固海擴(kuò)灌揚(yáng)水泵站更新改造主要問(wèn)題的思考與建議

陶 東，郭振莉，張 印

（寧夏回族自治區(qū)固海揚(yáng)水管理處，755100，中寧）

一、工程概況

固海擴(kuò)灌揚(yáng)水工程是寧夏重要的扶貧民生工程和生態(tài)保護(hù)工程，工程于1999年7月開(kāi) 工建 設(shè)，2003年10月建成通水。工程設(shè)計(jì)引水流量12.7 m3/s，設(shè)計(jì)年引水量1.33億m3，設(shè)計(jì)灌溉面積為38萬(wàn)畝（1畝=1/15 hm2，下同），有12級(jí)揚(yáng)水泵站，總揚(yáng)程476.82 m，凈揚(yáng)程為427.98 m。干渠總長(zhǎng)177.4 km，有主要建筑物519座，裝機(jī)89臺(tái)套，泵站總裝機(jī)容量9.66萬(wàn)kW。建設(shè)變電所12座，安裝主變壓器21座，容量14.38萬(wàn)kVA。工程擔(dān)負(fù)著中衛(wèi)市中寧縣和海原縣，吳忠市同心縣和紅寺堡開(kāi)發(fā)區(qū)，固原市原州區(qū)三縣兩區(qū)共16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)101個(gè)村68萬(wàn)畝農(nóng)田和24萬(wàn)人口的水資源保障任務(wù)。

二、泵站運(yùn)行存在的問(wèn)題

固海擴(kuò)灌揚(yáng)水泵站運(yùn)行多年，機(jī)電設(shè)備老化能耗高、安全隱患增多、供水效率逐年衰減等問(wèn)題突出。主要表現(xiàn)在：泵站機(jī)電設(shè)備、電氣設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)磨損老化嚴(yán)重，存在帶病、帶險(xiǎn)運(yùn)行，安全運(yùn)行隱患逐年增多。工程系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)配能力弱，灌區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)加快，水資源供需矛盾加劇，水資源保障條件不適應(yīng)現(xiàn)代化灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的需求。管理技術(shù)和手段落后，自動(dòng)化、信息化程度低，節(jié)水型現(xiàn)代生態(tài)灌區(qū)建設(shè)滯后。工程系統(tǒng)配套不完善，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，且部分渠道及建筑物損壞嚴(yán)重，工程管理運(yùn)行維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)投入不足，制約揚(yáng)水工程效益發(fā)揮和高質(zhì)量發(fā)展。

三、泵站更新改造目標(biāo)

固海擴(kuò)灌揚(yáng)水泵站改造工程由泵站、渠道和新建調(diào)蓄水庫(kù)組成，泵站、渠道工程總體布局均維持現(xiàn)狀不變。在維持原設(shè)計(jì)引水流量不增加條件下，通過(guò)實(shí)施以機(jī)電設(shè)備更新改造為重點(diǎn)，并對(duì)工程老化失修建筑物進(jìn)行更新改造，配套完善防洪體系和信息自動(dòng)化，消除病險(xiǎn)情，降低能耗，增強(qiáng)調(diào)蓄能力，提升現(xiàn)有灌區(qū)供水保障水平，為工程的良性運(yùn)行和受益區(qū)高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造條件。在此基礎(chǔ)上，延伸供水至西吉縣，為西吉縣城提供抗旱應(yīng)急備用水源，助力西吉地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水土保持，鞏固脫貧攻堅(jiān)成果，推動(dòng)區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。

固海擴(kuò)灌揚(yáng)水泵站改造工程以2018年為基準(zhǔn)年，以2025年為規(guī)劃設(shè)計(jì)水平年。主要技術(shù)指標(biāo)為：增加生態(tài)移民、高效節(jié)水補(bǔ)灌34.74萬(wàn)畝；灌溉保證率達(dá)到75%；泵站工程和設(shè)備完好率達(dá)到100%；泵站裝置效率提高到60%以上；泵站能源單耗由現(xiàn)狀的4.5～4.76 kWh/（kt·m）降低到4.39 kWh/（kt·m）以下；干渠渠道水利用系數(shù)由現(xiàn)狀0.848提高到0.9；骨干泵站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化管理。

