察布查爾縣3號揚水灌區(qū)泵站設計研究

陳夫超

(新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院，新疆伊犁835000)

察布查爾縣揚水灌區(qū)東西長約56 km，南北寬約8 km，海拔820 m～1030 m，為滿足灌區(qū)農業(yè)用水需求，灌區(qū)以較大的洪溝為界，劃分為3個相對獨立的小灌區(qū)，并自東向西依次命名為1號、2號、3號灌區(qū)，本次研究主要針對其中的3號灌區(qū)，對其泵站設計做具體研究。

1 察布查爾縣3號揚水灌區(qū)概況

察布查爾縣3號揚水灌區(qū)東起塔什庫木薩依溝，西至洪海溝，在本次3號揚水灌區(qū)泵站設計中實際規(guī)劃灌溉面積21.13萬畝，在灌區(qū)內主要種植生態(tài)經濟林，以蘋果、樹上干杏、西梅等果樹為主。灌區(qū)在地形上表現(xiàn)出坡度陡、土層薄的特點，因此在栽種作物時不宜對之平田整地，綜合灌溉成本、節(jié)水等因素考慮，灌區(qū)內的作物宜采用滴灌為主[1]。在灌溉用水量設計時，按照設計保證率85%進行設計，灌區(qū)綜合凈灌溉定額為300 m3/畝，凈需水量為6339萬m3，毛灌溉定額為384.6 m3/畝，毛需水量為8127萬m3。南岸干渠渠道水利用系數(shù)為0.94，灌溉需水量8646萬m3。按照渠道水利用系數(shù)0.94進行計算，察布查爾縣3號揚水灌區(qū)總灌溉蓄水量為8646萬m3。察布查爾縣3號揚水灌區(qū)泵站規(guī)模見表1。

表1 3號揚水灌區(qū)泵站設計數(shù)據概算

2 察布查爾縣3號揚水灌區(qū)泵站的具體設計

2.1 泵站設計方案

從察布查爾縣3號揚水灌區(qū)的實際情況來看，整個灌區(qū)的總揚程在220 m左右，為達到節(jié)能降耗，滿足灌區(qū)各區(qū)段的用水需求，在實際設計中可采用分級設計的方式，綜合三、四、五級提水方案進行比較，其中四級提水方案的經濟性最高，各級泵站具體設計參數(shù)見表2。

表2 各級泵站具體設計參數(shù)

其中各級泵站在管道設置上分為雙管和單管兩種布置方式，在3-1級泵站、3-2級泵站、3-3級泵站中，都采用雙管布置方式；3-4級泵站采用的單管布置方式。通過這種布置方式，能夠保證工程項目的運行穩(wěn)定性，當各級泵站出現(xiàn)故障時，備用泵順利啟動，此時兩根管道的參數(shù)發(fā)生互換[2]。

2.2 泵型選擇及臺數(shù)設計

在泵型設計選擇上，主要依據泵站分級原則，盡可能保證各級泵站之間的揚程相近。同時，由于各級灌區(qū)對流量的需求存在著較大的差異，因此在泵型選擇設計方面宜對此做充分考慮，然后結合水泵揚程需要選擇出具體的水泵型號[3]。

灌區(qū)泵站設計中，各級泵站的揚程在52 m～55 m之間，為保證運行的穩(wěn)定性、可靠性，設計時首選雙吸離心泵；其次在立式、臥式的選擇上面，主要依據《泵站設計規(guī)范》(GB/T 50265-2010)，在條件相同的情況下適宜選用臥式雙吸離心泵。從本次設計的外部條件來看，泵站廠房在布置上并無特殊性限制，因此最終選擇泵型為臥式雙吸離心泵，在安裝和后期維修保養(yǎng)上面都有較大的優(yōu)勢[4]。

