農(nóng)田水利工程中小型泵站設(shè)計(jì)

楊瓊

摘? 要：農(nóng)田水利工程對(duì)農(nóng)業(yè)用水進(jìn)行合理配置，確保農(nóng)業(yè)用水利用率大幅度提升，是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平提高、糧食安全提高保障水平的重要支撐措施。在農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要從整體出發(fā)，依照工程所在地的差異特征對(duì)方案進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，選取更為優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案。本文對(duì)農(nóng)田水利工程的中小型泵站設(shè)計(jì)工作進(jìn)行分析，希望為我國(guó)農(nóng)村水利工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：中小型泵站;農(nóng)田水利工程;工程設(shè)計(jì)

引言

農(nóng)田灌溉排澇是水利工程建設(shè)中的重要內(nèi)容，隨著農(nóng)田水利工程的建設(shè)以及相關(guān)工程的不斷完善，諸多地區(qū)在發(fā)展過(guò)程中逐步建設(shè)中小型水泵站，確保整體灌溉排澇的效率得以提升，中小型泵站廣泛應(yīng)用于丘陵、平原等諸多地區(qū)。就目前階段而言，農(nóng)田水利工程的中小型泵站在設(shè)計(jì)上具有一定程度的可提升空間，以下對(duì)農(nóng)田水利工程的中小型泵站設(shè)計(jì)中的幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行淺析。

1 中小型泵站設(shè)計(jì)原則

（1）總體布置上應(yīng)布置合理，特別是灌排結(jié)合的泵站或者自排與抽排結(jié)合的泵站、自流與提水結(jié)合的泵站，在布置上要求結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理。

（2）在泵型選擇上，應(yīng)使水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程略小于水泵額定揚(yáng)程，水泵設(shè)計(jì)流量滿足灌溉、排澇的要求。盡量選擇技術(shù)上較為先進(jìn)且在本區(qū)域應(yīng)用較多的泵型，避免使用不成熟的泵型。泵型應(yīng)考慮泵站使用功能的不同，灌溉泵站應(yīng)采用高效區(qū)比較寬，效率較高的泵型，排澇泵站應(yīng)采用性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的泵型。

（3）進(jìn)出水布置：前池布置應(yīng)盡量采用正向進(jìn)水，正向進(jìn)水可以保證進(jìn)水流態(tài)較好，在不得以采用側(cè)向進(jìn)水時(shí)，在設(shè)計(jì)側(cè)向進(jìn)水前池時(shí)，采用圓弧或者橢圓弧而不是直角轉(zhuǎn)彎。出水池設(shè)計(jì)應(yīng)避免水流急轉(zhuǎn)彎而引起水流沖擊和壅高。

（4）應(yīng)盡量利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮施工簡(jiǎn)便且投資較省。

2中小型泵站設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1中小型泵站設(shè)計(jì)流量分析

在農(nóng)田水利的具體設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中，中小泵站采用的泵房形式主要為干式或濕式泵房，水泵選型主要為混流泵、離心泵、軸流泵，其中以混流泵選用較多。首先，在設(shè)計(jì)中對(duì)基礎(chǔ)資料的收集是合格設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，包括興建緣由、設(shè)計(jì)流量、水文資料、地質(zhì)資料、水位組合等。其次需要對(duì)水泵選型、設(shè)計(jì)揚(yáng)程、運(yùn)行工況、水錘分析等諸多因素進(jìn)行細(xì)化分析，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容能否與實(shí)際的運(yùn)行工況進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)可能引發(fā)的事故進(jìn)行綜合性的防范。

根據(jù)泵站的工作任務(wù)，泵站流量可分為供水流量和排水流量，其中泵站供水流量包括工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或居民生活等必須的流量和輸水配水管（渠）及使用過(guò)程中所損耗的一部分流量;泵站排水流量為農(nóng)田排水和城鎮(zhèn)工業(yè)廢水、生活污水和雨水等必須排除的水量。泵站流量是確定泵站規(guī)模的重要依據(jù)。因此、正確確定用戶（供水或排水）流量，盡可能地減少輸水配水過(guò)程中的水量損失，是降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)能節(jié)水的重要途徑。另外，對(duì)供水泵站，用戶所需的流量（即用水流量）必須與水源可能供給的流量（即來(lái)水流量）相匹配。例如，對(duì)于灌溉，只有當(dāng)來(lái)水過(guò)程能滿足用水要求時(shí)，則可以按原定的灌溉面積進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。當(dāng)來(lái)水和用水之間有矛盾時(shí)，可以采取以下措施加以解決：當(dāng)來(lái)水大于用水時(shí)可以根據(jù)地形情況、適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大灌區(qū)面積，以充分利用水資源;當(dāng)來(lái)水過(guò)程不能滿足用水過(guò)程，或部分時(shí)間，特別是用水關(guān)鍵時(shí)期不能滿足要求時(shí)：一是采取調(diào)蓄的方法增加蓄水工程，或另外開(kāi)辟新水源;二是適當(dāng)延長(zhǎng)用水時(shí)間（但不得使作物嚴(yán)重受旱），或適當(dāng)調(diào)整作物類(lèi)型或作物種植比例，或適當(dāng)縮小灌區(qū)范圍，減少用水流量，前者會(huì)增加工程投資，后者則會(huì)減少工程效益。因此，供水泵站的流量也應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能加以確定。排水泵站的設(shè)計(jì)流量也與調(diào)蓄容積和受益面積的大小有關(guān)。調(diào)蓄容積越大，受益面積越小，泵站的流量則越小，工程投資和工程效益也越小。相反，調(diào)蓄容積越小，受益面積越大，泵站設(shè)計(jì)流量則越大，工程投資和工程效益也越大。所以，排水泵站設(shè)計(jì)流量的決定問(wèn)題實(shí)際上也是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

