓里科帕、皮纳尔、皮马三县
成立了一个准政府实体——中亚利桑那水土保持管
理局，负责中亚利桑那调水工程的管理和运行工作。任务有二项：其一是负责输送亚利桑那州从科罗拉多河分配的水；其二是负责归还兴建中亚利桑那调水工程联邦政府所投人的资金。
中亚利桑那调水工程１９７３年５月开工，１９９２
烈日、高温、干燥的沙漠著称。亚利桑那州水资源短缺，州府菲尼克斯年降水量不到１５０ｍｍ。据估计，在正常情况下，仅仅７月份该州就有１８５亿ｍ３的水量
蒸发成水蒸汽，大约相当每年流人科罗拉多河的水
量。科罗拉多河、希拉河和盐河被认为是亚利桑那州“生命的血液”，人民多沿河居住。这一带拥有美国最富饶的土地，但缺水一直是该州所面临的最大危机。
２０世纪６０年代以来，亚利桑那州中部地区经
年建成全线通水，工程耗资４０多亿美元。该工程虽不是跨流域的，但却是世界上知名的大型调水工程之一，其主要目的是通过每年从科罗拉多河调水
１８．５亿ｍ３至图森，向亚利桑那州中部的马里科帕、
济发展很快，人口激增，需水增加。为了满足用水需
求，就大量抽取地下水，地下水约占总供水量的
皮纳尔、皮马等县送水，以减缓亚利桑那州中部长期严重缺水、地下水超采过度、地面沉陷等问题。
２．１调水线路
６０％左右。开发地下水一直是亚利桑那州经济增长的重要因素。地下水超采过度，抽取量远远大于天然补给量，该州每年超采地下水３０．８亿ｍ３，造成了地下水水位每年下降９０～１８０ｅｍ。地下水亏空引起了一系列问题：水井要打得很深才能抽到水，运行
费用也就随之持续增长，而且还出现了地面沉降和
中亚利桑那调水工程西起科罗拉多河的哈瓦苏
湖，东南到图森，全长５３９ｋｍ，调水渠道顶宽２４．３８ｍ，
底宽７．３２ｍ，深５．０３ｍ，共经过３个输水渠段、１５个
泵站（其中１个为抽水蓄能电站）和１２个隧洞／倒虹
裂缝，导致建筑物、道路和农田的破坏。因此，必须兴建调水工程以补给透支水量，从而可以保存地下水（以避免地下水枯竭）来灌溉和补充城市储备。
吸提水，总扬程８８８ｍ。另外，还新建了４个蓄水工
程。中亚利桑那调水工程系统见图１。
２中亚利桑那调水工程概况
牧疆日期：２００２－１０＿１０
１９６８年９月，美国联邦政府通过了《科罗拉多
作者筒介：李运辉（１９６９＿），男，湖南益阳人，Ｔ程师，
水利发展研究２００３・３
到２℃左右；集料也同样用冷水冲洗，冷却到２５℃。采用缓凝剂控制混凝土的急剧温升，改善和易性，并防止产生
泌水。汽车运输混凝土，机械浇筑和修
整，每分钟可浇筑３．８ｍ３的混凝土。修整完毕后，在湿度为１０％左右的情况
下，喷射蜡基修补剂，以防水分蒸发。
然而，就在工程施工期间，美国垦务局在中亚利桑那调水工程渠道发现
１．２
ｋｍ长的护面混凝土裂缝，有９．７
ｋｍ
长的一段须堵闭进行修补。科罗拉多河
含盐量较高，河水进入渠道后渗入裂缝
破坏混凝土并腐蚀钢筋。钢筋受到氧
。
化，所产生的气体使混凝±产生张力，
图１中亚利桑那调水工程系统
导致混凝土脱落。
１９８６年秋，垦务局将渠道水位从５．０３ｍ降至
２．４４ｍ，发现了３００块混凝土板中有８０块已经损
第一段为海登一罗德斯输水渠道，即从起点哈
瓦苏湖到菲尼克斯附近盐河，总长３０６ｋｍ，包括２８０ｋｍ长的输永渠、３个总长１３ｋｍ的隧洞、７个总
坏。这段运河排干后，发现更多的损坏混凝土块。补修工程耗资约５０万美元。
另外，在海登一罗德斯渠道的第１１渠段上，修
建了一系列渠堤以保护渠道，防止洪水人渠，渠堤沿山坡延伸约１９ｋｍ长。渠堤建成之后发生了’横向裂
长１２ｍ的倒虹吸、４个泵站和１个抽水蓄能电站，扬
