張 闖，袁新明

（揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000）

0 引言

在沿海地區(qū)，由于地勢(shì)低洼，在多雨或干旱季節(jié)，一些農(nóng)田容易受到旱澇、鹽堿漬的影響，灌排矛盾相當(dāng)突出，解決該問(wèn)題需要改善灌排功能[1～3]。對(duì)于低洼地區(qū)，為解決灌排問(wèn)題，一般采取建設(shè)灌排兩用的多功能泵站，但此多功能泵站一般只能解決灌水和排水兩種問(wèn)題[4]。在2017 年淮海農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田水利專(zhuān)項(xiàng)工程建設(shè)中，針對(duì)項(xiàng)目區(qū)灌排矛盾這一問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)了一種自灌、自排、抽灌、抽排的多功能泵站。本文對(duì)該區(qū)域的農(nóng)田規(guī)劃和多功能泵站運(yùn)用進(jìn)行分析探討。

1 概況

在2017 年淮海農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田水利專(zhuān)項(xiàng)工程建設(shè)中，淮海農(nóng)場(chǎng)的一分場(chǎng)5 大隊(duì)有一塊圩區(qū)，總面積0.22 萬(wàn)畝，其中耕地面積0.17 萬(wàn)畝。一分場(chǎng)5 大隊(duì)灌排矛盾比較突出，當(dāng)遇到旱季或雨季時(shí)，容易形成旱災(zāi)或澇災(zāi)，故要對(duì)此區(qū)域的渠網(wǎng)布局和田地進(jìn)行重新規(guī)劃。

該區(qū)域原有的現(xiàn)狀圖見(jiàn)圖1。該區(qū)域北至中八灘河，南至二支渠，東、西至原有土溝。在中八灘河上有一老泵站，中八灘河南側(cè)原有一條中溝、一座涵閘，且在原有土溝的南側(cè)為一片雜地，該區(qū)域農(nóng)田周?chē)幸环忾]的中溝作為排溝；在二支渠的北側(cè)原有一防滲渠和中溝，并有兩座閘和一過(guò)路涵；在田間分布著農(nóng)渠與農(nóng)溝；在農(nóng)田中間，有一南北走向的5 大隊(duì)引水河，輸送由泵站抽灌的來(lái)水。5 大隊(duì)的地面高程為1.2 m，防滲渠頂高程為2.2 m。

原項(xiàng)目區(qū)有許多不足之處：第一，該田塊位于二支渠的末端，水位低流量小，很難滿(mǎn)足自流灌溉的要求；第二，5 大隊(duì)引水河是一條斷面大的土渠，長(zhǎng)1.2 km，水流損失大；第三，5 大隊(duì)的北側(cè)比南側(cè)高10 cm～20 cm；第四，老泵站陳舊老化，原有涵閘破舊且阻水，嚴(yán)重影響灌排功能；第五，該項(xiàng)目區(qū)深受鹽堿漬的影響，地下水位較高，需要降漬。

圖1 一分場(chǎng)5 大隊(duì)現(xiàn)狀圖

原有泵站工作運(yùn)行方式為灌溉：若二支渠中有足夠的水時(shí)，一般是將二支渠中的水通過(guò)閘輸送到二支渠北側(cè)的防滲渠中，然后通過(guò)農(nóng)渠進(jìn)行灌溉；若二支渠的水位較低時(shí)，故從中八灘河抽水，通過(guò)5 大隊(duì)引水河，將水南下輸送到5 大隊(duì)南側(cè)的防滲渠中，然后通過(guò)農(nóng)渠進(jìn)行灌溉田。排水則是通過(guò)各農(nóng)溝，由南向北排至5 大隊(duì)北側(cè)的排水溝，或者排入周邊封閉的中溝。

2 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃

由于5 大隊(duì)的老泵站只能抽灌抽排兩種功能，且老泵站年久失修，地涵老化，為了滿(mǎn)足該項(xiàng)目區(qū)的灌排需求，拆建原有泵站，新建一多功能泵站，滿(mǎn)足自灌、自排、抽灌、抽排等功能。同時(shí)也對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行重新規(guī)劃，調(diào)整渠網(wǎng)布局，完善灌排系統(tǒng)。調(diào)整規(guī)劃后的規(guī)劃圖見(jiàn)圖2。

