多功能泵站在小型農田水利中的應用

張 闖，袁新明

（揚州大學，江蘇 揚州 225000）

0 引言

在沿海地區，由于地勢低洼，在多雨或干旱季節，一些農田容易受到旱澇、鹽堿漬的影響，灌排矛盾相當突出，解決該問題需要改善灌排功能[1～3]。對于低洼地區，為解決灌排問題，一般采取建設灌排兩用的多功能泵站，但此多功能泵站一般只能解決灌水和排水兩種問題[4]。在2017 年淮海農場農田水利專項工程建設中，針對項目區灌排矛盾這一問題，提出并設計了一種自灌、自排、抽灌、抽排的多功能泵站。本文對該區域的農田規劃和多功能泵站運用進行分析探討。

1 概況

在2017 年淮海農場農田水利專項工程建設中，淮海農場的一分場5 大隊有一塊圩區，總面積0.22 萬畝，其中耕地面積0.17 萬畝。一分場5 大隊灌排矛盾比較突出，當遇到旱季或雨季時，容易形成旱災或澇災，故要對此區域的渠網布局和田地進行重新規劃。

該區域原有的現狀圖見圖1。該區域北至中八灘河，南至二支渠，東、西至原有土溝。在中八灘河上有一老泵站，中八灘河南側原有一條中溝、一座涵閘，且在原有土溝的南側為一片雜地，該區域農田周圍有一封閉的中溝作為排溝；在二支渠的北側原有一防滲渠和中溝，并有兩座閘和一過路涵；在田間分布著農渠與農溝；在農田中間，有一南北走向的5 大隊引水河，輸送由泵站抽灌的來水。5 大隊的地面高程為1.2 m，防滲渠頂高程為2.2 m。

原項目區有許多不足之處：第一，該田塊位于二支渠的末端，水位低流量小，很難滿足自流灌溉的要求；第二，5 大隊引水河是一條斷面大的土渠，長1.2 km，水流損失大；第三，5 大隊的北側比南側高10 cm～20 cm；第四，老泵站陳舊老化，原有涵閘破舊且阻水，嚴重影響灌排功能；第五，該項目區深受鹽堿漬的影響，地下水位較高，需要降漬。

圖1 一分場5 大隊現狀圖

原有泵站工作運行方式為灌溉：若二支渠中有足夠的水時，一般是將二支渠中的水通過閘輸送到二支渠北側的防滲渠中，然后通過農渠進行灌溉；若二支渠的水位較低時，故從中八灘河抽水，通過5 大隊引水河，將水南下輸送到5 大隊南側的防滲渠中，然后通過農渠進行灌溉田。排水則是通過各農溝，由南向北排至5 大隊北側的排水溝，或者排入周邊封閉的中溝。

2 項目區規劃

由于5 大隊的老泵站只能抽灌抽排兩種功能，且老泵站年久失修，地涵老化，為了滿足該項目區的灌排需求，拆建原有泵站，新建一多功能泵站，滿足自灌、自排、抽灌、抽排等功能。同時也對項目區進行重新規劃，調整渠網布局，完善灌排系統。調整規劃后的規劃圖見圖2。

圖2 一分場5 大隊規劃圖

一分場5 大隊調整規劃后，拆除中八灘河上的老泵站，新建一多功能泵站；中八灘河南側新建一條防滲渠；在防滲渠兩端各建一座溢流閘，防止河水漫渠；將防滲渠南側的雜地改建為耕地，增加40 畝新耕地；該區域農田周圍是一封閉的中溝；在田間分布著農渠與農溝；在農田中間為一南北走向的5 大隊引水河；在農田中間的各農溝農渠的端處，新建農溝排水涵和農渠進排水涵。

項目區重新規劃和建設后的灌排系統達到了以下功用：

1）自灌。當中八灘河水位較高時，中八灘河的水通過該泵站進入泵站南側新建的防滲渠，分別由東西兩側的防滲渠流入農渠中，實現自灌；并且當二支渠水位較低缺水時，可通過多功能泵站將中八灘河中的水自流到二支渠中。

2）自排。農溝中的水，既可以向北排出，也可以向南排出，匯入中溝中，然后可通過新建多功能泵站，將水排入中八灘河內。

3）抽灌。當中八灘河水位較低時，可以通過泵站進行抽水灌溉；或者二支渠有足夠的水量時，將其輸送到5 大隊引水河中，再通過多功能泵站抽取5 大隊引水河中的水進入5 大隊北側新建的東西向防滲渠中，然后再流入農田中的各農渠，進行灌溉；當干旱時，二支渠和中八灘河中都沒有充足的水量時，可以由泵站抽取農溝匯入到中溝的回水進行抽灌。

