淺析貴州山區堯上提灌站設計與運行管理

程孝昆

(貴州省長順縣水務局,貴州 長順 550700)

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淺析貴州山區堯上提灌站設計與運行管理

程孝昆

(貴州省長順縣水務局,貴州 長順 550700)

摘要：本文結合貴州省長順縣小型提灌站——堯上提灌站設計，探討貴州山區提灌站運行管理，以達到小型提灌站經濟運行、科學管理、高效節水的目的?？梢詾橘F州山區類似小型提灌站設計和運行管理提供借鑒和參考。

關鍵詞：小型提灌站；設計；運行管理

1基本概況

堯上提灌站為堯上灌區水源工程，屬新建項目，提灌站位于猛秋村冷沖水庫庫內右岸岸坡，站址所處地基為泥盆系上統高坡組白云巖，堯上灌區地勢較高，長時期以來，灌區田地灌溉只能靠“望天水”，灌區旱情嚴重，但罐區現有地質條件較好，巖體穩定，地基承載力高，堯上水庫水源豐富，具備修建提灌站的要求，故設計新建泵站。

根據《防洪標準》[1](GB 50201-94)、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252-2000)[2]及《泵站設計規范》(GB/T 50265-2010)，工程等別為Ⅴ等，主要永久水工建筑物級別為5級，泵站為小(2)型工程，相應洪水標準為10 a一遇(P=10%)設計，30 a一遇(P=3.33%)校核。結合《淺丘陵地區小型提灌站的節能改造》[3]分析，本泵站由于位于冷沖水庫庫區，故防洪標準與冷沖水庫保持一致，根據《貴州省長順縣冷沖水庫除險加固工程初步設計報告》(黔南布依族苗族自治州水利水電勘測設計研究院 2010.12)，200 a一遇洪水(P=0.5%)校核。

2泵站設計

2.1泵站水文計算

堯上提灌站位于冷沖水庫庫岸邊，相關水文參數參用冷沖水庫水文參數。

根據《貴州省長順縣冷沖水庫除險加固工程初步設計報告》，冷沖水庫校核洪水位為1331.09 m，設計洪水位為1330.68 m，正常蓄水位為1329.85 m。

2.2流量設計

堯上提灌站的灌區設計灌溉面積352 hm2(水田為192 hm2，旱田為160 hm2)。在水稻打田期時，灌溉用水量最大，水稻單位面積日最大需水量為5.8 m3/hm2，灌溉水利用系數為0.85，日最大需水量為192×5.8÷0.85 =1310.1 m3；同期旱地單位面積日最大需水量為1.31 m3/hm2，灌溉水利用系數為0.85，日最大需水量為160×1.31÷0.85 m3=246.6 m3。每天提水工作24 h，設計供水流量為(1310.1+246.6)÷24=64.86 m3/h，為0.018 m3/s。考慮到旱地采用澆灌的灌溉方式，灌溉時間為10 h，因此需設高位調蓄水池，調蓄水池的容積按日需調節水量的3倍考慮，考慮工程施工方便，調蓄水池容積取100 m3。

2.3泵站管道及泵機設計

2.3.1上水管管徑設計

上水管管徑采用經濟管徑計算公式，見式(1)

(1)

式中：D為上水管直徑，m；Q為水泵的設計流量，m3/s；H為揚程，34.0 m。

經計算，經濟管徑為D=137 mm，選用150 mm(即φ150)上水鋼管。

2.3.2上水管管道水頭損失

(2)

式中：H設為水泵的設計揚程，m；H靜為水泵的設計靜揚程，m；hf為輸水管的沿程水頭損失，m；hj為輸水管的局部損失揚程(按沿程損失的10%計)，m，當V<1.2 m/s時(V為管道水流流速)，hf=iL=0.000 912V2(1+0.867/V)0.3/d1.3L；當V≥1.2 m/s時，hf=iL=0.00107v2/d1.3L；hj=10%iL。

實測設計靜揚程為34.0 m，管道長度為470 m，經計算，實際流速為1.15 m/s，管道沿程損失8.49 m，局部損失0.85 m，水泵的設計揚程為43.3 m。

2.4泵機選型

按照泵站所處地形，綜合經濟流速、水頭損失、設備選型等諸多因素，計劃安裝工作水泵1臺(套)，選用水泵型號為200QJ80-44/4，水泵揚程為44 m，流量為80 m3/h，電機功率15 kW，額定電流33.9 A,出口口徑100 mm。經過計算，選用配套電纜規格為3×10 ZRW阻燃銅電纜，配備15 kW配套電機控制柜，電機控制柜啟動方式為星三角啟動[4]。泵站進水口高程為1321.00 m，校核洪水位為1331.09 m，設計洪水水位為1330.68 m，正常水位高程1329.85 m，泵站出水口高程為1353.70 m。

