王圪堵水庫下游雷惠渠灌區供水方案探討

孫軍平

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安710001)

雷惠渠位于榆林市橫山縣北部的無定河中游右岸，距橫山縣城約25 km，距下游新建的王圪堵水庫大壩約15 km。現雷惠渠干渠總長45 km，設計流量4 m3/s，設計灌溉面積1.8萬畝，受益3個鄉鎮，受益人口5萬多人。雷惠渠灌區在王圪堵壩址以上灌溉面積0.8萬畝，壩址以下為1.0萬畝，王圪堵水庫大壩修建后，上游的0.8萬畝灌區將被淹沒，不考慮灌溉任務，壩址下游灌區的1.0萬畝農田尚需灌溉。

水庫大壩修建后壩址以上15 km長度渠線臨水側渠堤大部分位于水庫浪擊帶范圍內，堤面無砌護，水庫建成后，在浪擊作用下，土堤局部會坍塌破壞。要保證雷惠渠的正常運行，必須對位于壩前水庫正常蓄水位以下的渠堤段進行加固改造。經布置需加固改造段渠道總長度11.13 km，估算投資直接費為4 960.36萬元，因費用較太，所以考慮就近大壩設泵站從水庫抽水至壩后雷惠渠，本次重點針對建抽水泵站方案進行探討。

為了保證大壩下游現有1萬畝灌區設計保證率下的供水要求，泵站設計主要任務是:從王圪堵水庫抽水輸送至壩后右岸現狀雷惠渠中，滿足對大壩下游現有約1萬畝灌區的灌溉需要。依據對王圪堵水庫下游灌區灌溉制度分析，水庫下游14.6萬畝灌區最大毛灌溉流量為7.98m3/s，灌水率為0.55m3/s.萬畝，據此確定雷惠渠下游1萬畝灌區灌溉流量為0.55m3/s，以此作為設計流量確定泵站規模。

1 泵站方案比選

根據論證比選，設計主要針對庫內抽水岸坡斜拉式泵站方案和壩后電站尾水池抽水泵站方案做比較。

1.1 庫內抽水方案

該方案采用斜拉自藕式潛水電泵裝置，泵站由引水渠、進水池、泵車、坡道、輸水管道、出水池、放水渠、牽引設備及副廠房等部分組成。

1)基本參數

泵站設計上水位:雷惠渠出水池水位1047.50m。

泵站設計下水位:依據水庫60年系列徑流調節成果分析，灌溉期水庫水位最高為1 046 m，最低水位為1 027 m。

設計流量:0.55 m3/s。

泵站設計揚程:由于庫水位變幅較大，計算所需水泵總揚程范圍為:2.0 m～20.8 m，因此僅選用一種揚程水泵很難滿足水位變幅要求，因此設計采用高、中、低多種揚程水泵來適應上述情況。

2)水泵選型

依據水庫水位特征，結合設計揚程，泵站須選用高、中、低3套不同揚程，共計6臺380V低壓潛水電泵才能滿足上述揚程范圍，選型結果如下:2臺高揚程水泵型號350QGW1200－18－90型潛水泵、2臺中間揚程水泵型號為350QW1100－10－45型潛水泵;2臺低揚程水泵，型號為500QZ100－45型潛水泵。水泵選型特性見表1。

表1 庫內抽水水泵選型特性表

3)工程投資

通過對庫內抽水方案進行設計計算，其土建、水機、電氣設備等主要工程量直接投資總計為470萬元。

1.2 壩后抽水方案

壩后電站位于大壩壩后無定河右岸一級階地，抽水泵站布置直接從電站尾水池取水，經水泵加壓后通過輸水管道送至壩后段雷惠渠。壩后泵站設計包括:主副廠房、輸水管路二大部分。

1.2.1 基本參數

泵站設計上水位:出水口雷惠渠過設計流量時的渠道水位 1 046.10 m;

泵站設計下水位:電站最低尾水位1 010.24 m;

設計流量:泵站的總設計流量0.55 m3/s;

泵站設計揚程:選用最低尾水位與出水口雷惠渠水位之差為凈揚程35.86 m，選用一條DN600輸水鋼管，單公里線路長度水頭損失13.5 m，泵站設計總揚程40.3 m。

1.2.2 水泵選型

根據確定輸水揚程、流量和所輸送水質情況，水泵選用3臺12SH－9B型臥式離心泵，單臺水泵工作點設計流量0.19 m3/s，機組總流量0.57 m3/s。總裝機容量405KW。具體參數見表2。

表2 壩后抽水水泵選型特性表

1.2.3 工程投資

經計算壩下抽水方案泵站土建、機電設備等主要工程量直接投資費用總計為197萬元。

1.3 方案比選

根據兩種方案選型結果，從泵站工程運行管理、抽水電費、直接投資費三個方面比較如下:

1.3.1 運行管理

因壩前庫水位變幅范圍大，共選用3種不同揚程水泵，型號多，檢修維護不便;泵車布置在斜拉岸坡上，運行時需根據不同庫水位開啟不同泵型、操作控制難度較大。相比之下，壩后方案采用干室型常規泵站布置形式，水泵工作點恒定、泵型單一、選型簡單，泵站操作與壩后電站統一管理，運行簡單、管理靈活方便。

1.3.2 運行電費

根據水庫下游14.6萬畝灌區多年灌溉需水量統計計算結果，平均每畝需水量為533 m3，所以水庫下游1萬畝灌區年灌溉期總需抽水量為533萬m3，兩種抽水方案耗電量計算如下:計算結果見表3。

表3 抽水耗電量對比表

灌溉用水可發電量計算:根據壩后電站設計成果，電站發電加權平均水頭為30m，發電機機組效率為85%，533萬m3庫水在年灌溉期時間段內通過電站發電量計算結果見表4。

表4 灌溉用水可發電量

根據以上結果可知，采用壩后抽水方案年灌溉直接耗電總量約為71.4萬 Kw.h，扣除灌溉用水可發電量后，總耗電量約為34.4萬 Kw.h;庫內抽水方案平均年耗電量約為35.1萬 Kw.h，較壩下泵站方案年多耗電量約0.8萬 Kw.h。按0.5元/Kw.h電費計算，壩后泵站按20年運行抽水電費為343萬元，庫內抽水方案按20年運行抽水電費為351.2萬元，較壩后方案多7.8萬元。

3)投資費用比較

根據主要工程量投資計算結果，庫內抽水泵站土建、機電設備直接投資總費用合計為470萬元，壩后抽水方案泵站土建、機電設備直接投資合計總費用為197萬元，庫內方案較壩后方案泵站直接投資費用多273萬元。

2 結語

經過多方面分析比選，與庫內抽水方案相比較，壩后抽水站供水方案優點突出，具有:水泵選型簡單、泵型單一、泵站運行效率高、運行抽水耗電量小、管理統一便利、投資費用省等明顯特點，故選為推薦實施方案。

［1］GB/T50265－97，泵站設計規范(S).北京:中國計劃出版社1997.