【正文】 計流量的確定 9 灌溉泵站設(shè)計流量的確定 (1)無調(diào)蓄容積，直接灌溉的灌區(qū) 對無調(diào)蓄容積，利用干渠作為直接灌溉的泵站，其設(shè)計流量按作物生長期內(nèi)用水高峰段各種作物所需的水量確定。 對小型泵站，常以干旱無雨作物需水量最為緊迫時的一次用水量作為灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 。如泵站能解決５ ~10 年一遇的旱情，即 100 年中有 80~90 年的灌溉用水可以得到保 證，其灌溉保證率為： p=(80~90)/100=80~90%。 遼寧平原 5 年一遇 3 日暴雨， 3 天排至作物耐淹水深（ 130~170mm）。蔬菜田當(dāng)日暴雨，當(dāng)日排出。 安徽巢湖、蕪湖、安 慶地區(qū) 5~10 年一遇 3 天暴雨， 3 天排完排至作物耐淹水深。 對于具體 有調(diào)蓄容積的排水系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)調(diào)蓄容積的大小，采用較長歷時的設(shè)計暴雨或采用一定間歇期的前后兩次連續(xù)暴雨作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其排空調(diào)蓄容積的時間，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯晏匦裕y(tǒng)計分析兩次暴雨的間歇天數(shù)確定。因此，排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以澇區(qū)發(fā)生一定重現(xiàn)期的暴雨不受澇、漬為準(zhǔn)。如表 21 所示。因此，對小型泵站進行必要的設(shè)計和計算是非常重要的。 電氣設(shè)計 包括一次主接線和二次接線以及電氣設(shè)備和高、低壓開關(guān)屏的選型、室外變電 設(shè)計、防雷設(shè)計、接地設(shè)計和室內(nèi)配電設(shè)計。 (4)壓力水箱及出水池結(jié)構(gòu)設(shè)計。必須進行下列計算 : ① 出水管道布置及并聯(lián)方式。 ③電機房的結(jié)構(gòu)設(shè)計；包括電機層樓板、電機梁、框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在不 能滿足穩(wěn)定要求時， 6 必需對機房內(nèi)設(shè)備布置進行調(diào)整或?qū)C房尺寸進行修改。 (3)壓力水箱設(shè)計： 包括壓力水箱的結(jié)構(gòu)型式、平面尺寸、高度等。 (2)前池的設(shè)計：主要確定前池的寬度、擴散角、長度、底坡、翼墻型式及前池冒水孔、反濾層的尺寸和型式等。 (6)機房各部分高程的確定：包括水泵、電機安裝高程；機房底板、水泵梁、電機梁、地面、屋面大梁、進出水池等各部分高程。在小 型泵站中，一般以拍門斷流方式為好。對擔(dān)負多種功能的泵站，還應(yīng)確定實現(xiàn)各種功能的方案和方法。設(shè)計應(yīng)保證施工簡單、方便，且工程投資較少。在工程布置上不得不采用側(cè)向進水時，在設(shè)計中應(yīng)盡量延長側(cè)向進水口與水泵的距離，并采取一定的導(dǎo)流措施。 （ 3）泵型的選擇要充分考慮泵站的用途和工作性質(zhì)。 1． 3 小型泵站的設(shè)計原則 一般小型泵站的設(shè)計應(yīng)本著下列原則進行： （ 1）總體布置應(yīng)合理，特別是排灌結(jié)合或自排、自引與提水相結(jié)合的泵站以及閘站結(jié)合的泵站，在布置上應(yīng)力求緊湊，充分利用建筑物進行調(diào)節(jié)。堤身式泵站是利用機房直接擋水，機房后墻即為出水池墻，這種型式由于出水管道短，在小型混流泵站和軸流泵站中采用較多。