四、泵站更新改造主要技術(shù)問(wèn)題研究

1.泵站工程設(shè)備技術(shù)和安全性能問(wèn)題

（1）提高雙吸離心泵綜合性能

針對(duì)高含沙水運(yùn)行的固海擴(kuò)灌系統(tǒng)水泵泵體、葉輪等過(guò)流部件氣蝕、磨蝕損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致泵軸變形和軸頸、軸承磨損狀況嚴(yán)重等情況，在已有的“泵站水泵裝置選型優(yōu)化技術(shù)”“雙吸式離心泵葉片交替加載技術(shù)”及“泵站設(shè)計(jì)水泵及水泵裝置選型軟件”的基礎(chǔ)上，開(kāi)展提高雙吸離心泵效率、抗氣蝕、抗泥沙磨蝕、降低振動(dòng)和壓力脈動(dòng)等綜合性能研究。水泵使用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼雙相交錯(cuò)加載葉輪，并采用機(jī)械密封裝置；葉輪進(jìn)口和出口處堆焊硬質(zhì)合金，密封環(huán)處進(jìn)行噴涂硬質(zhì)合金；泵殼過(guò)流表面采用改性聚氨脂彈性體涂層，嚴(yán)格控制水泵鑄件質(zhì)量，增加鑄件表面光潔度，對(duì)泵體泵蓋接合處進(jìn)行打磨，從而確保泵體泵蓋光滑過(guò)渡，無(wú)阻流現(xiàn)象產(chǎn)生，減少黃河水沙粒停留沖擊磨損。

（2）泵站進(jìn)出水閥門優(yōu)化選型

針對(duì)固海擴(kuò)灌系統(tǒng)泵站進(jìn)出水閥門密封部位磨損嚴(yán)重?zé)o法修復(fù)導(dǎo)致閥板關(guān)閉不嚴(yán)回水嚴(yán)重等問(wèn)題，進(jìn)行泵站進(jìn)出水閥門更新改造設(shè)計(jì)選型技術(shù)問(wèn)題研究。設(shè)計(jì)各泵站水泵出口的工作閥門均采用防泥沙液控緩閉止回蝶閥，消除水錘危害。

（3）泵站前池及進(jìn)水池控渦技術(shù)

針對(duì)固海擴(kuò)灌系統(tǒng)泵站前池及進(jìn)水池條件不好，易形成漩渦和淤積，導(dǎo)致機(jī)組容易發(fā)生氣蝕、振動(dòng)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)選用水力性能、氣蝕性能好的水泵，并根據(jù)各泵站特點(diǎn)采取控渦、消渦和減少淤積的措施，以改善泵站前池及進(jìn)水池的流態(tài)和機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。

（4）泵站進(jìn)出水建筑物壁墻表面抗凍脹技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)固海擴(kuò)灌系統(tǒng)泵站前池及進(jìn)水池、進(jìn)水閘、出水管混凝土鎮(zhèn)墩、出水池、退水閘等進(jìn)出水建筑物壁墻表面剝蝕、鋼筋銹蝕、露筋嚴(yán)重問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用加固措施對(duì)其內(nèi)表面進(jìn)行處理，池壁、隔墩和底板剝蝕表面采用聚合物砂漿修補(bǔ)；裂縫采用灌漿修補(bǔ)。解決泵站進(jìn)出水建筑物壁墻表面抗凍脹、抗剝蝕脫落問(wèn)題，可延長(zhǎng)建筑物使用年限、提高安全性和改善進(jìn)出水流態(tài)。

2.泵站工程管理能力提升主要技術(shù)措施

（1）泵站優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)

針對(duì)灌區(qū)發(fā)展水資源供需矛盾不斷加劇、供水保障率低、調(diào)蓄能力弱等問(wèn)題，通過(guò)提高泵站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效率、配置變頻機(jī)組、靈活調(diào)節(jié)泵站級(jí)間匹配運(yùn)行、適當(dāng)建設(shè)調(diào)蓄水庫(kù)、加大灌區(qū)高效節(jié)水改造、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度方式等措施，提高工程的供水效率，實(shí)現(xiàn)多水源、多工程聯(lián)合配置，加快形成總量可控、高效利用、供水安全、調(diào)度靈活的水資源優(yōu)化配置格局。