圖2 一分場(chǎng)5 大隊(duì)規(guī)劃圖

一分場(chǎng)5 大隊(duì)調(diào)整規(guī)劃后，拆除中八灘河上的老泵站，新建一多功能泵站；中八灘河南側(cè)新建一條防滲渠；在防滲渠兩端各建一座溢流閘，防止河水漫渠；將防滲渠南側(cè)的雜地改建為耕地，增加40 畝新耕地；該區(qū)域農(nóng)田周?chē)且环忾]的中溝；在田間分布著農(nóng)渠與農(nóng)溝；在農(nóng)田中間為一南北走向的5 大隊(duì)引水河；在農(nóng)田中間的各農(nóng)溝農(nóng)渠的端處，新建農(nóng)溝排水涵和農(nóng)渠進(jìn)排水涵。

項(xiàng)目區(qū)重新規(guī)劃和建設(shè)后的灌排系統(tǒng)達(dá)到了以下功用：

1）自灌。當(dāng)中八灘河水位較高時(shí)，中八灘河的水通過(guò)該泵站進(jìn)入泵站南側(cè)新建的防滲渠，分別由東西兩側(cè)的防滲渠流入農(nóng)渠中，實(shí)現(xiàn)自灌；并且當(dāng)二支渠水位較低缺水時(shí)，可通過(guò)多功能泵站將中八灘河中的水自流到二支渠中。

2）自排。農(nóng)溝中的水，既可以向北排出，也可以向南排出，匯入中溝中，然后可通過(guò)新建多功能泵站，將水排入中八灘河內(nèi)。

3）抽灌。當(dāng)中八灘河水位較低時(shí)，可以通過(guò)泵站進(jìn)行抽水灌溉；或者二支渠有足夠的水量時(shí)，將其輸送到5 大隊(duì)引水河中，再通過(guò)多功能泵站抽取5 大隊(duì)引水河中的水進(jìn)入5 大隊(duì)北側(cè)新建的東西向防滲渠中，然后再流入農(nóng)田中的各農(nóng)渠，進(jìn)行灌溉；當(dāng)干旱時(shí)，二支渠和中八灘河中都沒(méi)有充足的水量時(shí)，可以由泵站抽取農(nóng)溝匯入到中溝的回水進(jìn)行抽灌。

4）抽排。當(dāng)雨季來(lái)臨，外河水位較高時(shí)，農(nóng)田排水通過(guò)農(nóng)溝匯入中溝里后，再由多功能泵站抽至中八灘河中，緩解澇災(zāi)。

3 灌排流量計(jì)算

3.1 排澇流量

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]，排澇流量可按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q 為設(shè)計(jì)流量，m3/s；qP為綜合設(shè)計(jì)排澇模數(shù)，m3/s·km2；A為泵站排澇面積，km2。

經(jīng)計(jì)算，多功能泵站計(jì)算流量和設(shè)計(jì)流量見(jiàn)表1。

表1 多功能泵站計(jì)算流量和設(shè)計(jì)流量表

3.2 灌溉流量

項(xiàng)目實(shí)施后，渠系水利用系數(shù)取0.7，田間灌溉水利用系數(shù)取0.95 則所需要灌溉流量按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q 為設(shè)計(jì)流量，m3/s；q 為灌水率，m3/s·萬(wàn)畝；A 為泵站控制灌溉面積，km2；η 為灌溉水利用系數(shù)，η=ηsηf=0.7×0.95=0.66。

經(jīng)計(jì)算，多功能泵站計(jì)算流量和設(shè)計(jì)流量見(jiàn)表2。

表2 多功能泵站計(jì)算流量和設(shè)計(jì)流量表

4 泵站的結(jié)構(gòu)與功用

經(jīng)計(jì)算，該泵站選用800ZLB-125 軸流泵1 臺(tái)，葉片安放角-2°，單臺(tái)水泵配用電機(jī)功率為80 kW，水泵流量1.5 m3/s，水泵揚(yáng)程2.78 m，效率84.0%，轉(zhuǎn)速為585 r/min。

泵站坐落于中八灘河旁邊的中溝上，采用雙層泵室結(jié)構(gòu)，用于連接中八灘河與防滲渠、中溝和5 大隊(duì)引水河，構(gòu)成了一水流交匯相通的樞紐。

