郟縣煙草泵站提水方案分析

□李　颯　□牛國強（河南省水利勘測設計研究有限公司）

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郟縣煙草泵站提水方案分析

□李颯□牛國強（河南省水利勘測設計研究有限公司）

摘要：提水工程是引（輸）水、調水工程中常見的工程類型，提水方式和泵站布置也都各有特點。文章結合實際工程案例，通過對各提水方案的優缺點進行分析、論證，最終選定合理的提水方案。希望文章能夠給經常做提水工程的同行們帶來有益的參考。

關鍵詞：泵站；提水工程；方案

1前言

隨著經濟社會的快速發展，水資源作為戰略性要素資源的重要性日益顯現。但現實中由于受特殊的自然、地理環境，水資源的賦存條件等因素影響，需要采取工程措施對有限的水資源進行合理調配，才能使寶貴的水資源發揮更大的利用效率和效益，更好的支撐經濟社會的可持續發展。而提水工程是引（輸）水、調水工程中常見的工程類型，為充分、高效、低成本地利用好有限的、寶貴的水資源，通過對項目中的工程背景和提水特點的進行分析，擬定出中常見的提水方案，并對其進行分析，選定因地制宜、經濟合理的提水方案。

2工程概況

本提水工程位于平頂山市郟縣，農業以種植小麥、玉米等糧食作物為主，經濟作物主要是煙葉、蔬菜、瓜果。縣內水利工程主要分布于北部丘陵區、汝河北岸平原區及汝河南岸平原區，而廣闊渠以北地勢較高的丘陵、崗地可用水利工程較少，地下水埋藏較深、不宜開采，區域農作物常年處于“望天收”境況。為解決郟縣廣闊渠以北地勢較高的丘陵、崗丘區的農業缺水問題，通過在北汝河新建橡膠壩，抬高廣闊渠渠首引水水位，同時利用現狀廣闊渠作為輸水通道，在廣闊渠沿岸趙寨村、張臨渠村附近分別設分水閘、節制閘及提水泵站，通過提水管道提水至廣闊渠以北的丘陵、崗丘缺水地區，以解決本區域的農田灌溉問題。

依據區內自然特點、經濟狀況、農業種植結構、可用水量、灌溉面積及灌溉方式，對灌區進行水量平衡計算分析。在充分利用當地水資源和北汝河水的條件下，可滿足0.17萬hm2的農業灌溉用水需求，其中：趙寨泵站覆蓋灌溉區0.10萬hm2；張臨渠泵站覆蓋灌溉區0.07萬hm2。趙寨灌溉區、張臨渠灌溉區通過廣闊渠引水流量分別為0.56 m3/s、0.42 m3/s。

3提水方案分析

3.1提水方案擬定

趙寨泵站位于廣闊渠入北汝河口上游180 m處，泵站處地面高程為145.30～146.70 m。趙寨灌溉區內最高處位于上丁村東部崗地上，高程為298.85 ～299.32 m。趙寨泵站至上丁村輸水線路長為11.43 km，凈揚程154 m。

張臨渠泵站位于廣闊渠距入北汝河口6.52 km處，泵站處地面高程為144.38～145.98 m。張臨渠灌溉區內最高處位于天成洼村南部崗地上，高程為261.31～262.70 m。張臨渠泵站至天成洼村輸水線路長為4.33 km，凈揚程118 m。

兩個灌溉區中趙寨區、張臨渠區設計灌溉面積均超過0.07萬hm2，最大提水高度均超過100 m，由于揚程較高，提水方案直接決定提水工程的投資規模和工程建成后的泵站運行、維護、能耗等費用，為了使提水工程投資合理、技術可行、運行經濟、維護方便，應對多種提水方案進行比較。

在同一灌溉區灌溉面積和灌溉天數相同的條件下，對趙寨灌溉區、張臨渠灌溉區泵站提水工程考慮以下四種提水方案并進行方案比較。

方案一：不分級提水，泵站設在廣闊渠分水閘后，單管輸水，泵站內設一組工作水泵，提水時一次加壓至灌溉區內的崗地蓄水池，灌溉時從輸水線路末端崗地蓄水池自流至灌溉區內田地；

方案二：分段、分時提水，泵站設在廣闊渠分水閘后，單管輪灌，泵站內設兩組不同揚程的水泵，通過叉管分別連至輸水干管上，提水時根據灌溉田地的高程，啟動相應揚程的水泵工作，在輸水線路中部和末端分別設一級蓄水池和崗地蓄水池，灌溉期間分段供水，輸水線路中部一級蓄水池和輸水線路末端崗地蓄水池不同時灌水；

方案三：分段、同時提水，泵站設在廣闊渠分水閘后，采用雙管獨立提水，泵站內設兩組不同揚程的水泵，在輸水線路中部和末端分別設一級蓄水池和崗地蓄水池，灌溉期間分段同時供水，一級蓄水池和崗地蓄水池可同時灌溉田地；

