一體式泵站在農田灌溉中的推廣應用

王　昕，鄭　強，倪新美（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

一體式泵站在農田灌溉中的推廣應用

王昕，鄭強，倪新美
（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

【摘要】簡述一體式泵站技術來源及其應用現狀，分析一體式泵站的設計與結構，通過平原縣農田灌溉工程中的試點應用對一體式泵站與傳統泵站進行了對比分析，提出推廣前景。

【關鍵詞】平原縣；一體式泵站；農田灌溉；傳統泵站

一體式泵站技術具有占地小，施工速度快，維修、管理便捷等特點，在國內雨水、污水、熱力管網等市政工程的收集及泵送中得到應用。但目前在農田灌溉領域的應用極少，以一體式泵站在平原縣農田灌溉工程中的試點應用為例進行論述，以期進一步推廣應用。

1　平原縣農田灌溉泵站現狀

平原縣位于山東省德州市中部，地處黃河下游，屬潘莊引黃灌區，耕地面積5.47萬hm2。為適應土地流轉和適度規模經營模式的發展，自2010年實施小型農田水利建設以來，平原縣發展節水灌溉面積1.06萬hm2，全部為管道輸水灌溉工程，其中以引黃水為水源的泵站提水管灌工程1.03萬hm2，建設小型灌溉泵站55處，均采用泵站加變頻柜控制方式，單個泵站控制面積33.33～266.67 hm2，系統流量160～1 250m3/h。

平原縣目前建設的灌溉泵站全部為傳統形式的泵站，傳統泵站需建泵房、管理房、管理院、供電設施等，這種泵站存在投資高、施工速度慢、難度大等問題，尤其在河道有水的情況下，施工降水將進一步加大工程投資。另外，傳統泵站還存在防盜困難，管理費用高等缺點。開發應用一體式農田灌溉泵站將徹底改變泵站的施工方式，降低投資，從根本上解決管理上的難題。

2　一體式泵站設計與結構

一體式泵站是將泵站所需水泵、電機、自動耦合設備、導桿、變頻設備及自控系統等設備集成裝配在預制筒體內形成一個整體，再與筒體外進出水管及供電設施聯接，安裝調試后即可進行農田灌溉。

1）水泵的選用。為最大限度地節約設備的安裝、運輸空間，同時兼顧設備的維修和養護需要，一體式水泵選用潛污泵，最大程度減少占用空間，潛污泵的電動機與水泵采用同軸結構。檢修時，將水泵及電機整體從水中沿導桿吊出，無需人員進入水下或抽干水操作。

2）筒徑的確定。一體式泵站較傳統泵站最突出的特點就是將土建泵房變成可移動的筒體，筒體外觀一般為圓形，筒徑需考慮內部安置的水泵、電機、導桿、自動耦合設備、自控、變頻等設備的空間需要，并兼顧筒體制作工藝及運輸條件。水泵及電機的尺寸是筒徑大小決定性因素。小型灌溉泵站控制面積在33.33～266.67 hm2之間，確定水泵的寬度大約在850～1 800mm范圍內，考慮實際安裝操作便利，因此一般將筒徑設計為：1 200mm、1 500mm、2 000mm、2 500mm等規格。

3）抗浮力結構設計。一體式泵站的筒體一般采用地埋式或半地埋式。因地埋式裝置在地下水位較髙時，可能會造成筒體的傾斜或從地下浮起，導致設備不能正常使用甚至遭受破壞。為防止一體式泵站出現上述現象，在筒體底部設混凝土基礎（基礎外徑大于筒體），基礎與筒體采用法蘭式連接結構，該結構的主要作用有兩個方面：便于與地基連接固定；利用法蘭上方泥土的重力作用于一體式泵站上，以平衡地下水對筒體的浮力。通過分析該筒體豎直方向受力平衡可推導出，混凝土基礎外徑不小于筒體外徑的1.22～1.44倍時可承受地下水對筒體的最大浮力。

