陳夫超

(新疆伊犁州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆伊犁835000)

察布查爾縣揚(yáng)水灌區(qū)東西長(zhǎng)約56 km，南北寬約8 km，海拔820 m～1030 m，為滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水需求，灌區(qū)以較大的洪溝為界，劃分為3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小灌區(qū)，并自東向西依次命名為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)灌區(qū)，本次研究主要針對(duì)其中的3號(hào)灌區(qū)，對(duì)其泵站設(shè)計(jì)做具體研究。

1 察布查爾縣3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)概況

察布查爾縣3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)東起塔什庫(kù)木薩依溝，西至洪海溝，在本次3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)泵站設(shè)計(jì)中實(shí)際規(guī)劃灌溉面積21.13萬(wàn)畝，在灌區(qū)內(nèi)主要種植生態(tài)經(jīng)濟(jì)林，以蘋(píng)果、樹(shù)上干杏、西梅等果樹(shù)為主。灌區(qū)在地形上表現(xiàn)出坡度陡、土層薄的特點(diǎn)，因此在栽種作物時(shí)不宜對(duì)之平田整地，綜合灌溉成本、節(jié)水等因素考慮，灌區(qū)內(nèi)的作物宜采用滴灌為主[1]。在灌溉用水量設(shè)計(jì)時(shí)，按照設(shè)計(jì)保證率85%進(jìn)行設(shè)計(jì)，灌區(qū)綜合凈灌溉定額為300 m3/畝，凈需水量為6339萬(wàn)m3，毛灌溉定額為384.6 m3/畝，毛需水量為8127萬(wàn)m3。南岸干渠渠道水利用系數(shù)為0.94，灌溉需水量8646萬(wàn)m3。按照渠道水利用系數(shù)0.94進(jìn)行計(jì)算，察布查爾縣3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)總灌溉蓄水量為8646萬(wàn)m3。察布查爾縣3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)泵站規(guī)模見(jiàn)表1。

表1 3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)泵站設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)概算

2 察布查爾縣3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)泵站的具體設(shè)計(jì)

2.1 泵站設(shè)計(jì)方案

從察布查爾縣3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)的實(shí)際情況來(lái)看，整個(gè)灌區(qū)的總揚(yáng)程在220 m左右，為達(dá)到節(jié)能降耗，滿足灌區(qū)各區(qū)段的用水需求，在實(shí)際設(shè)計(jì)中可采用分級(jí)設(shè)計(jì)的方式，綜合三、四、五級(jí)提水方案進(jìn)行比較，其中四級(jí)提水方案的經(jīng)濟(jì)性最高，各級(jí)泵站具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 各級(jí)泵站具體設(shè)計(jì)參數(shù)

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

2.2 泵型選擇及臺(tái)數(shù)設(shè)計(jì)

在泵型設(shè)計(jì)選擇上，主要依據(jù)泵站分級(jí)原則，盡可能保證各級(jí)泵站之間的揚(yáng)程相近。同時(shí)，由于各級(jí)灌區(qū)對(duì)流量的需求存在著較大的差異，因此在泵型選擇設(shè)計(jì)方面宜對(duì)此做充分考慮，然后結(jié)合水泵揚(yáng)程需要選擇出具體的水泵型號(hào)[3]。

灌區(qū)泵站設(shè)計(jì)中，各級(jí)泵站的揚(yáng)程在52 m～55 m之間，為保證運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)首選雙吸離心泵；其次在立式、臥式的選擇上面，主要依據(jù)《泵站設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的外部條件來(lái)看，泵站廠房在布置上并無(wú)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(shì)[4]。

此外，臥式雙吸離心泵在流量調(diào)節(jié)上面存在變頻調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)泵調(diào)節(jié)兩種形式。其中水泵調(diào)節(jié)泵調(diào)節(jié)的范圍有著較大的限制，不能滿足灌區(qū)的流量調(diào)節(jié)要求?；诖?，在此次設(shè)計(jì)中應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，其在流量調(diào)節(jié)范圍上能夠滿足應(yīng)用的需求。

最終，3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)各級(jí)泵站的泵型參數(shù)及配備數(shù)量見(jiàn)表3。