方案四：分級提水，在廣闊渠分水閘后和輸水線路中部一級蓄水池后分別設一、二級泵站，單管接力提水，崗地蓄水池的水通過一級蓄水池和二級泵站加壓供水至崗地蓄水池。

3.2提水方案比較

方案一：不分級提水，該方案的優點為蓄水池、泵站、機組、管線等各項設施數量較小，工程布置簡單，占地較小，運行管理簡便；缺點為一次加壓提水，對于片區地勢較低的下段不必要提水過高，易形成能源浪費及運行不經濟的情況。

方案二：分段、分時提水，泵站設在廣闊渠分水閘后，由于揚程相差較大，故采用不同機組提水，水泵后管道通過叉管和主輸水管連接，采用單管輸水，在輸水線路中部和末端各設一級蓄水池和崗地蓄水池，由于受灌溉時節限制，灌溉期間一級蓄水池和崗地蓄水池分時段灌水。該方案的優點為一條輸水管線，分段提水較節能，機組集中于一座泵站廠房內，占地較省、管理較簡便；缺點為一級蓄水池與崗地蓄水池庫容均較大，占地較多，工程量較大，灌溉不同區域需切換相應揚程的水泵。

方案三：分段、同時提水，泵站設在廣闊渠分水閘后，采用兩型機組、雙管獨立同時提水，在輸水線路中部和末端分別設一級蓄水池和崗地蓄水池，灌溉期間上、下段灌區可同時灌水。該方案的優點是分段提水較節能，一級蓄水池與崗地蓄水池庫容較小，總庫容與方案一相同，泵站廠房占地較省、運行管理較簡便；缺點是輸水線路下段為雙管布置，涉及臨時占地較多。

方案四：分級提水，在廣闊渠分水閘后和輸水線路中部一級蓄水池后分別設一、二級泵站，崗地蓄水池通過二級泵站及一級蓄水池加壓供水。該方案的優點是一條輸水管線，分級提水較節能，一級蓄水池與崗地蓄水池庫容較小，總庫容與方案一相同；缺點是需設兩座泵站廠房，土木工程、占地較多，運行管理較復雜。方案一至方案四特性見表1。

3.3提水方案選擇

從工程布置上，方案一只設一座提水泵站，2臺機組（容量2×710 KW），一條輸水管線，設一處蓄水池；方案二設一座提水泵站，4臺機組（容量2×400 KW/2×710 KW），一條輸水管線，在管線中部階地和末端崗地分別設一大、一小兩座蓄水池；方案三設一座泵站，4臺機組（容量2×250 KW/2×355 KW），兩條輸水管線，在管線中部和末端分別設一大、一小兩座蓄水池；方案四設兩座泵站，每座泵站設2臺機組，機組容量分別為2×500 KW/2 ×132 KW，一條輸水管線，在管線中部和末端分別設一大、一小兩座蓄水池。由此可以看出，方案一工程布置最簡單，方案二、方案三工程布置較方案一復雜。方案四在四個比選方案中最復雜。

從運行管理上，方案一灌溉時直接由一級泵站提水至崗地蓄水池內，然后由田間管道輸送至灌區耕地，運行操作簡單；方案二灌溉時先由泵站提水至一級蓄水池或崗地蓄水池內，輪流灌溉各自控制范圍內的田地內。由于兩級蓄水池揚程不同，須根據供水目標對泵站不同機組進行相應的操作；方案三灌溉時由于采用了兩條不同的輸水管線，可同時開啟不同揚程的機組，同時提水至相應蓄水池并進行灌溉且不受時間限制；方案四灌溉時先由一級泵站提水至二級泵站處一級蓄水池內，然后二級泵站同時提水至崗地調節池，運行操作復雜。此外，方案四由于新建兩處泵站，需配置運行管理人員較多，設備年運行費較前三個方案高。

表1　各比選方案特性表

從工程投資效益分析，四方案中方案二土建工程部分投資較大；方案四涉及管理人員工資、設備運行費用較多；方案一每年運行電費最多，其他三個方案每年運行電費基本持平。對運行期25年的投資效益進行計算，在滿足灌溉目標的前提下，方案四總費用最多，方案三總費用最少。各方案投資對比情況見表2。

表2　分級提水方案投資對比情況表　單位：萬元

綜合考慮建筑物工程布置、設備運行管理及投資效益等方面進行分析，推薦采用方案三，即分級提水，泵站設在廣闊渠分水閘后，采用雙管獨立提水，在輸水線路中部和末端分別設一級蓄水池和崗地蓄水池，灌溉期間一級蓄水池和崗地蓄水池同時提水且同時灌水。

4結語

提水工程作為引（輸）水、調水工程中常見的工程類型，是水利設計工作者經常接觸的工程類型。滿足提水要求的提水方式和工程布置也是多種多樣、各有特點。只有熟悉工程所在地的水環境，因地制宜地進行分析，才能制定出合理的提水方案。

（責任編輯：趙鑫）

中圖分類號：TV671

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0120-02

作者簡介：李颯（1981-），男，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。

收稿日期：2016-04-28