按泵站基礎(chǔ)分，有分基型、共基型、塊基型泵房；按泵室是否有水分，有干室型和濕室型；按其進水方式，又有開敞式、封閉式、流道式、涵洞式進水等；按其出水方式，又有開敞式出水、壓力水箱出水等型式；按泵軸的安裝方向，有立式、臥式、斜式之分；按機組布置方式分，有單列、雙列、交叉布置等型式；按機房的形狀分，有矩形、圓形、外弧形、內(nèi)弧形、六角形、折線形等區(qū)分；在土建結(jié)構(gòu)型式上，又有框架式、墩墻式、拱墻式、樁基式等泵站類型；在機組安裝位置上，又有落井、半落井、潛沒式、移動式之分；在泵站樞紐布 置上，又有單排、單灌、排灌結(jié)合和排、灌、自排、自引多功能結(jié)合以及閘站結(jié)合等多種型式。考慮到城市用地緊張，低揚程潛水電泵也是一種可供選擇的泵型。泵站擔(dān)負著抽排內(nèi)水的重要任務(wù)。由于山丘區(qū)的耕地多集中于崗坡，提水揚程多在 50m 以下，一般通過建二級或二級站多級提水上山，泵型多為雙吸式離心泵，單級揚程在 10~30m 左右。山丘崗地，由于塘庫少，被復(fù)差，大雨蓄不住，水土流失嚴重，灌溉水源普遍不 足，這些地區(qū)多通過建泵站多級提水灌溉。旱時需提水以補水源，澇時則需提水外排。因此，除需建泵站提水外，同時還需開發(fā)地下水，發(fā)展井灌，以補充地面徑流之不足。 （ 2）平原地區(qū)：主要集中于山東、江蘇、浙江、廣東、遼寧、河 北、上海、天津等沿海地區(qū)及內(nèi)地湖北、湖南、黑龍江等省沿江、河、湖泊地區(qū)。建站中，多以低揚程排澇站為主，排灌降結(jié)合，有的也建有單灌站。當(dāng)暴雨時，內(nèi)澇普積，外水壓境，外水位常接近或高出地面無法自排。/s 以下、泵的口徑不超過 500mm 的泵型及單級揚程不超過 50m 的泵站。同時，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，泵站已從單一的農(nóng)用排灌發(fā)展到工業(yè)、交通、電力、船舶、城市供排水及防洪等國民經(jīng)濟的許多重要部門。機電設(shè)備是由作為核心設(shè)備的水泵及其配套的動力機、傳動裝置、管道系統(tǒng)、電氣控制設(shè)備和相關(guān)的輔助設(shè)備所構(gòu)成。配套土建工程包括泵房及上部結(jié)構(gòu)，進、出水建筑物及其配套的控制涵、閘等。 從總的方面分類，根據(jù)泵站的用途、規(guī)模、泵型或動力類型的不同，泵站有其不同的名稱。 . 3 不同類型地區(qū)泵站的特點 根據(jù)不同類型地區(qū)的特點，其所建泵站無論是泵型還是泵站的型式都體現(xiàn)出不同的特點。在天旱時，外水位往 往低于地面不能引灌。其泵型一般采用低揚程軸流泵和圬工泵，凈揚程平均在 3m 以下。廣布于黃、淮、沂、沭、泗 3 和長江、珠江、黑龍江等河道的中下游。泵站的型式一般有兩種，一種為補水站，起調(diào)節(jié)水量、補充水源的作用；另一種是灌溉站，提取內(nèi)部溝河蓄水，進行抗旱灌溉。因此，在建站時，往往引、蓄、排、降多功能相結(jié)合。在一些攔蓄條件較好的山丘區(qū)，庫塘較多，機電排灌主要任務(wù)在于提水以補充地面徑流蓄水的不足，提高灌溉保證率。少數(shù)高揚程泵站使用單吸式離心泵，單級揚程可達 50m以上。由于城市防洪揚程較低，且所需流量大，要求能在短時間內(nèi)及時排除積水，降低內(nèi)水位。在設(shè)計選型中，這類泵站應(yīng)主要考慮工作的可靠性，確保機組能安全運行。按照小型泵站的布置型式，有堤身式和堤后式兩種。這種布置型式由于出水池與機房聯(lián)為一體，因此在出水池位置較高時，出水池通常均建于回填土上。 （ 2）在泵型的選擇上應(yīng)力求使泵站設(shè)計揚程與水泵額定揚程相一致，且滿足灌溉與排水流量的要求。對那些年工作時間較長的灌溉和補水泵站應(yīng)選擇高效區(qū)范圍寬 , 且效率高、汽蝕性能好的泵型。 （ 5）出水池的設(shè)計應(yīng)盡量避免急彎而引起水流撞擊、壅高。 小型泵站的設(shè)計步驟 資料搜集 包括興建緣由、設(shè)計流量、水位組合、地質(zhì)資料、地形狀況、水文、氣象資料、交通狀況、電源情況以及對設(shè)計的一些特殊要求等。 輔助設(shè)備的布置方案 包括真空泵的布置；起重設(shè)備的布置；攔污方式；傳動計算；進出水管道直徑和管道材料、管道附件（閘閥、逆止閥等）的確定等。 (3)機房布置：包括機組布置、管路布置、檢修間及主要配電設(shè)備和輔助設(shè)備的布置。 