水泵參數見表1，水泵性能曲線見圖1。

表1　水泵參數

圖1

水泵合理性評價：當揚程為43.3 m時，流量為64.86 m3/h，滿足要求，效率71.5%(規范不宜低于65%)，可見泵在高效區運行。

為確保供水安全，水泵及電機等配置備用1套。

2.5泵房設計

該提灌站泵房設計為1層磚砌房，泵站站址位于冷沖水庫右岸岸坡上。泵房長3.3 m，寬3.3 m，高3.9 m，建筑面積為12.39 m2。泵房選用M7.5漿砌標準磚砌筑，C20鋼筋混凝土板蓋頂，外側墻體貼瓷磚裝飾，屋蓋頂部設計為馬頭墻式，外貼琉璃瓦。泵房安裝手動吊車和開關控制設備。

2.6變電設計

本次設計對外線10 kV線路及變電設備進行新建或新配置。從水庫旁10 kV導線LGJ-35“T”接。

根據《泵站設計規范》，主變壓器容量按式(3)計算：

(3)

式中：S為主變壓器容量，kVA;P1為電動機額定功率，為15 kW;P2為照明等用電總負荷，取10 kW;n為電動機效率，取0.79;cosφ為電動機功率因數，取0.8;K2為照明同時系數,取1;K1為電動機負荷系數，K1=P3/P1·K3，K3為修正系數，取1;P3為水泵軸功率，取12 kW。

可計算得S=28.99 kVA,選擇配備變壓器為30 kVA。變壓器系列為S11系列[5]。提灌站主接線方式采用主變壓器經過跌落式熔斷器及隔離開關與電網相連接，隔離開關除作為檢修時隔離電源的設備外，還用來接通、斷開空載變壓器。變壓器二次側經由自動空氣開關與控制柜母線排相連接。

3提灌站運行管理

第一，實行分級管理。以“分類定性、屬地管

轄、分級負責”為原則，實行分級管理。個體、私營提灌站，實行自主管理；村民小組內的提灌站由村民小組確定管理主體；跨村民小組的站由村委會確定管理主體；跨村的站由鄉(鎮)政府確定管理主體；跨鄉(鎮)的站由縣(區)政府確定管理主體。機電提灌設施的維修、管護、作業均遵循分級管理原則。

第二，優化管理體制。在有利于為農民服務和提灌站發展的情況下，按照“自愿、公開、公正、公平”的原則，根據提灌站裝機容量、灌溉面積大小等情況，選擇農村集體經濟組織民主管理、專業合作社或者用水協會管理，承包、租賃、拍賣、股份合作等靈活多樣的經營管理形式，實行差異化經營管理，強化具體承擔提灌站管理任務的組織或者個人的責任。

第三，倡導集中經營。集體經營的提灌站可成立灌區委員會或者專業合作社、用水協會，根據需要采取直接經營、租賃經營或承包經營；在山區農村飲水安全項目輸水管道設計中[6]，對于有穩定灌溉面積、年運行時間長、正常年景靠提水收費能維持運行并略有盈余的保本微利型提灌站，可推行租賃承包經營或拍賣經營權；對灌溉面積小、年運行時間短、無法實行保本經營的保障型提灌站，應以實行用水協會、鄉鎮、村組民主管理，及聘任負責制為主。

4結論

為了進一步優化提灌站運行管理，達到小型提灌站經濟運行、科學管理、高效節水的目的，必須要結合貴州山區實際地質情況，對灌區結構進行優化布局，體現出小型提灌站結構改造的發展趨勢。同時，從經濟戰略決策出發，為山區設計出更為科學的提灌站管理模式，共同加快區域供水資源調度與發展。

參考文獻：

[1]住 房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.防洪標準：GB 50201-94[S].北京：中國標準出版社,1994.

[2]黃建和,陳肅利,汪洪.水利水電工程等級劃分及洪水標準：SL 252-2000編制概要[J].水利技術監督,2000(6):13-15.

[3]張元華.淺丘陵地區小型提灌站的節能改造[J].農機科技推廣，2015,12(8):46-47.

[4]劉清奎.國家標準《泵站設計規范》編制動態[J].水利水電標準化與計量,1994(4):41-42.

[5]肖殷.貴州山區農村某供水工程節能改造設計[J].農業與技術，2014,34(6):64-66.

[6]肖殷.淺談貴州山區農村飲水安全項目長距離PE重力輸水管道設計與施工技術要點[J].農業與技術，2014,34(7):38-39.

作者簡介：程孝昆(1974-),男,高級工程師,主要從事水利工程規劃設計和建設管理工作。

中圖分類號：F323.213

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)06-0090-02