程共３８ｌｍ，以及向用户配水的系统。该段渠道１９８５年开始输水。
第二段是凡宁一麦克法兰输水渠道，即从盐河
到希拉河，全长９３ｋｍ，１个隧洞／倒虹吸，扬程２６ｍ，
缝，这是由于渠段蓄水或堤下集水导致基土饱和而产生不均匀沉陷所致。修复方案如下：一是沿渠堤开挖一条沟至基土再垂直铺设土工膜隔板，然后用沙滤层回填，铺设土工膜的目的就是形成一道屏障，
禁止渗漏通过横向裂缝，土工膜下游面的砂滤层将
断面沿程渐减，输水能力为７８—６４ｍｙｓ。这一段除阿
巴契附近的８ｋｍ外都用混凝土衬砌，厚约９ｃｍ。这段渠道于１９８６年通水。
第三段是图森输水渠道，即希拉河到图森以南，长１４０ｋＴｎ，１个遂洞／倒虹吸，总扬程４８ｌｍ，输水能力为６４～２１Ⅱ１３／ｓ。该段渠道于１９９２年通水。２．２施工方法及其工艺
中亚利桑那调水工程输水渠道施工方法如下：在各工区的中间（全长约３２ｋｍ）设置拌和楼，由远
防止渠堤填料产生管涌；二是每隔１５２ｍ设一处排水，以收集土工膜下游的渗水并导向沿路边设置的
排水点，沟宽Ｏ．６１ｍ，最深为１５．２４ｍ，用生物聚合泥
支撑，在土工膜隔板铺设完成之后，生物聚合泥将被砂滤层取代，生物聚合泥是一种生物材料，与水混合时可起到稳定沟壁的作用。修复工程总投资为３２００
万美元。
至近铺砌，逐渐靠近拌和楼。先铺砌半断面的混凝土，铺完后移装混凝土拌和系统，再铺砌其余半断面的混凝土。
工程施工工艺尤为重要，为此，提出了一些值得
３中亚利桑那调水工程的自动化控制、运行
和调度
中亚利桑那调水工程利用ｒ最先进的现代化数据信号遥测系统，能自动操作两个管理区内全部渠道
上的控制闸门，并能监测和灵活控制、运行和调度。
３．１
注意的问题。在沙漠中，对整个输水渠道铺砌厚度为
８９ｒｒｌＩｎ的混凝土板，总施工量为１１０万ｍ３。在拌和
楼附近修筑蓄水池，并在附近打井取水引入池中，以
满足混凝土拌和水的需要。由于直射目光和高温会
使池中灼水温升高，利用工厂用的冷藏室，将水冷却
５６
自动化远程控制
巾亚利桑那调水工程渠道有１４座泵站和ｌ座
抽水蓄能电站，逐级提水，使水流横贯亚利桑那州。
由３９座节制闸对输水流量进行控制，由３３个分水
闸把水从渠道送至用户。计算机控制中心站位于菲尼克斯城北部，对各个泵站、节制闸和分水闸进行远程控制。该系统设置了３００多个无线电装备的数据信号远程终端装置，以便收集原始数据。数据采集系统和通信系统将控制中心与所有泵站、节制闸和分水闸连接起来。操作人员利用视频显示器监视系统的运行，执行控制计划，并对远程报警信号作出反应。通信电缆沿渠道埋设，将操作命令从计算机传送到渠道的各个设备上，同时，通信系统也把各个运行设备的信息送到控制中心。控制中心的操作人员通过监视设备的运行，通过通信电缆，将中心控制命令传送给节制闸和分水闸，从而根据该命令提升或降低闸门，保证渠道系统中水流流量，或将水传输给用户。视距微波系统可直接实现与泵站间的通信。此微波系统也可以与埋设的电缆系统互联，可根据需要交替使用微波通信系统和电缆通信系统。在远程控制失效的情况下，仍然可以对每个运行设备进行手动操作。各个泵站均设有控制室。节制闸和分
水闸均可进行现场操作。
对于整个渠道系统，计算机每１０秒钟进行一次扫描，而对于泵站，则５秒钟扫描一次。计算机为操作人员提供许多信息，如电机温度、水位、流量等。操作人员可调出２４００幅不同的各设备图形显示画面，这些画面提醒操作人员注意是否有人进入泵站，
并可以显示出流经沙漠中部某一节制闸的水量。
