陜西省中型灌排泵站現(xiàn)狀分析及更新改造措施探討

趙 娟，郭正組

陜西省地處西北地區(qū)，水資源較為緊缺，大多數(shù)地區(qū)通過灌排泵站來提供水源保障，灌排泵站已經(jīng)成為重要的農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施。大多數(shù)中型泵站經(jīng)多年運(yùn)行，不同程度的出現(xiàn)了各種各樣的問題，甚至有的泵站已經(jīng)不能運(yùn)行，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，制約了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。文章從陜西省中型泵站存在的共性問題出發(fā)，提出中型灌排泵站從自身更新改造、優(yōu)化健全泵站管理制度、調(diào)動(dòng)農(nóng)民用水積極性方面進(jìn)行改造，為農(nóng)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，為農(nóng)民增加收入提供了安全保障。

1 中型泵站基本情況

陜西省的中型灌排泵站大多建設(shè)年份較早，建于上世紀(jì)60～70年代的占59%，建于80年代的占19%，建于90年代的占14%，建于2000年及以后的大約占8%。大多數(shù)泵站存在施工和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、設(shè)備老化嚴(yán)重、裝置效率低、能耗高、管理及控制自動(dòng)化水平低等問題，且大多數(shù)泵站已經(jīng)超過了安全使用期規(guī)定的20～25年，機(jī)電設(shè)備、設(shè)施老化損壞較為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了泵站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，相當(dāng)一部分泵站已經(jīng)無法正常工作甚至報(bào)廢。

為解決上述問題，根據(jù)水利部辦公廳文件（辦農(nóng)水[2016]102號(hào)）關(guān)于中型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃范圍界定的條件，對(duì)陜西省中型泵站進(jìn)行逐個(gè)調(diào)查，最終符合更新改造條件的中型泵站共33處，218座，安裝水泵電動(dòng)機(jī)組591臺(tái)套，抽水總流量110.77 m3/s，總裝機(jī)功率8.51萬kW，抽水灌溉設(shè)計(jì)面積388.20萬畝，有效灌溉面積255.77萬畝；抽水排澇設(shè)計(jì)面積2.7萬畝，有效排水面積2.7萬畝；其中在貧困地區(qū)的有146座，安裝水泵電動(dòng)機(jī)組388臺(tái)套，裝機(jī)功率4.68萬kW，灌溉面積92.56萬畝，涉及貧困人口56.90萬人。單座泵站總裝機(jī)功率達(dá)到1000 kW～10000 kW（不含10000 kW）的共有19座，裝機(jī)功率4.1萬kW。

2 存在的主要問題

由于各種歷史原因，目前不少水泵機(jī)組及電氣設(shè)備已成淘汰產(chǎn)品，缺陷和隱患較多。另外經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行，水泵機(jī)組、電氣設(shè)備和泵站工程設(shè)施普遍存在效率下降、能耗增加和老化破損嚴(yán)重等問題。

（1）建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，規(guī)劃設(shè)計(jì)不規(guī)范

陜西省上世紀(jì)建設(shè)的泵站，受制于當(dāng)時(shí)資金、材料和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的限制，多不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。相當(dāng)部分的中小型灌排泵站存在設(shè)計(jì)不規(guī)范、選型不合理等問題，特別是縣、鄉(xiāng)管理的泵站，這一問題更為突出。有些泵站前期沒有做規(guī)劃論證和技術(shù)審查，建設(shè)布局不合理，泵站選址隨意性大。水泵選型時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)忽視水泵在常揚(yáng)程下長(zhǎng)期工作的問題，僅僅以水泵的最高揚(yáng)程作為選型依據(jù)，使水泵在經(jīng)常運(yùn)行水位下的效率較低。

