高青引黃灌區(qū)移動泵站設計及應用

李淑芹，王 寧

（山東省淄博市水利勘測設計院，255020，淄博）

高青引黃灌區(qū)移動泵站設計及應用

李淑芹，王 寧

（山東省淄博市水利勘測設計院，255020，淄博）

移動泵站；固定泵站；設計應用；高青縣

移動泵站作為新型泵站，在引黃灌區(qū)抗旱保收中起著重要的補充作用。本文以2015年山東省淄博市高青縣引黃灌區(qū)內唐坊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)高標準農(nóng)田建設項目為例，介紹移動泵站的工作特點以及在靈活性、效率和成本上較傳統(tǒng)固定泵站具有的優(yōu)勢。

一、項目區(qū)基本情況

高青縣位于淄博市最北部、魯北黃泛沖積平原，地形較為平坦，總地勢西北高、東南低。作為引黃灌區(qū)，高青縣水資源較為豐富，農(nóng)業(yè)灌溉多采用井灌和固定泵站。但高青縣部分地區(qū)地下水為堿水，無法采用機井灌溉，部分固定泵站因水位變化造成使用受限以及維修費用高等問題，灌區(qū)農(nóng)田灌溉受到很大影響。

1.項目區(qū)內水利骨干工程情況

項目區(qū)處在高青縣東部的唐坊鎮(zhèn)境內，區(qū)內耕地面積1.65萬畝（1畝= 1/15hm2，下同）。項目區(qū)西臨引黃濟淄干渠，東接杜姚溝，地表水資源豐富。

引黃濟淄干渠（過青干渠）在高青縣境內長18.30 km，現(xiàn)有配套建筑物29座。過青干渠為單梯形斷面，底寬9 m，兩岸坡比1∶1.75，渠道深2.8 m，全線采用混凝土板襯砌。

杜姚溝是高青縣的五大干排之一，此外支二十四排橫穿項目區(qū)。兩條排溝均可匯集引黃灌溉尾水和降水，為農(nóng)田灌溉提供了水源。

2.項目區(qū)內田間工程情況

項目區(qū)現(xiàn)有機井均已廢棄，不能滿足灌溉要求。區(qū)內荊官村南現(xiàn)有兩座泵站，功率均為37kW。雖然項目區(qū)灌排溝渠豐富，但排溝深約2m左右，部分溝渠堵截，淤積比較嚴重，缺少必要提水灌溉設施，使得耕地得不到開發(fā)利用，不能充分發(fā)揮項目區(qū)溝渠豐富的優(yōu)勢。

二、田間移動泵站的設計

項目區(qū)的工程情況表明，隨著各類農(nóng)田水利項目的實施以及農(nóng)田旱澇保收標準的不斷提高，過去部分固定泵站建設中存在著規(guī)劃布局不合理問題，且固定泵站對水源水量、選址等方面要求較高，為滿足灌溉周期和灌溉面積的要求，其水泵流量、管徑均較大，投資較高。因此在引黃灌區(qū)內發(fā)展移動泵站作為重要補充顯得日益重要。

項目區(qū)地表水水質較好且水量充沛，為了滿足項目區(qū)灌溉要求，項目區(qū)因地制宜采用井灌和水泵提水灌溉相結合的方式。

1.泵站形式的選擇

項目區(qū)地下水多為堿水，可采用機井灌溉的農(nóng)田僅有609畝，占3.69％，其余均需采用地表水灌溉。因此井灌不能作為項目區(qū)主要灌溉方式。

杜姚溝位于項目區(qū)東側，支二十四排橫穿項目區(qū)，項目區(qū)地表水豐富。但由于引黃閘放水時間多為10天左右，要在短時間內完成項目區(qū)的灌溉任務，要求泵站的水泵流量、管徑均較大，投資較高。因此可在杜姚溝、支二十四排等水源有保障的較大排溝上新建固定泵站進行灌溉，灌溉面積2 950畝；剩余12 941畝耕地利用引黃灌區(qū)溝渠發(fā)達、地勢平坦的特點，根據(jù)排溝分布情況布設移動泵站。移動泵站占地面積小、設備簡單，田間不用布設管道，投資少，具有灌水方便快捷的特點。