计算机监控系统几乎是一个全冗余的系统，从而保证了高可靠性。中心计算机从沿渠的各个控制设备采集数据、贮存数据并进行数据处理，通过运行计算机程序制定出每小时调度计划。
中亚刺桑那调水工程运行主要目标为：保持渠道水面的稳定性，保证控制系统对渠道系统的控制
能力的快速响应性，保证水量传输的可靠性，以及令水流断流时间达到最小，使系统能长时期保持稳定
运行，从而保证其经济性。
泵站、节制闸和分水闸的所有运行计划都是由
控制软件中，由此制定出分水闸和节制闸的小时调度计划。这些信息出位于沿途各个闸站的远方终端传输到主控站并存贮到系统数据库中，然后，由程序决定每个闸站的操作，以满足用水需求。
３．３调度计划
分水闸调度计划。利用最后确定下来的订单，渠道控制软件制定出分水闸调度计划，然后，由操作人员对此调度计划进行审核、调整。在某些情况下必须对分水闸调度计划进行修改，比如沿渠发生断
电，或者泵站输送的水量不能满足用户需要。将已
修改的调度计划传送到分水闸无线电终端装置，以
保证调度计划的顺利实施。
泵站凋度计划。泵站凋度计划随分水闸调度计
划而定。渠道控制软件每周设置一次泵站调度计
划，为适应调度方案的变化，每天对计划进行修改。操作人员重新审核和调整该计划，然后将修改的调度计划传到泵站无线电终端装置，自动完成对原有计划的修改。在施Ｔ和抽水试验期间，泵站继续运行，测试完成后，交付中亚利桑那水土保持管理局进行管理；此后，泵站的运行就由控制中心远程控制，从泵站接收状态和报警信号：然后，将控制命令传至泵站。在未来可以进行优化调度，这样，就可以减少在用电高峰期抽水的时间。
节制闸调度计划。沿渠设有３９座节制闸，通过调节每个渠段出口处的流量来控制每个渠段的水量，保证渠系的正常供水。利用节制闸，可以在任何时候，在特定条件下将各渠段隔离开来。当整个渠的水深。渠系及泵站可恢复运行时，开启节制闸闸
门，即可顺利恢复渠系的正常运行。节制闸调度计划由渠道控制软件制定，然后由操作人员进行检查、审１９９４年即中亚利桑那凋水工程完工２年以后，
道系统及泵站须停止运转时，保证泵站前池有足够
３．２运行计划与依据
核和调整，并由操作系统执行该计划。调度计划从控制中心传送至节制闸无线电终端装置，节制闸门按预定计划动作。在紧急情况下，节制闸闸门可以从远方进行控制，也可以现场控制。
４引水带来的水质问题
居民们对市政当局怨声载道，强烈要求关闭这条供水渠道。认为供水渠道所提供的水具有腐蚀性，且破坏供热系统和水管接头，水中含盐量是当地地下水的２～３倍。
计算机渠道控制软件模拟设置。它模拟了渠道的实际运行条件，将中亚利桑那调水工程分水闸的输水计划、渠道状态及已更改的日用水计划输入到渠道
水利发展研究２００３・３
图森市水利局认为，问题不是出在水质上，而是出在图森市的供水管道和处理站上。据估计，如更新３２０ｋｍ长的现有供水系统主干管，将耗资数千万美
中亚利桑那调水工程促进了该州的经济发展，改善了人民生活质量，保证了’人口的可持续发展。
。。．
元。图森市水利局也考虑了其他替代方案，如：（１）
将中亚利桑那工程的引水经过处理后直接送给用户；（２）在供水站安装过滤装置，对水做进一步脱矿处理，但设备昂贵且滤化处理后会产生大量极难处理的盐碱水，这样会使盐碱度已经很高的当地水的盐碱度更高，等等。１９９５年，图森市投票做出决定，５年内禁止居民直接饮用中亚利桑那调水工程的引水，仅将引水代替地下水用于农业和采矿等。据此，作为改善水质的措施，修建了大型蓄水水库进行沉淀、净化处理。