3　一體式泵站應用

3.1在農田灌溉工程中應用

課題組在山東省平原縣桃園辦事處的楊莊村北溝北岸建一體式泵站1處，溝深3.2m，底寬2.5m，泵站控制灌溉面積33.33 hm2，種植作物為冬小麥、夏玉米。

作物凈灌溉定額為570m3/hm2，每天灌水時間16 h，灌溉周期10 d，則系統設計流量為155m3/h。由水力計算得，灌溉系統揚程為25m。水泵選用WQ2290-427潛污泵，流量160m3/h，揚程26m，功率22 kW。水源來自馬頰河和引黃干渠，溝內常年有水，枯水期水位0.5m，汛期水位1.5m，能夠滿足灌溉需水要求。

該泵站由于控制面積不大，水泵寬度為1 093 mm，泵站筒體直徑選用1 200mm。將潛污泵、自動耦合裝置、導桿、自控系統、變頻設備等裝置組裝在筒體內，作為一個整體運輸到現場，將筒體吊入預先開挖的基坑內，分別連接進水管道（含攔污格柵）和出水管，筒體外圍逐步回填土至地面高度，連接各設備的動力和控制電纜，一體式泵站就此安裝完畢，通過調試進行農田灌溉。

3.2一體式泵站與傳統泵站對比

1）集成度高，安全性好。一體式泵站采用地埋式或半地埋式，上設防盜井蓋，較傳統泵站安全性好；筒體可以將傳統泵站中的所有設備配置齊全，集成度高。

2）占地面積小。一體式泵站一般埋于地面下，露出地面的形狀猶如一個普通閥門井，與傳統泵站相比占地優勢非常明顯，從根本上解決了泵站占用農業耕地問題，降低工程投資。

3）運行管理費低。由于一體式泵站采用地埋式，灌溉自控設備直接內置于筒體內，真正實現泵站的無人值守，減少了泵站運行管理人員，降低工程運行管理費用。

4）施工簡單，施工周期短。一體式泵站施工基本在工廠車間制作組裝完成；安裝前先在現場進行土方開挖，一體式泵站到場后調入基坑，定位回填，連接進出水管，調試控制系統即可。

5）應用壽命長，使用方便靈活。地埋式一體泵站桶體一般采用強化玻璃鋼（GPR）、聚乙烯樹脂（PE）等，具有很強的抗化學腐蝕能力；而半地埋式桶體一般采用鋼筒體，在無腐蝕情況下，使用壽命可以達到50年。而且一體式泵站位置不固定，可以搬遷以再次使用。

以平原縣桃園辦事處楊莊村26.67 hm2耕地水源工程為例進行一體式泵站與傳統泵站對比，對比結果見表1。

表1一體式泵站與傳統泵站技術經濟比較

通過對比發現，一體式泵站在小型農田灌溉工程建設上較傳統灌溉泵站具有突出的優勢，具有體積小、占地少、造價低、施工周期短、可移動、自動化程度高、無人值守等絕對優點。

4　推廣應用前景

山東省從2009年實施小型農田水利重點縣建設以來，截止2013年共發展節水灌溉面積76.93萬hm2，其中新建小型灌溉泵站2 791處，控制面積約31萬hm2，平均單座泵站控制面積106.67 hm2左右，占總節水灌溉面積的40.2%。若采用一體式泵站取代傳統灌溉泵站，將降低工程投資、減少管理人員開支，直接經濟效益可達3 000萬元，減少占用土地53.33 hm2，其經濟、社會效益是非常顯著的。由于小型灌溉泵站的控制面積大多在66.67 hm2以上，也適宜發展適度規模化經營模式。因此一體式泵站在農田灌溉中的推廣前景非常廣闊。

（責任編輯張玉燕）

【中圖分類號】S277.92

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-07-0005-02

收稿日期：2015-04-14

作者簡介：王昕（1970—），女，高級工程師