此外，臥式雙吸離心泵在流量調節(jié)上面存在變頻調節(jié)、調節(jié)泵調節(jié)兩種形式。其中水泵調節(jié)泵調節(jié)的范圍有著較大的限制，不能滿足灌區(qū)的流量調節(jié)要求。基于此，在此次設計中應用變頻調節(jié)技術，其在流量調節(jié)范圍上能夠滿足應用的需求。

最終，3號揚水灌區(qū)各級泵站的泵型參數(shù)及配備數(shù)量見表3。

表3 各級泵站的泵型參數(shù)及配備數(shù)量

2.3 確定水泵安裝的高程

在完成水泵選型之后，還需明確水泵安裝的高程，在高程設計中主要根據前池基準水位、水泵吸上高度值來做具體的計算。同時，在計算水泵吸上高度時，為保證準確性，應考慮到吸水管路水頭損失、泵站海拔高程等因素產生的影響，然后取適當?shù)陌踩嗔?，而在前池基準水位確定上應當以最低水位來進行計算和確定[5]。各級泵站吸上揚程計算值均取正值，但是基于泵站基礎實際情況和泵站運行方式來看，最終選擇倒灌方式計算和確定水泵的安裝高程，使得各種泵型出水管高程保持一致，通過這種布置方式有助于匯總管的安裝布置工作開展。

2.4 泵站廠區(qū)布置

3號揚水灌區(qū)在泵站規(guī)劃上分為四級，各級泵站在選擇上以地形開闊平坦的位置為主，同時各級泵站整體建筑物布置基本保持一致，泵站廠區(qū)主要由出水池、溢流堰、前池、泵站主副廠房等構成。

在泵站廠房與入廠公路的布置上，選擇由南岸干渠右側渠堤公路通至揚水灌區(qū)一級泵站，然后從前池左側方位進入到廠區(qū)之中，泵站廠房整體呈現(xiàn)為東西向布置，其中左側位置為安裝間，右側為主機間。各級泵站干管左側布置次干道公路，可通過該道路進入到泵站廠區(qū)之內，也可以通過廠區(qū)繞行到達下級泵站的位置。此外，在泵站出水池的左側下游位置處設置200 m3的消防生活儲水池，然后布設輸水管道連同上級泵站，為上級泵站提供消防用水、生活用水等，本級泵站取用下級泵站廠區(qū)儲水池的水[6]。

2.5 3號揚水灌區(qū)各級泵站土建施工

3號揚水灌區(qū)屬于提水灌溉工程，整體分為四級泵站，每級泵站都需設置泵房、出水池、進水池等基礎建筑物，而泵站之間的輸水應用壓力管理連接實現(xiàn)。

2.5.1 泵站基礎施工

3號揚水灌區(qū)四級泵站在進行基礎施工時，整體的土方開挖量約為43.028萬m3，因此在實際的開挖施工中，主要可采用1 m3～2 m3挖掘機挖掘施工完成，然后應用10 t自卸汽車運輸出碴，先將挖掘出來得土料堆放在的各級泵站附近區(qū)域，以便于后期基礎施工完成后的填筑。其中泵站填筑主要依靠自卸汽車運輸，然后對填筑區(qū)域做整平、機械壓實處理；干管的填筑施工則主要采用推土機來進行施工，將管道兩側堆放的開挖料推入填筑區(qū)內，并做機械壓實處理[7]。

2.5.2 灌區(qū)揚水干管安裝施工

3號揚水灌區(qū)的干管全部應用螺旋鋼管，并采用焊接連接工藝。在完成基礎開挖處理之后，應用吊裝的方式逐一完成安裝，且在安裝的過程中注意輕吊輕放，嚴禁拋投，避免對管道造成嚴重損傷。此外，在完成干管安裝之后，應清潔密封處理，并逐段完成密封性檢測，及時修補存在連接缺陷的部位，確保整個揚水灌溉工程的質量。

3 結語

綜上所述，泵站設計是一個十分復雜的過程，其間存在眾多的影響因素，在設計中需綜合各方面因素進行考慮，把握關鍵性設計要點，并對設計方案做出科學的優(yōu)化，以此才能保證最終的性能。