移動(dòng)泵站的設(shè)計(jì)及應(yīng)用——以山東省高青縣引黃灌區(qū)為例

李淑芹，王 寧

（山東省淄博市水利勘測設(shè)計(jì)院，255020，淄博）

移動(dòng)泵站的設(shè)計(jì)及應(yīng)用——以山東省高青縣引黃灌區(qū)為例

李淑芹，王 寧

（山東省淄博市水利勘測設(shè)計(jì)院，255020，淄博）

移動(dòng)泵站；固定泵站；設(shè)計(jì)應(yīng)用；高青縣

隨著各類農(nóng)田水利項(xiàng)目的實(shí)施以及農(nóng)田旱澇保收標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，我國機(jī)電灌排固定泵站發(fā)展迅速。固定泵站作為重要的水利基礎(chǔ)設(shè)施，擔(dān)負(fù)著灌溉、排澇等任務(wù)，對改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、促進(jìn)農(nóng)民增收起著重要的保障作用。過去部分固定泵站建設(shè)存在規(guī)劃布局不合理、因水位變化造成使用受限、維修費(fèi)用高等問題，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。相比傳統(tǒng)固定泵站，移動(dòng)泵站在靈活性、效率、成本等方面均有優(yōu)勢，成為固定泵站的有效補(bǔ)充。

本文以2015年山東省淄博市高青縣引黃灌區(qū)內(nèi)唐坊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目為例，介紹移動(dòng)泵站的工作特點(diǎn)以及在靈活性和成本上較傳統(tǒng)固定泵站具有的優(yōu)勢。

一、項(xiàng)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。高青縣部分地區(qū)地下水為堿水，無法采用機(jī)井灌溉，而部分固定泵站因水位變化造成使用受限以及維修費(fèi)用高等問題，農(nóng)田灌溉受到很大影響。

1.水利骨干工程

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

引黃濟(jì)淄干渠（過青干渠）在高青縣境內(nèi)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9m，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(xiàng)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.田間工程

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有機(jī)井均已廢棄，不能滿足灌溉要求。區(qū)內(nèi)荊官村南現(xiàn)有兩座泵站，功率均為37 kW。雖然項(xiàng)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(yán)重，缺少必要提水灌溉設(shè)施，使得耕地得不到開發(fā)利用，不能充分發(fā)揮項(xiàng)目區(qū)溝渠豐富的優(yōu)勢。

二、田間泵站設(shè)計(jì)

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

1.泵站形式的選擇

項(xiàng)目區(qū)地下水多為堿水，可采用機(jī)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(xiàng)目區(qū)主要灌溉方式。

杜姚溝位于項(xiàng)目區(qū)東側(cè)，支二十四排橫穿項(xiàng)目區(qū)，項(xiàng)目區(qū)地表水豐富。但由于引黃閘放水時(shí)間多為10天左右，要在短時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目區(qū)的灌溉任務(wù)，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(jìn)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(dá)、地勢平坦的特點(diǎn)，根據(jù)排溝分布情況布設(shè)移動(dòng)泵站。移動(dòng)泵站占地面積小、設(shè)備簡單，田間不用布設(shè)管道，投資少，具有灌水方便快捷的特點(diǎn)。

2.移動(dòng)泵站設(shè)計(jì)

移動(dòng)泵站主要建筑物為充電樁，充電樁內(nèi)設(shè)漏電保護(hù)器1個(gè)、開關(guān)2個(gè)，灌溉時(shí)可做到即插即用，方便快捷。項(xiàng)目區(qū)沿排溝每隔100m左右布設(shè)1個(gè)充電樁，同時(shí)每個(gè)移動(dòng)式泵站配備水泵1臺(tái)。

單個(gè)移動(dòng)泵站控制灌溉面積為20～30畝，共布設(shè)移動(dòng)泵站557臺(tái)。根據(jù)下式計(jì)算水泵流量：

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

經(jīng)計(jì)算，Q設(shè)=48.2m3/h。

由此確定移動(dòng)泵站配套水泵型號(hào)為80QW 50-10-3，揚(yáng)程10m，流量50m3/h，電機(jī)功率為3 kW。

三、泵站形式比較

不同形式的泵站在可靠性、效率、設(shè)備成本等方面均有差異，本文從這幾個(gè)方面對固定泵站和移動(dòng)泵站進(jìn)行比較分析。

1.可靠性分析比較

固定泵站的安裝、運(yùn)行管理及其后期維修都較為復(fù)雜，且一臺(tái)水泵控制灌溉面積為幾百畝到上千畝，運(yùn)行前需將泵體充滿液體，運(yùn)行時(shí)對管理人員要求較高。由于每臺(tái)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(dòng)泵站使用的是潛水泵，一個(gè)移動(dòng)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(dá)任何安裝地點(diǎn)，適合于人均耕地少、耕地分散的農(nóng)田灌溉。移動(dòng)泵站受電源影響較大，沿溝渠需設(shè)計(jì)充電樁。兩種形式的泵站性能比較見表1。

表1　固定泵站與移動(dòng)泵站的性能比較

2.抽水效率與費(fèi)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(dá)90%。潛水泵也是離心泵的一種，也是在離心力作用下，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(shè)備成本比較

根據(jù)本次工程計(jì)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(dòng)泵站畝均投資266元。因此從設(shè)備成本上來說，移動(dòng)泵站畝均投資低于固定泵站，且沒有固定泵站的建設(shè)周期，是一種新型的防洪減災(zāi)設(shè)備，具有廣闊的市場前景。

四、結(jié) 語

綜上所述，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(jìn)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(dá)的區(qū)域，還需發(fā)展移動(dòng)泵站作為補(bǔ)充。

[1]孫沉.移動(dòng)泵站在機(jī)電排灌中的應(yīng)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(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國水利，2009（23）. [3]趙文軍，馮曉莉，陳利，薦威.移動(dòng)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(dòng)式泵站方案的探討[J].通用機(jī)械，2010（1）.

責(zé)任編輯張金慧

TV675

B

1000-1123（2016）08-0037-02

2015-09-29

2016-03-16

李淑芹，工程師。