2.移動泵站設計

移動泵站主要建筑物為充電樁，充電樁內設漏電保護器1個、開關2個，灌溉時可做到即插即用，方便快捷。項目區(qū)沿排溝每隔100 m左右布設1個充電樁，同時每個移動式泵站配備水泵1臺。

單個移動泵站控制灌溉面積為20～30畝，共布設移動泵站557臺。根據(jù)下式計算水泵流量：

式中，Q設為管道輸水灌溉系統(tǒng)的灌溉設計流量 （m3/h）；T為灌水周期（d），2.5d；t為灌水時間（h），13h；A為灌溉面積 （畝），30畝；M為灌水定額（m3/畝），44.35 m3/畝；η為灌溉水利用系數(shù)，取0.85。

經(jīng)計算，Q設=48.2 m3/h。

由此確定移動泵站配套水泵型號為80QW50-10-3，揚程10 m，流量50 m3/h，電機功率為3 kW。

三、移動泵站的投入產(chǎn)出比較

不同形式的泵站在可靠性、效

率、設備成本等方面均有差異，本文從這幾個方面對固定泵站和移動泵站進行比較分析。

表1 固定泵站與移動泵站的性能比較

1.可靠性分析比較

固定泵站的安裝、運行管理及其后期維修都較為復雜，且一臺水泵控制灌溉面積為幾百畝到上千畝，運行前需將泵體充滿液體，運行時對管理人員要求較高。由于每臺水泵控制灌溉面積廣，一旦水泵出現(xiàn)故障，將直接造成春旱用水緊張的狀況。

移動泵站使用的是潛水泵，一個移動泵站控制灌溉面積20～30畝，且潛水泵重量較輕，通過人力可以到達任何安裝地點，適合于人均耕地少、耕地分散的農(nóng)田灌溉。移動泵站受電源影響較大，沿溝渠需設計充電樁。兩種形式的泵站性能比較見表1。

2.抽水效率與費用比較

固定泵站多采用離心泵，一般小型離心泵的效率為50％～70％，大型離心泵可高達90％。潛水泵也是離心泵的一種，是在離心力作用下，液體不斷從排水溝中被抽吸上來又連續(xù)不斷地從排水管流出，效率一般在80％左右。兩種泵站的抽水效率均較高。

3.設備成本比較

根據(jù)本次工程計算，固定泵站畝均投資156元，但是固定泵站需要配套田間管道和給水栓等，綜合畝均投資544元；移動泵站畝均投資266元。因此從設備成本上來說，移動泵站畝均投資低于固定泵站，且沒有固定泵站的建設周期，是一種新型的防洪減災設備，具有廣闊的市場前景。

四、結 語

在北方引黃灌區(qū)，許多依靠固定泵站的區(qū)域往往存在較嚴重的灌溉死角。因地制宜與固定泵站結合，發(fā)展移動泵站，可最大化地發(fā)揮泵站灌溉的效益。固定泵站適用于有較大骨干灌排渠道或塘壩，且耕地分布集中的區(qū)域，可以促進高效利用。對固定泵站無法解決，但地勢平坦、水源充足、溝渠發(fā)達的區(qū)域，還需發(fā)展移動泵站作為補充?！?/p>

［1］孫沉.移動泵站在機電排灌中的應用［J］.廣東水利水電，2005（5）.

［2］王福軍.我國大型灌溉泵站的技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.中國水利，2009（23）.

［3］趙文軍，馮曉莉，等.移動泵站的形式比較與選用［J］.人民黃河，2012（6）.

［4］蔣文軍.對幾種移動式泵站方案的探討［J］.通用機械，2010（1）.

責任編輯 張金慧

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1000-1123（2016）10-0028-02

2015-09-29

2016-03-16

李淑芹，工程師。