（2）建筑物年久失修、機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)老化嚴(yán)重

經(jīng)過幾十年運(yùn)行，中型灌排泵站廣泛存在設(shè)備老化，年久失修等問題：①水工建筑物方面：結(jié)構(gòu)老化、屋面滲漏、墻體裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、地基沉降不均勻等問題；進(jìn)水池內(nèi)淤積嚴(yán)重、水流形態(tài)惡化，大大限制了水泵的吸水能效的發(fā)揮；鋼筋混凝土管道管壁網(wǎng)狀裂紋嚴(yán)重，局部管身出現(xiàn)裂縫，鋼筋外露銹蝕，漏水嚴(yán)重；鋼管銹蝕普遍較嚴(yán)重，個(gè)別泵站的鋼管已經(jīng)銹蝕穿孔，威脅運(yùn)行安全。②機(jī)電設(shè)備方面：水泵機(jī)組老化嚴(yán)重，電氣設(shè)備絕緣性能降低，安全性嚴(yán)重下降；部分泵站使用期已經(jīng)超過30年，遠(yuǎn)超過規(guī)定的使用年限；由于設(shè)備老化、年久失修等原因，導(dǎo)致泵站實(shí)際灌排能力逐年下降。③金屬結(jié)構(gòu)方面：?jiǎn)㈤]機(jī)、攔污柵及閘門破損變形較多；未按要求設(shè)置吊車；管道、閥門破損嚴(yán)重，且閥門多為手動(dòng)，操作不便；部分出水管道較長(zhǎng)或者揚(yáng)程較高的泵站水錘危害較大。

（3）抽吸高含沙水，水泵磨蝕嚴(yán)重

陜西省的中型泵站水源多為多泥沙河流，且沙粒硬度高、粒徑粗、棱角多。長(zhǎng)期在高含沙量水流環(huán)境下工作，泵體內(nèi)腔磨損較大，氣蝕更加嚴(yán)重，往往會(huì)出現(xiàn)較深的溝槽甚至穿孔，從而頻繁導(dǎo)致水泵軸承損壞，泵腔幾何形狀改變，密封環(huán)難以固定，水泵機(jī)組振動(dòng)損壞更加嚴(yán)重。

（4）運(yùn)行效率低，能耗超標(biāo)

多數(shù)泵站日常的維護(hù)保養(yǎng)較少，即使有維護(hù)也僅能勉強(qiáng)維持機(jī)組運(yùn)行，泵站的工作效能持續(xù)下降，灌排流量與設(shè)計(jì)流量的差距逐年擴(kuò)大，導(dǎo)致泵站的裝置效率遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行工況點(diǎn)經(jīng)常偏離在水泵的高效區(qū)之外。

（5）經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用長(zhǎng)期得不到落實(shí)

由于運(yùn)行和養(yǎng)護(hù)維修資金嚴(yán)重不足，泵站設(shè)備得不到正常維修，從而導(dǎo)致泵站磨損加劇、老化加快，抵御災(zāi)害的能力降低，以致抗旱排澇不及時(shí)，滿足不了農(nóng)業(yè)灌排要求，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、農(nóng)民減收，致使水費(fèi)征收更為艱難，從而形成惡性循環(huán)。

（6）管理體制不健全、管理措施不力

中型灌排泵站存在一定的重建輕管問題，管理主體不明確，未能形成有效的管理制度，未能按照相關(guān)規(guī)范要求加強(qiáng)管理，缺乏有針對(duì)性的群眾宣傳工作，個(gè)別地方甚至出現(xiàn)隨意破壞水利設(shè)施的行為。大多數(shù)泵站管理經(jīng)費(fèi)有限，尤其縣及鄉(xiāng)鎮(zhèn)所屬的中型泵站管理沒有實(shí)行統(tǒng)一歸口，相關(guān)的運(yùn)行資料和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不完備，也沒能建立起行之有效的運(yùn)行管理責(zé)任制，致使泵站工作壽命大大縮短。

（7）自動(dòng)化運(yùn)行程度低，管理設(shè)施差

目前，陜西省的中型泵站廣泛采用的還是人工操作及巡視，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)施普遍缺乏。大多泵站缺少計(jì)量設(shè)施，給配水造成一定困難，且計(jì)量粗放，造成水量的浪費(fèi)。另外大多數(shù)泵站地處偏僻，生產(chǎn)生活設(shè)施落后，道路未硬化，管理用房破舊，辦公環(huán)境惡劣，給管理人員帶來很大不便。

