冊(cè)田灌區(qū)西冊(cè)田取水泵站方案比選

閆丹青

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 西冊(cè)田取水泵站概況

冊(cè)田灌區(qū)是山西省內(nèi)現(xiàn)有的大型灌區(qū)之一，橫跨山西、河北兩省，設(shè)計(jì)總灌溉面積3.02萬(wàn)hm2，其中山西部分2.00萬(wàn)hm2，分為6個(gè)分灌區(qū)，分別是東沙窩分灌區(qū)、楊莊分灌區(qū)、西冊(cè)田分灌區(qū)、北干分灌區(qū)、南干分灌區(qū)和亂石分灌區(qū)。冊(cè)田灌區(qū)部分渠道和渠系建筑物修建于20世紀(jì)60～70年代，取水設(shè)施不健全、渠道老化失修、灌溉水利用系數(shù)低、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，對(duì)冊(cè)田灌區(qū)的續(xù)建配套和節(jié)水改造工作是十分必要的。

西冊(cè)田取水泵站位于冊(cè)田水庫(kù)南岸，是西冊(cè)田分灌區(qū)的灌溉提水泵站，為移動(dòng)式泵車(chē)泵站，泵車(chē)坡道為漿砌石材料，通過(guò)混凝土管將水提至灌溉水位進(jìn)行自流灌溉。由于自然因素和社會(huì)因素，原西冊(cè)田取水泵站已經(jīng)損毀，原有的灌溉效益不能發(fā)揮，所以在冊(cè)田灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程中，決定對(duì)西冊(cè)田取水泵站進(jìn)行重建，以恢復(fù)灌溉效益，為0.13萬(wàn)hm2耕地提供灌溉用水。

西冊(cè)田泵站臨冊(cè)田水庫(kù)取水，水庫(kù)死水位相對(duì)高程51.0 m，考慮近十幾年冊(cè)田水庫(kù)水位一直在相對(duì)高程48.5 m左右浮動(dòng)，擬確定西冊(cè)田取水泵站最低取水位為相對(duì)高程48.5 m；泵站汛期不灌溉，水庫(kù)正常蓄水位相對(duì)高程56.0 m，泵站最高取水位相對(duì)高程55.9 m。從冊(cè)田水庫(kù)取水后，經(jīng)壓力管線(xiàn)向西冊(cè)田分灌區(qū)的9條支渠供水，管線(xiàn)出口設(shè)兩座出水池，相對(duì)高程分別為110 m和179.5 m，配水面積0.13萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.5 m3/s。

2 取水泵站方案

原泵站是泵車(chē)式移動(dòng)泵站，但如今，提水建筑物僅殘存泵車(chē)的坡道，灌區(qū)內(nèi)零星可見(jiàn)原輸水渡槽、輸水土洞等渠系建筑物，原輸水渠道已被雜草覆蓋。現(xiàn)根據(jù)西冊(cè)田取水泵站原泵站站址處地形及建筑物情況，結(jié)合新的灌溉方案，擬選擇新建固定式取水泵站和恢復(fù)泵車(chē)式移動(dòng)泵站及其配套建筑物兩種方案進(jìn)行比選。

2.1 新建固定式取水泵站（方案一）

新建取水泵站擬建在原泵站舊址的西南方向約90 m處，從冊(cè)田水庫(kù)取水，通過(guò)管道提水至出水池及各渠首。取水泵站由進(jìn)水建筑物、主廠(chǎng)房、副廠(chǎng)房、壓力管線(xiàn)和出水池組成，最低取水位相對(duì)高程48.5 m，最高取水位相對(duì)高程55.9 m。

進(jìn)水建筑物包括引渠段、漸變段、閘室段和箱涵連接段，總長(zhǎng)93.2 m，底寬2.0 m。從冊(cè)田水庫(kù)直接將水引至主廠(chǎng)房下部進(jìn)水池。