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美国在干燥的沙漠地区建成了中亚利桑那调水工程，给我们提供了宝贵的设计、施工经验，虽然美国在渠道护面工程的施工中采取了特殊的施工工
艺，但运行后还是出了问题，说明在高温干燥的沙漠
地区施工难度很大，需要采用性能更好的缓凝材料和混凝土施工工艺。此外，在用水过程中也出现了水质问题，后来采取了一些工程和非工程的措施，使水质问题得到解决。这些问题在我国的南水北调工程中都应引以为戒。
５工程效益
在从科罗拉多河取水之前，亚利桑那州每年大量抽取地下水。现在使用凋水渠道引用河水，该地区的地下水位已经上升，每年可以供水约１８．５亿甜，
的茎要要黧觥槲学研械舭褊舭醐对本文
参考文献
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供给１８个城市、１８个私人供水公司、４个印第安人Ⅲ＝芝：翟：：篡：：篇：毳苗兰１：０
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居住区及１４个灌溉区。中亚利桑那调水工程使４００
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万人受益，约占亚利桑那州人口的８０％；受益面积６．２２万ｋｍ２，约占该州面积的２０％。
亚利桑那州地处沙漠地带，有水才有生命，引来
【引水利部国际合作与科技司，水利部信息研究所美国中亚利桑
那调水工程的规划与管理【Ａ】国（境讲水利木电考察报告与学
这样大的水量，给当地工农业和居民带来的经济效【４】≯；裟裂兰嚣盏衰嚣鬻：誊嚣驯㈣．
益是难以估计的。工程还有防洪、泥沙控制、娱乐、鱼类及野生动物保护、减少地Ｆ水开采、防止地面下沉和发电等多方面效益。
（责任编辑林雁庆）
（上接第５４页）会文集【ｑ北京：中国书籍出版社，１９９９
１５—２０
大坝险情预计及应急行动计划显得十分迫切。应尽快改变某些部门至今还处于空白状态的局面。（３）大力开展大坝安全的宣传教育。通过宣传，提高全民的大坝安全意识，普及大坝安全知识，争取全社会的支持，加大对大坝安全管理的科技投人和资金投入。同
【２】汝乃华美国的大坝安全管理【刀・水力发电，１９８８ｔ（５）：６７－７０
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报＇２００ｌ，（１２）：３３
ｗ一。１６ｐｍｂｌ８“【Ｊ】１…““‘０ｎ“”“‘
【４】刘忠青译修复美国高危和不安全坝需要赘金Ⅱ１水利水电快
【５】林样铁演进的美国现代化水坝安皂管理模式【刀．太坝与安全，
时要抓紧对大坝运行人员的培训，提高他们的技术素２００２，（１）：３叫６・
质和责任感．实行持证上岗制度。（４）建立全国大坝运
［６１
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析大坝运行资料，为大坝建设和大坝运行管理服务。
参考文献
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美国中亚利桑那调水工程
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
李运辉， 陈献耘， 沈艳忱
南京水利科学研究院,江苏,南京,210029水利发展研究
WATER RESOURCES DEVELOPMENT RESEARCH2003,3(3)3次
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