3 中型灌排泵站更新改造措施

（1）中型灌排泵站更新改造

陜西省大部分中型灌排泵站的揚(yáng)程分級(jí)、站址位置、機(jī)組選型和渠系布置等規(guī)劃布局的思路是基本合理的。因此灌溉面積、流量揚(yáng)程等規(guī)?？删S持不變，僅在現(xiàn)有規(guī)劃的思路上對(duì)泵站進(jìn)行更新改造。對(duì)于個(gè)別規(guī)劃不合理、不適合現(xiàn)狀灌溉要求的泵站進(jìn)行更新改造，盡量將距離近、流量小的泵站采取撤小并大的措施，便于降低工程費(fèi)用和日后運(yùn)營(yíng)管理難度；對(duì)于梯級(jí)泵站，采取變頻調(diào)速或者大小機(jī)組搭配措施，盡力優(yōu)化水泵選型，以達(dá)到更靈活的配水要求，從而滿足不同產(chǎn)業(yè)對(duì)用水流量的不同需求。對(duì)泵站的更新改造主要從水工建筑物、機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)三個(gè)方面進(jìn)行。

①水工建筑物

泵站進(jìn)水建筑物：對(duì)因水流不暢，造成回流或有害旋渦導(dǎo)致水泵效率降低，出水流量減小的進(jìn)水前池，以及產(chǎn)生汽蝕、噪聲的前池應(yīng)進(jìn)行改造；對(duì)目前采用的開敞式進(jìn)水，并且臺(tái)數(shù)多的含沙渾水泵站，為減少前池淤積，改善水泵進(jìn)水狀況，促進(jìn)水泵運(yùn)行平穩(wěn)，應(yīng)對(duì)進(jìn)水部分進(jìn)行單機(jī)、單池、單閘的更新改造；對(duì)邊坡、翼墻等損壞嚴(yán)重的部位進(jìn)行加固和修復(fù)；對(duì)未建清污、攔污設(shè)施的泵站，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)建改造。

泵房及附屬建筑物工程：對(duì)磚木結(jié)構(gòu)、墻腳受鹽堿侵蝕嚴(yán)重達(dá)不到抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、墻體出現(xiàn)裂縫、屋面滲漏水嚴(yán)重、采光和通風(fēng)條件差、危及操作人員人身安全及工作環(huán)境不達(dá)標(biāo)的泵房應(yīng)予改造；對(duì)按照規(guī)定應(yīng)設(shè)起吊設(shè)備而未設(shè)置，以及缺乏高低壓室、控制室、電容室等安全操作不達(dá)標(biāo)的泵房應(yīng)予以更新改造。

泵站出水建筑物：對(duì)出水池尺寸不夠，顯著影響水流條件，或因基礎(chǔ)不均勻沉陷，導(dǎo)致池中產(chǎn)生裂縫，危及安全的出水池應(yīng)進(jìn)行改造；出水管及管口的位置應(yīng)滿足要求，采用正向出水的出水池與渠道之間漸變段的收縮角不應(yīng)大于40°；當(dāng)采用虹吸出水方案時(shí)，出水池前應(yīng)設(shè)真空破壞閥井。

②機(jī)電設(shè)備

泵站的主機(jī)組多為上世紀(jì)六七十年代的產(chǎn)品，已經(jīng)嚴(yán)重老化，因此更新改造的重點(diǎn)首先就是淘汰更新這批高危的主機(jī)組，并盡量選擇一致的泵型、臺(tái)數(shù)實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)；對(duì)于抽水含沙量較高的泵站，應(yīng)盡量選用耐磨蝕水泵；泵站電氣設(shè)備改造應(yīng)遵循泵站電網(wǎng)電壓等級(jí)結(jié)合農(nóng)網(wǎng)改造的原則，為提高對(duì)泵站的供電能力和電壓質(zhì)量，將現(xiàn)有的6 kV線路升級(jí)為10 kV線路，并對(duì)變電所的相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)；升級(jí)后的電器設(shè)備應(yīng)滿足性能優(yōu)良、節(jié)能高效、技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，為日后的灌區(qū)信息化改造留有接口。