水泵工況點核核 根據(jù)最后確定的管道及附件布置，計算管路局部損失和沿程損失，并確定水泵工作點。 (3)進水池的設(shè)計：主要確定進水池的型式、寬度、長度、進水管喇叭口懸空高、淹沒深度、進水池后壁型式和形狀、管口至后壁的距離以及攔污設(shè)施等。 (4)泄水建筑物設(shè)計： 對排澇或排灌泵站還需考慮泄水建筑物部分的布置和尺寸確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計。在地基應(yīng)力不能滿足要求時，應(yīng)對地基處理方法進行設(shè)計。 ④房屋設(shè)計：包括屋頂、屋面大梁、磚墻、腰箍、立柱、行車梁等結(jié)構(gòu)計算。 ②經(jīng)濟管徑選擇。 (5)壓力涵洞設(shè)計。 以上所給出的步驟，根據(jù)所設(shè)計的泵站的規(guī)模和泵型而不盡相同。 7 第 2章 小型泵站設(shè)計參數(shù)的確定 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 防洪、排水、灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，是確定泵站工程規(guī)模大小的重要依據(jù)，一定要根據(jù)國民經(jīng)濟的發(fā)展水平和經(jīng)濟效益確定。 表 21 泵站工程水工建筑物防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 建筑物級別 1 2 3 4~5 洪水重現(xiàn)期（年） 正常運行 100 100~50 50~20 20~10 非常運行 500 200 100 50 對一般小型泵站按 4~5 級建筑物考慮，按 10~20 年一遇的洪水設(shè)計，按 50 年一遇的洪水校核。其暴雨重現(xiàn)期應(yīng)進行經(jīng)濟比較確定。 各地區(qū)所采用的暴雨重現(xiàn)期、排澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如表 22 所示。 8 江蘇水網(wǎng)圩區(qū) 大于 10 年一遇 日雨 200mm， 2 天排出 (雨后一天排出 )。 廣東珠江三角洲 5~10 年一遇 24 小時暴雨 2 天排至作物耐淹水深（ 200~300mm）。 灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 灌溉設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是確定灌溉泵站裝機容量的重要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)灌區(qū)水土資源、水文氣象、作物組成以及工程效益、灌溉成本等情況等合理確定。灌溉設(shè)計保證率 p，對缺水地區(qū)，以旱作物為主采用 50~75%，以水稻為主采用 70~80%；對于豐水地區(qū)，以旱作物為主采用 70~80%，以水稻為主采用 75~95%。對旱作物區(qū)，一般以播前灌水定額為依據(jù)（ 50~60m3/畝）。泵站設(shè)計流量按下式計算： ?TtmAQ 3600?? （ 22） 式中 Q— 灌溉設(shè)計流量（ m179。對于有防滲措施的渠道，渠系水利用系數(shù) η 1 可按下式計算： η １ =η +α（１ η） （ 23） α — 渠道采取防滲措施后減少滲漏的百分數(shù)，與防滲所采用的材料有關(guān)。全區(qū)土壤均為粘壤土。一般水稻生育期每晝夜耗水 6~10mm，孕穗開花期每晝夜耗水 10~15mm，取稻田苗期每日耗水深為 8mm。/s (2) 有調(diào)蓄容積的灌區(qū) 在山丘地區(qū)，以塘壩水庫蓄水灌溉為主，在水庫蓄水量不足時，應(yīng)根據(jù)水庫塘壩調(diào)蓄容量的大小，適當(dāng)削減設(shè)計流量。/s (3)灌溉模數(shù)法 如果灌區(qū)作物組成不易確定以及在泵站初步設(shè)計時，可根據(jù)不同地區(qū)歷年中灌溉工程的統(tǒng)計資料，按下式計算設(shè)計流量。 