2.2對(duì)水泵的選型分析

灌溉和給水泵站，揚(yáng)程較高，宜選用離心泵和混流泵，排水泵站由于設(shè)計(jì)揚(yáng)程較低，常常選用軸流泵和混流泵。當(dāng)揚(yáng)程小于10米時(shí)，可對(duì)軸流泵進(jìn)行選擇，揚(yáng)程在10～15米的范圍時(shí)，可以對(duì)混流泵進(jìn)行應(yīng)用，如若實(shí)際的揚(yáng)程大于20米，則需要對(duì)離心泵進(jìn)行選擇。

2.3對(duì)干室型泵房的設(shè)計(jì)分析

根據(jù)干室型泵房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）室內(nèi)排水及室外的防滲處理：在干室型泵房中，進(jìn)水池水位常常高于水泵，所以水泵的進(jìn)、出水管道上應(yīng)設(shè)閘閥及泄水管，作為檢修時(shí)管道及泵體泄空之用。為了及時(shí)排除泵房?jī)?nèi)部的滲水和管閥漏水以及排除檢修時(shí)的廢水，一定要設(shè)置排水泵進(jìn)行排除，為加強(qiáng)水下部分的防滲能力，要求側(cè)墻及底板的防滲混凝土抗?jié)B標(biāo)號(hào)400號(hào)，厚度不小于2cm。

（2）加強(qiáng)通風(fēng)措施：由于干室型度形地下部分較深，如果僅依靠自然通風(fēng)，往往難以滿足要求，因此必須設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。尤其是很大的圓筒式、瓶式和潛沒(méi)式泵房，當(dāng)機(jī)組功率大散熱量高時(shí)，僅從電機(jī)出風(fēng)口抽排熱空氣至室外，其效果不明顯。實(shí)踐證明，可以同時(shí)采用機(jī)械送風(fēng)裝置，即從泵房外吸取冷空氣一直送入泵房底層，可以保證機(jī)組和運(yùn)行人員有良好的工作條件。

（3）充分利用泵房空間：為了充分利用泵房上部空間，干室型泵房的配電設(shè)備可以布置在上層樓板上，該層不應(yīng)布滿整個(gè)泵房，以便于底層設(shè)備或部件的吊裝。由于配電設(shè)備高于水面，可以避免受潮且有利于運(yùn)行和管理。對(duì)于圓筒形泵房，因泵房?jī)?nèi)設(shè)備布置比較緊湊，原地檢修困難，通?？梢栽谏蠈訕前暹M(jìn)行小修，需要大修時(shí)，應(yīng)運(yùn)出泵房外進(jìn)行。矩形干室型泵房的檢修間下層可以作為地下室，利用其布置輔助設(shè)備，必要時(shí)也可以不開(kāi)挖，以縮小干室面積節(jié)省工程投資。

（4）泵房整體穩(wěn)定校核：干室型泵房整體穩(wěn)定校核一般應(yīng)包括抗滑，抗浮兩種工況。根據(jù)干室型泵房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，干室三面都回填土，因受力比較均勻。通常不必進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。由于干室內(nèi)不允許進(jìn)水，在高水位時(shí)浮力很大，必須進(jìn)行抗浮穩(wěn)定校核?？垢》€(wěn)定校核可選擇這最不利工況，即泵房土建施工完畢，機(jī)組未安裝、未回填土，但泵房四周達(dá)設(shè)計(jì)最高水位時(shí)，此時(shí)抗浮力為泵房土建部分自重，包括屋面系統(tǒng)、磚墻、水下墻及底板等，設(shè)其為W（方向朝下），浮托力為泵房淹沒(méi)于水下同體積的水重，設(shè)為W?。ǚ较虺希??？垢》€(wěn)定程度以安全系數(shù)K浮表示。K浮為抗浮力與浮托力的比值，K浮必須大于或等于允許的抗浮安全系數(shù)[K浮]，[K浮]應(yīng)大于1.1，如果計(jì)算的尺寸不滿足抗浮穩(wěn)定要求，可考慮增加泵房的自重或?qū)⒌装暹m當(dāng)?shù)纳斐霾⒒靥钔?，以利用其上的水重及土重，從而加大泵房的抗浮力。?jì)算工況的選擇，應(yīng)以最不利工況為準(zhǔn)，但有時(shí)難以預(yù)見(jiàn)哪一種工況為最不利時(shí)，則必須按幾種工況分別計(jì)算，予以比較。

3結(jié)語(yǔ)

在農(nóng)田水利工程中小型泵站的設(shè)計(jì)過(guò)程中，中小型泵站是可能會(huì)存在諸多問(wèn)題有待于解決，需要對(duì)泵選型、設(shè)計(jì)揚(yáng)程、運(yùn)行工況、水錘分析等諸多問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的分析。從諸多角度保證所設(shè)計(jì)的農(nóng)田水利工程的中小型泵站結(jié)構(gòu)合理，布局緊湊，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面比較合理，提升當(dāng)前農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，使我國(guó)能夠充分建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，提高現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)量。

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