王圪堵水庫(kù)下游雷惠渠灌區(qū)供水方案探討

孫軍平

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安710001)

雷惠渠位于榆林市橫山縣北部的無定河中游右岸，距橫山縣城約25 km，距下游新建的王圪堵水庫(kù)大壩約15 km?，F(xiàn)雷惠渠干渠總長(zhǎng)45 km，設(shè)計(jì)流量4 m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積1.8萬畝，受益3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，受益人口5萬多人。雷惠渠灌區(qū)在王圪堵壩址以上灌溉面積0.8萬畝，壩址以下為1.0萬畝，王圪堵水庫(kù)大壩修建后，上游的0.8萬畝灌區(qū)將被淹沒，不考慮灌溉任務(wù)，壩址下游灌區(qū)的1.0萬畝農(nóng)田尚需灌溉。

水庫(kù)大壩修建后壩址以上15 km長(zhǎng)度渠線臨水側(cè)渠堤大部分位于水庫(kù)浪擊帶范圍內(nèi)，堤面無砌護(hù)，水庫(kù)建成后，在浪擊作用下，土堤局部會(huì)坍塌破壞。要保證雷惠渠的正常運(yùn)行，必須對(duì)位于壩前水庫(kù)正常蓄水位以下的渠堤段進(jìn)行加固改造。經(jīng)布置需加固改造段渠道總長(zhǎng)度11.13 km，估算投資直接費(fèi)為4 960.36萬元，因費(fèi)用較太，所以考慮就近大壩設(shè)泵站從水庫(kù)抽水至壩后雷惠渠，本次重點(diǎn)針對(duì)建抽水泵站方案進(jìn)行探討。

為了保證大壩下游現(xiàn)有1萬畝灌區(qū)設(shè)計(jì)保證率下的供水要求，泵站設(shè)計(jì)主要任務(wù)是:從王圪堵水庫(kù)抽水輸送至壩后右岸現(xiàn)狀雷惠渠中，滿足對(duì)大壩下游現(xiàn)有約1萬畝灌區(qū)的灌溉需要。依據(jù)對(duì)王圪堵水庫(kù)下游灌區(qū)灌溉制度分析，水庫(kù)下游14.6萬畝灌區(qū)最大毛灌溉流量為7.98m3/s，灌水率為0.55m3/s.萬畝，據(jù)此確定雷惠渠下游1萬畝灌區(qū)灌溉流量為0.55m3/s，以此作為設(shè)計(jì)流量確定泵站規(guī)模。

1 泵站方案比選

根據(jù)論證比選，設(shè)計(jì)主要針對(duì)庫(kù)內(nèi)抽水岸坡斜拉式泵站方案和壩后電站尾水池抽水泵站方案做比較。

1.1 庫(kù)內(nèi)抽水方案

該方案采用斜拉自藕式潛水電泵裝置，泵站由引水渠、進(jìn)水池、泵車、坡道、輸水管道、出水池、放水渠、牽引設(shè)備及副廠房等部分組成。

1)基本參數(shù)

泵站設(shè)計(jì)上水位:雷惠渠出水池水位1047.50m。

泵站設(shè)計(jì)下水位:依據(jù)水庫(kù)60年系列徑流調(diào)節(jié)成果分析，灌溉期水庫(kù)水位最高為1 046 m，最低水位為1 027 m。

設(shè)計(jì)流量:0.55 m3/s。

泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程:由于庫(kù)水位變幅較大，計(jì)算所需水泵總揚(yáng)程范圍為:2.0 m～20.8 m，因此僅選用一種揚(yáng)程水泵很難滿足水位變幅要求，因此設(shè)計(jì)采用高、中、低多種揚(yáng)程水泵來適應(yīng)上述情況。

2)水泵選型

依據(jù)水庫(kù)水位特征，結(jié)合設(shè)計(jì)揚(yáng)程，泵站須選用高、中、低3套不同揚(yáng)程，共計(jì)6臺(tái)380V低壓潛水電泵才能滿足上述揚(yáng)程范圍，選型結(jié)果如下:2臺(tái)高揚(yáng)程水泵型號(hào)350QGW1200－18－90型潛水泵、2臺(tái)中間揚(yáng)程水泵型號(hào)為350QW1100－10－45型潛水泵;2臺(tái)低揚(yáng)程水泵，型號(hào)為500QZ100－45型潛水泵。水泵選型特性見表1。

表1 庫(kù)內(nèi)抽水水泵選型特性表

3)工程投資

通過對(duì)庫(kù)內(nèi)抽水方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，其土建、水機(jī)、電氣設(shè)備等主要工程量直接投資總計(jì)為470萬元。

1.2 壩后抽水方案

壩后電站位于大壩壩后無定河右岸一級(jí)階地，抽水泵站布置直接從電站尾水池取水，經(jīng)水泵加壓后通過輸水管道送至壩后段雷惠渠。壩后泵站設(shè)計(jì)包括:主副廠房、輸水管路二大部分。