（2）泵站工程信息化、智能化管理提升建設(shè)

配套建設(shè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和調(diào)度中心應(yīng)用平臺(tái)，覆蓋固海擴(kuò)灌系統(tǒng)21座泵站、1座變電所、4座新建調(diào)蓄水庫(kù)，渠道27座水閘、192座直開(kāi)口、81座 渡 槽、38座 排 洪 槽、107座 溝 涵、2座漫水橋涵、4座路下溝涵、21處壓力管線等建筑物，為灌區(qū)水量調(diào)度、防汛減災(zāi)提供決策依據(jù)。

（3）泵站機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)

針對(duì)目前固海揚(yáng)水工程已經(jīng)安裝的泵站機(jī)組信息化建設(shè)的成果，開(kāi)展泵站機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)泵站機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)及其軟件，為泵站機(jī)組的狀態(tài)檢修提供技術(shù)支持，為泵站機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的決策提供科學(xué)依據(jù)。

（4）泵站廠房環(huán)保技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)水泵、主變壓器、各種空調(diào)設(shè)備、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生的噪音、震動(dòng)問(wèn)題，主泵房電機(jī)層采用新型節(jié)能電動(dòng)機(jī)及機(jī)電設(shè)備，使用新型空水冷卻系統(tǒng)，充分利用地形、聲源指向、綠化等合理布置有關(guān)設(shè)備和建筑物，封閉圈內(nèi)等必要的部位采取隔音、吸音、消聲、隔振、減震、隔離和外墻隔熱保溫等綜合防護(hù)措施。

（5）泵站環(huán)境改善措施

通過(guò)對(duì)泵站生產(chǎn)、管理區(qū)進(jìn)行環(huán)境與綠化協(xié)調(diào)布局和配套建設(shè)，增建公共用房、配置花草樹(shù)木，硬化進(jìn)場(chǎng)道路及渠道巡護(hù)道路，修建交通橋梁，實(shí)現(xiàn)環(huán)境綠化、美化、亮化，出行安全方便。

五、泵站更新改造思考與建議

1.要遵循水利現(xiàn)代化的科學(xué)指導(dǎo)思想

泵站工程建設(shè)必須按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、國(guó)家主導(dǎo)、統(tǒng)一保障、聯(lián)合建設(shè)、互聯(lián)互通、資源共享”的信息化建設(shè)指導(dǎo)方針，緊緊圍繞水利現(xiàn)代化建設(shè)要求，高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)加快現(xiàn)代大中型泵站工程建設(shè)步伐，推進(jìn)大中型泵站機(jī)電設(shè)備技術(shù)升級(jí)，提高工程整體水平。

2.要與現(xiàn)代化管理深度融合協(xié)調(diào)推進(jìn)

堅(jiān)持以現(xiàn)代科學(xué)理念指導(dǎo)泵站更新改造與現(xiàn)代化管理，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，廣泛采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代的工藝設(shè)施、新型的設(shè)備儀器、科學(xué)的管理方法和網(wǎng)絡(luò)化的信息管理系統(tǒng)、智能化的運(yùn)行調(diào)控系統(tǒng)裝備來(lái)管理灌排泵站，提高泵站裝置效率，優(yōu)化配置和高效利用水資源。用現(xiàn)代科學(xué)的經(jīng)營(yíng)理念管理泵站，不斷提高科學(xué)管理和經(jīng)營(yíng)管理水平，降低運(yùn)行成本，確保工程安全、節(jié)能降耗、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)泵站和灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

3.要推進(jìn)泵站標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理

泵站更新改造要服務(wù)于構(gòu)建科學(xué)高效的泵站工程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理體系，加快推進(jìn)泵站工程管理現(xiàn)代化進(jìn)程，不斷提升泵站工程管理能力和服務(wù)水平，努力建成“設(shè)施完好、工程安全、運(yùn)行節(jié)能、調(diào)度科學(xué)、站區(qū)優(yōu)美、管理高效”的現(xiàn)代化泵站工程，以保障泵站工程安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和持續(xù)充分發(fā)揮效益，更好地服務(wù)鄉(xiāng)村振興和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。