主廠(chǎng)房平面為內(nèi)徑12.0 m圓形，分3層布置，從上往下依次為檢修安裝層、水泵層和進(jìn)水池。底層為泵站進(jìn)水池，底板相對(duì)高程45.0 m；中層為水泵層，底板相對(duì)高程56.7 m，布置3臺(tái)長(zhǎng)軸深井泵，單機(jī)流量分別為0.15 m3/s和0.2 m3/s，水泵型號(hào)為400RJC 550-27×5和450RJC 900-30×2，設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為66 m和140 m，裝機(jī)容量850 kW，機(jī)組間距2.0 m。上層為檢修安裝層，底板相對(duì)高程60 m，為半圓形結(jié)構(gòu)。副廠(chǎng)房位于主廠(chǎng)房南側(cè)，為單層磚混結(jié)構(gòu)，平面尺寸6.0 m×4.0 m，內(nèi)設(shè)啟動(dòng)室和中控室。

出廠(chǎng)房后采用雙線(xiàn)壓力管提水。1號(hào)管線(xiàn)采用球墨鑄鐵管，長(zhǎng)3 853 m，管徑為D 600、D 500、D 400，分別在三支、四支、七支、八支渠渠首分出支管，末端至1號(hào)出水池，并從1號(hào)出水池向五支、九支渠供水，出水池設(shè)計(jì)水位相對(duì)高程179.5 m；2號(hào)管線(xiàn)采用球墨鑄鐵管，長(zhǎng)2 023 m，管徑為D 500、D 400，在一支渠渠首分出支管，末端至2號(hào)出水池，并從2號(hào)出水池向四支、六支渠供水，出水池設(shè)計(jì)水位相對(duì)高程110 m。管道沿線(xiàn)設(shè)流量計(jì)井1座、分水閥室3座、排水閥井2座和排氣閥井4座，用以控制和分配水流。

2.2 恢復(fù)泵車(chē)式移動(dòng)泵站（方案二）

在原址上恢復(fù)泵車(chē)式移動(dòng)泵站，可以有效利用原泵站現(xiàn)存的坡道，由于受移動(dòng)泵車(chē)出水及揚(yáng)程的限制，該方案需要修建二級(jí)泵站加壓，以滿(mǎn)足新的灌溉方案對(duì)提水揚(yáng)程的要求。

取水泵站位于原泵站舊址上，從水庫(kù)直接取水，最低取水位相對(duì)高程48.5 m，最高取水位相對(duì)高程56.0 m。為了適應(yīng)庫(kù)區(qū)水位變化，該泵站為纜車(chē)式泵站，由泵車(chē)、坡道、壓力管道、牽引裝置組成，共裝有2臺(tái)泵車(chē)，泵車(chē)最大外形尺寸為7.5 m×6 m，整體采用空間鋼結(jié)構(gòu)，每個(gè)泵車(chē)布置兩臺(tái)單機(jī)雙吸離心泵，單機(jī)流量為分別為0.15 m3/s和0.1 m3/s，水泵型號(hào)SD 200-320B和SD 150-360A，設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別均為27 m，裝機(jī)容量200 kW。2臺(tái)泵車(chē)中心距9.0 m?？紤]泵車(chē)移動(dòng)取水，管道縱向設(shè)3個(gè)接口，相對(duì)高程分別為52.0 m、55.0 m、58.0 m。坡道設(shè)2組軌道，每組2條，軌道間距為3.6 m。

壓力管道共2條，布置在每組軌道中間，平行于坡道埋于地下。

泵車(chē)牽引裝置布置在泵車(chē)兩側(cè)，由絞車(chē)、鋼絲繩、上下滑輪組、導(dǎo)向輪等組成，絞車(chē)位于坡道頂部960.0 m平臺(tái)上，型號(hào)為JZ10/600型單筒鑿井絞車(chē)，最大牽引力2×16 t，共2套。鋼絲繩直徑40 mm，長(zhǎng)250 m。鐵制導(dǎo)向輪位于坡道的頂面水平交點(diǎn)處。

水泵進(jìn)口吸水管采用D 300焊接鋼管，水泵出水管采用D 250焊接鋼管，出水鋼管出泵房后合并為兩根壓力鋼管，壓力鋼管分別采用D 600、D 500焊接鋼管，再并管接出水池，出水池為原取水泵站出水池，設(shè)計(jì)水位相對(duì)高程74.3 m。之后修復(fù)原長(zhǎng)約200 m渡槽、長(zhǎng)約740 m明渠和長(zhǎng)約560 m土洞，自流輸水進(jìn)入二級(jí)泵站進(jìn)水池，再經(jīng)二級(jí)泵站加壓。