1.2.1 基本參數(shù)

泵站設(shè)計(jì)上水位:出水口雷惠渠過設(shè)計(jì)流量時(shí)的渠道水位 1 046.10 m;

泵站設(shè)計(jì)下水位:電站最低尾水位1 010.24 m;

設(shè)計(jì)流量:泵站的總設(shè)計(jì)流量0.55 m3/s;

泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程:選用最低尾水位與出水口雷惠渠水位之差為凈揚(yáng)程35.86 m，選用一條DN600輸水鋼管，單公里線路長(zhǎng)度水頭損失13.5 m，泵站設(shè)計(jì)總揚(yáng)程40.3 m。

1.2.2 水泵選型

根據(jù)確定輸水揚(yáng)程、流量和所輸送水質(zhì)情況，水泵選用3臺(tái)12SH－9B型臥式離心泵，單臺(tái)水泵工作點(diǎn)設(shè)計(jì)流量0.19 m3/s，機(jī)組總流量0.57 m3/s。總裝機(jī)容量405KW。具體參數(shù)見表2。

表2 壩后抽水水泵選型特性表

1.2.3 工程投資

經(jīng)計(jì)算壩下抽水方案泵站土建、機(jī)電設(shè)備等主要工程量直接投資費(fèi)用總計(jì)為197萬元。

1.3 方案比選

根據(jù)兩種方案選型結(jié)果，從泵站工程運(yùn)行管理、抽水電費(fèi)、直接投資費(fèi)三個(gè)方面比較如下:

1.3.1 運(yùn)行管理

因壩前庫(kù)水位變幅范圍大，共選用3種不同揚(yáng)程水泵，型號(hào)多，檢修維護(hù)不便;泵車布置在斜拉岸坡上，運(yùn)行時(shí)需根據(jù)不同庫(kù)水位開啟不同泵型、操作控制難度較大。相比之下，壩后方案采用干室型常規(guī)泵站布置形式，水泵工作點(diǎn)恒定、泵型單一、選型簡(jiǎn)單，泵站操作與壩后電站統(tǒng)一管理，運(yùn)行簡(jiǎn)單、管理靈活方便。

1.3.2 運(yùn)行電費(fèi)

根據(jù)水庫(kù)下游14.6萬畝灌區(qū)多年灌溉需水量統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果，平均每畝需水量為533 m3，所以水庫(kù)下游1萬畝灌區(qū)年灌溉期總需抽水量為533萬m3，兩種抽水方案耗電量計(jì)算如下:計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 抽水耗電量對(duì)比表

灌溉用水可發(fā)電量計(jì)算:根據(jù)壩后電站設(shè)計(jì)成果，電站發(fā)電加權(quán)平均水頭為30m，發(fā)電機(jī)機(jī)組效率為85%，533萬m3庫(kù)水在年灌溉期時(shí)間段內(nèi)通過電站發(fā)電量計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 灌溉用水可發(fā)電量

根據(jù)以上結(jié)果可知，采用壩后抽水方案年灌溉直接耗電總量約為71.4萬 Kw.h，扣除灌溉用水可發(fā)電量后，總耗電量約為34.4萬 Kw.h;庫(kù)內(nèi)抽水方案平均年耗電量約為35.1萬 Kw.h，較壩下泵站方案年多耗電量約0.8萬 Kw.h。按0.5元/Kw.h電費(fèi)計(jì)算，壩后泵站按20年運(yùn)行抽水電費(fèi)為343萬元，庫(kù)內(nèi)抽水方案按20年運(yùn)行抽水電費(fèi)為351.2萬元，較壩后方案多7.8萬元。

3)投資費(fèi)用比較

根據(jù)主要工程量投資計(jì)算結(jié)果，庫(kù)內(nèi)抽水泵站土建、機(jī)電設(shè)備直接投資總費(fèi)用合計(jì)為470萬元，壩后抽水方案泵站土建、機(jī)電設(shè)備直接投資合計(jì)總費(fèi)用為197萬元，庫(kù)內(nèi)方案較壩后方案泵站直接投資費(fèi)用多273萬元。

2 結(jié)語

經(jīng)過多方面分析比選，與庫(kù)內(nèi)抽水方案相比較，壩后抽水站供水方案優(yōu)點(diǎn)突出，具有:水泵選型簡(jiǎn)單、泵型單一、泵站運(yùn)行效率高、運(yùn)行抽水耗電量小、管理統(tǒng)一便利、投資費(fèi)用省等明顯特點(diǎn)，故選為推薦實(shí)施方案。

［1］GB/T50265－97，泵站設(shè)計(jì)規(guī)范(S).北京:中國(guó)計(jì)劃出版社1997.