泵站的平面布置圖、剖面圖、側(cè)視圖分別見(jiàn)圖3、圖4、圖5。

圖3 泵站平面布置圖（尺寸單位：cm）

圖4 泵站剖面圖（尺寸單位：cm）

圖5 泵站側(cè)視圖（尺寸單位：cm）

4.1 泵站的結(jié)構(gòu)布置

該多功能泵站位于中溝上方，采用上下層雙層泵室封閉式結(jié)構(gòu)，泵房位于泵室的上方，泵站正身采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，泵站沿中溝方向各設(shè)1 個(gè)底孔（凈寬3.0 m），控制閘門(mén)為5、6。底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)為9.0 m，垂直水流向?qū)?.8 m，底板底高程-2.60 m，底板面高程-2.10 m，泵墩頂高程3.00 m。

4.2 泵站的功用

1）自灌：當(dāng)中八灘河水位較高時(shí)，可以先關(guān)閉閘門(mén)1，然后打開(kāi)閘門(mén)3、4，最后打開(kāi)閘門(mén)2，使水流通過(guò)上層泵室，進(jìn)入新建防滲渠中，然后流向農(nóng)田中各農(nóng)渠，進(jìn)行灌溉；當(dāng)二支渠水位較低需水時(shí)，關(guān)閉閘門(mén)2、5、6，打開(kāi)閘門(mén)1，最后再打開(kāi)閘門(mén)7，使中八灘河中的水通過(guò)泵室下層，自流進(jìn)入二支渠中。

2）抽灌：當(dāng)中八灘河水位較低，二支渠缺水時(shí)，可以關(guān)閉閘門(mén)2、5、6、7，打開(kāi)閘門(mén)1，使水流就入下層泵室，然后打開(kāi)閘門(mén)3、4，通過(guò)軸流泵抽水進(jìn)入上層，使水流進(jìn)入新建防滲渠，然后流向農(nóng)田中各農(nóng)渠進(jìn)行灌溉；當(dāng)中八灘河水量不足，且二支渠有水時(shí)，可以引二支渠的水進(jìn)入五大隊(duì)引水河中，關(guān)閉閘門(mén)1、2、5、6，然后打開(kāi)閘門(mén)7，使水流進(jìn)入泵室下層，然后打開(kāi)閘門(mén)3、4，再通過(guò)軸流泵抽水至上層泵室，使水流進(jìn)入新建防滲渠，然后流向農(nóng)田中各農(nóng)渠進(jìn)行灌溉。

3）自排：當(dāng)雨季來(lái)臨，內(nèi)水位增高且高于中八灘河的水位時(shí)，各農(nóng)溝的水流到中溝里，關(guān)閉閘門(mén)2、3、4、7，再打開(kāi)閘門(mén)1，然后打開(kāi)閘門(mén)5、6，使水流通過(guò)泵室，流入中八灘河中。

4）抽排：當(dāng)外河水位較高，水流自排不出去時(shí)，可先關(guān)閉閘門(mén)1、3、4、7，然后打開(kāi)閘門(mén)5、6，使水流進(jìn)入泵室下層，再打開(kāi)閘門(mén)2，通過(guò)軸流泵抽水至泵室上層，將水排出至中八灘河內(nèi)。

5）回水抽灌：當(dāng)中八灘河和二支渠在干旱季節(jié)水位很且低缺水的的情況下，可抽回水進(jìn)行灌溉。即先關(guān)閉閘門(mén)1 和閘門(mén)7，然后關(guān)閉閘門(mén)2，再打開(kāi)閘門(mén)5、6，使農(nóng)田中回水通過(guò)中溝進(jìn)入泵室下層，然后打開(kāi)閘門(mén)3、4，通過(guò)軸流泵抽水至泵室上層，使水流進(jìn)入新建防滲渠，然后流向農(nóng)田中各農(nóng)渠進(jìn)行灌溉。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)一分場(chǎng)5 大隊(duì)進(jìn)行規(guī)劃后，改變了渠網(wǎng)布局，形成一個(gè)新的灌排體系。新建的多功能泵站實(shí)現(xiàn)了自灌、自排、抽灌、抽排的多種功能，實(shí)現(xiàn)一泵多用，滿(mǎn)足了灌排需求，節(jié)約資金，并提高了經(jīng)濟(jì)效益，為農(nóng)田增產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。