表3 各級(jí)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(shè)計(jì)中主要根據(jù)前池基準(zhǔn)水位、水泵吸上高度值來(lái)做具體的計(jì)算。同時(shí)，在計(jì)算水泵吸上高度時(shí)，為保證準(zhǔn)確性，應(yīng)考慮到吸水管路水頭損失、泵站海拔高程等因素產(chǎn)生的影響，然后取適當(dāng)?shù)陌踩嗔?，而在前池基?zhǔn)水位確定上應(yīng)當(dāng)以最低水位來(lái)進(jìn)行計(jì)算和確定[5]。各級(jí)泵站吸上揚(yáng)程計(jì)算值均取正值，但是基于泵站基礎(chǔ)實(shí)際情況和泵站運(yùn)行方式來(lái)看，最終選擇倒灌方式計(jì)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(guò)這種布置方式有助于匯總管的安裝布置工作開(kāi)展。

2.4 泵站廠區(qū)布置

3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)在泵站規(guī)劃上分為四級(jí)，各級(jí)泵站在選擇上以地形開(kāi)闊平坦的位置為主，同時(shí)各級(jí)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(gòu)成。

在泵站廠房與入廠公路的布置上，選擇由南岸干渠右側(cè)渠堤公路通至揚(yáng)水灌區(qū)一級(jí)泵站，然后從前池左側(cè)方位進(jìn)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(cè)位置為安裝間，右側(cè)為主機(jī)間。各級(jí)泵站干管左側(cè)布置次干道公路，可通過(guò)該道路進(jìn)入到泵站廠區(qū)之內(nèi)，也可以通過(guò)廠區(qū)繞行到達(dá)下級(jí)泵站的位置。此外，在泵站出水池的左側(cè)下游位置處設(shè)置200 m3的消防生活儲(chǔ)水池，然后布設(shè)輸水管道連同上級(jí)泵站，為上級(jí)泵站提供消防用水、生活用水等，本級(jí)泵站取用下級(jí)泵站廠區(qū)儲(chǔ)水池的水[6]。

2.5 3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)各級(jí)泵站土建施工

3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)屬于提水灌溉工程，整體分為四級(jí)泵站，每級(jí)泵站都需設(shè)置泵房、出水池、進(jìn)水池等基礎(chǔ)建筑物，而泵站之間的輸水應(yīng)用壓力管理連接實(shí)現(xiàn)。

2.5.1 泵站基礎(chǔ)施工

3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)四級(jí)泵站在進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，整體的土方開(kāi)挖量約為43.028萬(wàn)m3，因此在實(shí)際的開(kāi)挖施工中，主要可采用1 m3～2 m3挖掘機(jī)挖掘施工完成，然后應(yīng)用10 t自卸汽車運(yùn)輸出碴，先將挖掘出來(lái)得土料堆放在的各級(jí)泵站附近區(qū)域，以便于后期基礎(chǔ)施工完成后的填筑。其中泵站填筑主要依靠自卸汽車運(yùn)輸，然后對(duì)填筑區(qū)域做整平、機(jī)械壓實(shí)處理；干管的填筑施工則主要采用推土機(jī)來(lái)進(jìn)行施工，將管道兩側(cè)堆放的開(kāi)挖料推入填筑區(qū)內(nèi)，并做機(jī)械壓實(shí)處理[7]。

2.5.2 灌區(qū)揚(yáng)水干管安裝施工

3號(hào)揚(yáng)水灌區(qū)的干管全部應(yīng)用螺旋鋼管，并采用焊接連接工藝。在完成基礎(chǔ)開(kāi)挖處理之后，應(yīng)用吊裝的方式逐一完成安裝，且在安裝的過(guò)程中注意輕吊輕放，嚴(yán)禁拋投，避免對(duì)管道造成嚴(yán)重?fù)p傷。此外，在完成干管安裝之后，應(yīng)清潔密封處理，并逐段完成密封性檢測(cè)，及時(shí)修補(bǔ)存在連接缺陷的部位，確保整個(gè)揚(yáng)水灌溉工程的質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，泵站設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，其間存在眾多的影響因素，在設(shè)計(jì)中需綜合各方面因素進(jìn)行考慮，把握關(guān)鍵性設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案做出科學(xué)的優(yōu)化，以此才能保證最終的性能。