綜上所述，灌溉設(shè)計流量應(yīng)根據(jù)灌溉面積、作物組成、灌水定額 、每次灌水延續(xù)時間及渠系水利用系數(shù)進行計算，同時要加強各級渠道防滲措施，以提高渠系水利用系數(shù)。但備用機組流量（包括加大流量）不應(yīng)該超過灌溉設(shè)計流量的 20%。該水位是確定泵站機房等具有防洪要求的防洪墻及電機層高程的依據(jù)，是保證泵站安全所必需的水位。設(shè)計水位是計算水泵設(shè)計揚程的依據(jù)。如確定偏高，不僅會給機組運 行造成困難，還會造成水泵汽蝕、振動；但如確定偏低，將使泵站挖深增加，加大工程投資。該水位是確定出水池高程的依據(jù)。有通航 要求的河道應(yīng)以設(shè)計通航水位進行校核。該水位是確定水泵最低揚程和確定出水管口高程的依據(jù)。 最低揚程 排澇泵站按出水池最低運行水位與進水池設(shè)計水位或最高運行水位之間的水位差計算；灌溉泵站按出水池最低運行水位與進水池設(shè)計水位或最高運行水位之間的水位差計算。/s)。表中所述各項水位均為推算至泵站進出水池的水位。為了便于選用，把各種不同類型的水泵按其尺寸大小、揚程、流量、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)型式等，分別編成不同的型號。拼音字母后面的數(shù)字表示該泵的性能參數(shù)，如比轉(zhuǎn)速、揚程（ m）、流量（ m3/s）、葉輪級數(shù)等。 常用葉片泵主要分類如下。 混流泵 (1)臥式泵：如 HB、 HW 型。 （ 3） 斜式：如 ZXB型、 ZXQ 型。 15 （ 2） 簡易長軸泵：如 J 型、 TJ 型、 NJ 型 潛水泵 （ 1） 小口徑：如 JQ 型、 NQ 型、 QSB型、 QS 型。 水輪泵 (1)單級：如 AT 型。目前， B型離心泵已有 17 個基本型號和 22 種變型型號，具有小流量、高揚程特點，適用于丘陵山區(qū)等小型灌區(qū)提水之用。雙吸離心泵規(guī)格品種比較齊全，每個品種又有不同車削直徑的葉輪可以調(diào)換。 S（ Sh）型泵從傳動方向看水泵是逆時針方向旋轉(zhuǎn)，從水泵進水口向出水口方向看聯(lián)軸器位于泵的右側(cè)。目前， S 型泵口徑從 150mm 到 500mm，共有 21 種 42 個規(guī)格，最高揚程達 125m，最大流量達 m3/s。 SA型雙吸泵結(jié)構(gòu)與 S 型基本相似，效率較高，一般在 80~92%之間。 雙吸式離心泵除臥式安裝外，根據(jù)需要也可以設(shè)計立式安裝的形式。根據(jù)需要，葉輪 2~10 級，揚程 14~600m，也有高達 1000m 以上的。揚程適中，流量較大，高效區(qū)范圍寬，功率曲線較為平坦。它的發(fā)展將部分取代離心泵和軸流泵，有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。 目前 HBC 和 HB 型泵口徑從 150~650mm（ 6~26 英寸 )。目前 HW 型混流泵已有 8 種口徑 22 個品種，口徑 300~700mm，揚程分為 5m、 8m、12m 三個檔次，供不同揚程地區(qū)選用。其口徑從 300~800mm。傳統(tǒng)為解決在水位變化幅度較大的河流 17 取水的泵站電機受淹問題，是將電機層設(shè)置在最高洪水位之上，通過長軸與安裝在水泵層的泵軸聯(lián)結(jié)，長軸及中間軸承易出故障，給運行管理帶來諸多的不便。潛水泵可以將泵站噪聲級從 8590dB(A)下降到 75dB(A)以下，特別適合建設(shè)在城市的排澇、污水泵站使用； (3)需要保持地面風(fēng)貌的場合。 安裝形式 小型泵站潛水泵機組布置根據(jù)其安裝形式可分為：固定式 、 移動式 和閘站結(jié)合 式潛水泵站。 (2)移動式潛水泵站 移動式潛水泵站總體布置應(yīng)根據(jù)泵站使用要求，以及機組與水工建筑物的關(guān)系確定。 移動式潛水泵機組有專用配套的廠房及水工建筑物，其總體布置同固定式潛水泵站。泵站不運行 18 時，可將機組吊出水面統(tǒng)一管理、維護。對于平原湖區(qū)，通常通過同一泵站進行排水和灌溉。 整體調(diào)頭潛水泵