黃土坎I、II級提水站改造初步設計

2015-11-24 08:11:54張永久

水科學與工程技術 2015年5期

張永久

（綏中縣水利勘測設計隊，遼寧綏中125200）

1 概述

黃土坎I級站位于遼寧省東港市黃土坎鎮趙嶺村石山子處，大洋河橋上游左岸，其灌溉水源為大洋河天然河道徑流。I級提水站提取大洋河水通過趙嶺4km長渠道引向周家溝山頭，再經II級提水站通過300m長隧洞入躍進水庫。

黃土坎I、II級提水站始建于1965年，1966年竣工并受益。I級站安裝TL24-35型水泵3臺，TL20-35型水泵1臺，總裝機容量340kW。II級站安裝24sh-28型離心泵2臺，總裝機容量480kW。該工程經40多年的運用，發揮了巨大效益，每年不僅提取800萬～1000萬m3水量解決躍進水庫1333hm2水田灌溉問題，同時還灌溉I、II級提水站之間333hm2水田。

2 改造必要性

黃土坎I、II級提水站已建站40多年，由于管理單位資金緊張，無力進行工程維修和設備更新改造，廠房破爛不堪，機械設備工作效率低，能源消耗較大，每年的提水成本高昂，給群眾帶來較大的負擔。因此從當前節約能源的角度來看，該工程必須進行改造，以達到節約能源的目的；從受益農民的反映來看，改造此工程能降低農民負擔，符合農民利益。從多方面考慮，黃土坎I、II級提水站改造工程勢在必行。

3 泵站等級及設計標準

3.1 泵站等級

黃土坎I級提水站設計流量2.21m3/s，配套功率325kW，黃土坎I級提水站設計流量1.6m3/s，配套功率480kW，根據GB/T 50265—97《泵站設計規范》，確定泵站等別為Ⅳ等，為小（1）型泵站，主要建筑物級別4級，次要建筑物級別5級。

3.2 設計標準

參照GB50289—99《灌溉與排水工程設計規范》的規定和東港灌區總體規劃設計，灌溉保證率75%。凈灌溉定額6150m3/hm2。灌溉水利用系數取0.67，毛灌溉定額9180m3/hm2。2011年月分配系數如表1。

表1 2011年月分配系數

3.3 防洪標準

根據GB/T50265—97《泵站設計規范》，該站等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，確定該站設計防洪標準20年一遇，校核標準50年一遇。

4 水資源分析

4.1 需水量計算

黃土坎I、II級提水站提水量主要解決躍進水庫1333hm2水田灌溉問題，同時還灌溉I、II級提水站之間333hm2水田。根據《躍進水庫除險加固設計報告》，躍進水庫年來水量為226萬m3，水庫下游1333hm2水田需水量為1224萬m3，水庫年蒸發和滲漏損失67萬m3，則II級提水站每年需提水入庫1065萬m3。I、II級提水站之間333hm2水田需水量為306萬m3，則I級提水站每年需提水1371萬m3。

4.2 水資源分析

黃土坎I、II級提水站的水源是大洋河徑流。由于I級站位于大洋河的感潮河段，因此水泵提水時間除受大洋河上游天然徑流量的影響，尚受潮水頂托程度影響，即大洋河提水時間是逕流與潮水頂托的綜合影響結果。經多年的運行和40a實際資料證明，水源可滿足提水站的提水要求，躍進水庫多年平均提水量在800萬～1000萬m3，灌溉保證率76%，水質無污染，適于灌溉。

5 泵站主要設計參數

5.1 設計流量

黃土坎II級提水站每年需提水入庫1065萬m3。因運行資料大部分丟失，通過對僅有的1983，1984，1986年3年開機記錄進行分析，黃土坎I、II級提水站每年開機時間平均為1850h，則黃土坎II級提水站設計流量：

黃土坎I、II級提水站之間333hm2水田需要流量按式（2）計算：

式中 m為泡田期灌水定額（m3/hm2）；ω 為灌溉面積（hm2）；T為灌溉時間（d）；t為水泵每天工作時間（h）；η為灌溉水利用系數。

黃土坎I、II級提水站之間灌溉面積333hm2，均為水田，灌水定額采用東港灌區規劃數值，其泡田期一次最大凈灌水定額為1725m3/hm2。抽水時間根據1983，1984，1986年3年開機記錄進行分析，平均每天抽水時間按18h計算，由于黃土坎I、II級提水站主要為躍進水庫提水入庫，因此I、II級提水站之間灌水時間需盡量縮短，根據對當地的實際調查，泡田時間為6d；灌溉水利用系數取0.67。

將各參數代入計算公式（2）得：

5.2 特征水位確定

5.2.1 I級提水站

5.2.1.1 進水池水位

根據對石山子1955～1986年實測潮位資料分析，并根據抽水時間選擇各水位如表2。

表2 進水池水位特征值

5.2.1.2 出水池水位

出水池最高水位，按渠道加大流量計算，經計算最高水位為7.0m；根據對II級站和I、II級站之間水田灌溉的綜合規劃，確定出水池設計水位為6.6m；根據該站多年實際運行工況，出水池最低水位確定為6.3m。

5.2.2 II級提水站

5.2.2.1 進水池水位

取渠道通過加大流量時的水位，經計算最高運行水位6.2m；取渠道通過設計流量時的水位，經計算最高運行水位5.8m；取渠道通過單泵流量時的水位，經計算最低運行水位5.0m。

5.2.2.2 出水池水位

按渠道加大流量計算，經計算最高水位17.9m；根據對II級站和躍進水庫的綜合規劃，確定出水池設計水位17.6m；取泵站單泵流量相對應的水位，出水池最低水位確定17.1m。

5.3 特征揚程

在水泵尚未選型，管道尚未選配的情況下，可根據設計凈揚程按經驗公式確定設計揚程，表達式為H=（1+K）H凈，K為估計的管道水力損失占凈揚程的百分比，本次設計取K=20%，揚程計算結果如表3～表4。

表3 I級站揚程計算單位：m

表4 II級站揚程計算單位：m

5.4 機組選型及安裝臺數

水泵選型能符合設計揚程和設計流量的要求，水泵工作期間應在高效率范圍內運轉，機組大小和臺數應使泵站投資較省，便于維修和管理，運行費用少，水力特性和氣蝕性能良好。根據以上原則并參照原泵站水泵類型和泵房結構I級站初選水泵型號HT600-35 3臺，HT500-35 1臺，配用功率325kW。II級站初選水泵型號24sh-28 2臺，配用功率480kW。

5.4.1 I級提水站

（1）管路情況及局部阻力系數如表5。