4）抽排。當雨季來臨，外河水位較高時，農田排水通過農溝匯入中溝里后，再由多功能泵站抽至中八灘河中，緩解澇災。

3 灌排流量計算

3.1 排澇流量

根據《灌溉與排水工程設計標準》[5]，排澇流量可按以下公式進行計算：

式中：Q 為設計流量，m3/s；qP為綜合設計排澇模數，m3/s·km2；A為泵站排澇面積，km2。

經計算，多功能泵站計算流量和設計流量見表1。

表1 多功能泵站計算流量和設計流量表

3.2 灌溉流量

項目實施后，渠系水利用系數取0.7，田間灌溉水利用系數取0.95 則所需要灌溉流量按以下公式進行計算：

式中：Q 為設計流量，m3/s；q 為灌水率，m3/s·萬畝；A 為泵站控制灌溉面積，km2；η 為灌溉水利用系數，η=ηsηf=0.7×0.95=0.66。

經計算，多功能泵站計算流量和設計流量見表2。

表2 多功能泵站計算流量和設計流量表

4 泵站的結構與功用

經計算，該泵站選用800ZLB-125 軸流泵1 臺，葉片安放角-2°，單臺水泵配用電機功率為80 kW，水泵流量1.5 m3/s，水泵揚程2.78 m，效率84.0%，轉速為585 r/min。

泵站坐落于中八灘河旁邊的中溝上，采用雙層泵室結構，用于連接中八灘河與防滲渠、中溝和5 大隊引水河，構成了一水流交匯相通的樞紐。

泵站的平面布置圖、剖面圖、側視圖分別見圖3、圖4、圖5。

圖3 泵站平面布置圖（尺寸單位：cm）

圖4 泵站剖面圖（尺寸單位：cm）

圖5 泵站側視圖（尺寸單位：cm）

4.1 泵站的結構布置

該多功能泵站位于中溝上方，采用上下層雙層泵室封閉式結構，泵房位于泵室的上方，泵站正身采用鋼筋砼結構，泵站沿中溝方向各設1 個底孔（凈寬3.0 m），控制閘門為5、6。底板順水流方向長為9.0 m，垂直水流向寬3.8 m，底板底高程-2.60 m，底板面高程-2.10 m，泵墩頂高程3.00 m。

4.2 泵站的功用

1）自灌：當中八灘河水位較高時，可以先關閉閘門1，然后打開閘門3、4，最后打開閘門2，使水流通過上層泵室，進入新建防滲渠中，然后流向農田中各農渠，進行灌溉；當二支渠水位較低需水時，關閉閘門2、5、6，打開閘門1，最后再打開閘門7，使中八灘河中的水通過泵室下層，自流進入二支渠中。

2）抽灌：當中八灘河水位較低，二支渠缺水時，可以關閉閘門2、5、6、7，打開閘門1，使水流就入下層泵室，然后打開閘門3、4，通過軸流泵抽水進入上層，使水流進入新建防滲渠，然后流向農田中各農渠進行灌溉；當中八灘河水量不足，且二支渠有水時，可以引二支渠的水進入五大隊引水河中，關閉閘門1、2、5、6，然后打開閘門7，使水流進入泵室下層，然后打開閘門3、4，再通過軸流泵抽水至上層泵室，使水流進入新建防滲渠，然后流向農田中各農渠進行灌溉。

3）自排：當雨季來臨，內水位增高且高于中八灘河的水位時，各農溝的水流到中溝里，關閉閘門2、3、4、7，再打開閘門1，然后打開閘門5、6，使水流通過泵室，流入中八灘河中。

4）抽排：當外河水位較高，水流自排不出去時，可先關閉閘門1、3、4、7，然后打開閘門5、6，使水流進入泵室下層，再打開閘門2，通過軸流泵抽水至泵室上層，將水排出至中八灘河內。

5）回水抽灌：當中八灘河和二支渠在干旱季節水位很且低缺水的的情況下，可抽回水進行灌溉。即先關閉閘門1 和閘門7，然后關閉閘門2，再打開閘門5、6，使農田中回水通過中溝進入泵室下層，然后打開閘門3、4，通過軸流泵抽水至泵室上層，使水流進入新建防滲渠，然后流向農田中各農渠進行灌溉。

5 結語

對一分場5 大隊進行規劃后，改變了渠網布局，形成一個新的灌排體系。新建的多功能泵站實現了自灌、自排、抽灌、抽排的多種功能，實現一泵多用，滿足了灌排需求，節約資金，并提高了經濟效益，為農田增產和經濟發展打下了基礎。