③金屬結(jié)構(gòu)

加寬改造尺寸偏小的攔污柵、閘門及工作橋；更新破損變形的閘門、啟閉機(jī)和攔污柵；在采用虹吸式出水方案的管道駝峰位置，安裝真空破壞閥；揚(yáng)程不足10 m的泵站若采用拍門斷流方案時(shí)，應(yīng)同時(shí)設(shè)置通氣孔；按照水泵或電機(jī)的不同重量合理選用電動(dòng)單軌吊車或電動(dòng)單梁橋式吊車；更換嚴(yán)重碳化、露筋、裂縫、滲漏的混凝土管及腐蝕嚴(yán)重、穿孔漏水的鋼管及閥門；改造局部沉陷管坡，排水不暢、危及安全的管坡也應(yīng)同時(shí)改造；將直徑超過500 mm閥門的操作方式改造為電動(dòng)；為消除水錘危害，保證水泵和壓力管道在突然斷電情況下的安全，對(duì)出水管道長(zhǎng)度超過300 m或水泵揚(yáng)程超過30 m的泵站，設(shè)置兩階段關(guān)閉的多功能水泵控制閥或者液控閥。

（2）加強(qiáng)泵站的管理

應(yīng)該以專業(yè)的泵站管理理論作為指導(dǎo)，建立科學(xué)的管理制度、健全的管理機(jī)構(gòu)、高效的調(diào)度體系、切實(shí)可行的考核獎(jiǎng)懲制度、有效的安全管理機(jī)構(gòu)。需要中型泵站的管理機(jī)構(gòu)在各管理局、水務(wù)（利）局的領(lǐng)導(dǎo)下，改革和優(yōu)化目前泵站工程的機(jī)構(gòu)設(shè)置，使之達(dá)到精干、高效，增加主人翁意識(shí)，充分調(diào)動(dòng)廣大職工的積極性，定期對(duì)職工進(jìn)行安全生產(chǎn)教育，以減少不良事故的發(fā)生。逐步按照管養(yǎng)分離的改革目標(biāo)，組建抽水管理站，下設(shè)工程管理、泵站管理、灌溉管理、財(cái)務(wù)管理、信息化管理和后勤服務(wù)等科室，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站工程的全面系統(tǒng)、科學(xué)高效管理。

（3）調(diào)動(dòng)農(nóng)民用水的積極性

伴隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)民更愿意進(jìn)城工作，因此，為適應(yīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展新形勢(shì)，深化水利改革，健全基層水利服務(wù)體系，通過提供水利技術(shù)和信息服務(wù)等，引導(dǎo)農(nóng)民通過開展專業(yè)化的灌溉供排水，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)等提高收入，充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民用水的積極性，改善泵站管理方自身經(jīng)濟(jì)條件的同時(shí)，從源頭解決維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)的問題。

4 結(jié)語

通過對(duì)陜西省中型灌排泵站目前存在的普遍性問題進(jìn)行調(diào)研和分析，得出適用于陜西省中型排灌泵站更新改造的方法及措施：即從水工建筑物、機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)三個(gè)方面出發(fā)，對(duì)泵站自身進(jìn)行現(xiàn)代化和自動(dòng)化更新改造，提高水泵運(yùn)行效率，增加安全保障，降低能耗標(biāo)準(zhǔn)；加強(qiáng)現(xiàn)代化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站工程的全面系統(tǒng)和科學(xué)高效管理；充分調(diào)動(dòng)農(nóng)民用水積極性，發(fā)揮泵站作用，以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，同時(shí)改善泵站管理方自身的經(jīng)濟(jì)條件，落實(shí)維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)。

[1]陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西省大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃報(bào)告[R].西安：2008.

[2]水利部農(nóng)村水利司、中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心，大中型灌排泵站更新改造技術(shù)與建設(shè)管理講義[M].北京：2016.