在原二級(jí)站站址處重建二級(jí)泵站。站址位于1+500樁號(hào)處，設(shè)計(jì)提水流量0.42 m3/s。進(jìn)水池設(shè)計(jì)水位相對(duì)高程73.10 m，也為雙管提水，出水池設(shè)計(jì)水位分別為相對(duì)高程110 m、179.5 m，泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為113 m、40.0 m。泵站布置3臺(tái)水泵，單機(jī)流量分別為0.15 m3/s和0.12 m3/s，水泵型號(hào)分別為1臺(tái)SD 150-460A單機(jī)雙吸離心泵和2臺(tái)臥式多級(jí)離心泵，總裝機(jī)容量635 kW。

出二級(jí)泵站后壓力管線(xiàn)采用球墨鑄鐵管，管徑分別為D 600、D 500、D 400，總長(zhǎng)度2.8 km。

3 方案比較

3.1 提水建筑物比較

方案一采用一級(jí)泵站直接提水，共三臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)850 kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為66 m和140 m；方案二布置兩級(jí)泵站，采用二級(jí)加壓的方式提水，其中一級(jí)泵站布置兩臺(tái)泵車(chē)，4臺(tái)水泵，裝機(jī)200 kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程27 m，二級(jí)泵站布置3臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)650 kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程分別為113 m、40.0 m。從以上對(duì)比看出：兩種方案形式的總裝機(jī)和設(shè)計(jì)揚(yáng)程相同，從建筑物的布置和水泵臺(tái)數(shù)來(lái)看，方案一采用一級(jí)泵站提水的布置方式顯然比方案二更具有優(yōu)勢(shì)。

移動(dòng)式泵車(chē)泵站原本的優(yōu)勢(shì)是適應(yīng)季節(jié)變化性強(qiáng)，可以在不同高程的水位取水，在本工程中，新建固定式取水泵站的取水位為相對(duì)高程48.5 m—55.9 m，與移動(dòng)泵車(chē)的取水位相同，移動(dòng)式泵車(chē)泵站的優(yōu)勢(shì)并沒(méi)有凸顯出來(lái)。

3.2 施工條件、投資管理比較

方案一采用一級(jí)泵站取水，提水至各支渠渠道渠首，沿程損失較少，工程施工簡(jiǎn)單，利用壓力管線(xiàn)提水，永久占地少，運(yùn)行管理受季節(jié)和水庫(kù)水位變動(dòng)的影響小，且管理操作簡(jiǎn)單，經(jīng)驗(yàn)比較成熟；方案二泵車(chē)式移動(dòng)泵站施工技術(shù)復(fù)雜、施工難度大，投資費(fèi)用比固定式泵站高。

此外，方案二經(jīng)泵車(chē)式泵站提水后，需要修復(fù)渡槽、明渠和輸水土洞，自流輸水進(jìn)入二級(jí)泵站進(jìn)水池，恢復(fù)建筑物型式多，施工復(fù)雜、工期長(zhǎng)，工程量大，沿程水頭損失和蒸發(fā)滲漏損失均大于方案一，后期的管理和維護(hù)問(wèn)題也比較多。移動(dòng)泵車(chē)取水受季節(jié)和水庫(kù)水位變化影響較大，運(yùn)行管理需要相互協(xié)調(diào)配合，調(diào)度起來(lái)相對(duì)繁瑣，運(yùn)行管理的費(fèi)用也比較大。

3.3 方案選擇

通過(guò)提水建筑物的布置、施工條件、運(yùn)行管理、工程投資等多方面的分析比較，方案一的優(yōu)勢(shì)比較明顯，作為推薦方案。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)西冊(cè)田取水泵站原站址處地形及舊站址情況，通過(guò)新建固定式泵站和恢復(fù)泵車(chē)式移動(dòng)泵站兩種方案進(jìn)行比選，可以看出，新建固定式取水泵站可以將水直接提升到相對(duì)高程110 m、179.5 m兩處出水池，并滿(mǎn)足灌溉需求，同時(shí)有效地降低運(yùn)行成本和投資成本。