循化縣積石鎮羊圈溝提灌站工程設計

吳玉帥，陳笑彭，符鵬鵬，唐顯兵

1.青海大學水利電力學院，青海西寧 810016

2.青海大學土木工程學院，青海西寧 810016

3.青海大學農牧學院，青海西寧 810016

隨著我國工農業生產發展的需要和機電設備生產能力的提高，我國的泵站工程得到了迅速發展。僅在機電排灌工程中，截止至2010年底，泵站總裝機容量已達7019.6kW。 循化縣積石鎮羊圈溝提灌站位于循化縣城東，為幫助農民群眾解決農田灌溉的水源問題[2]，在該溝附近的黃河右岸修建一座提灌站。

1 工程建設任務與供水規模

1.1 工程建設任務

循化縣積石鎮羊圈溝提灌站的建設是解決草灘壩村在羊圈溝[1]開發的500畝農田灌溉的水源問題。工程受益區隸屬積石鎮草灘壩村，居民以撒拉族為主[1]，開發耕地面積500畝，以種植小麥為主，間作以辣椒等經濟作物[2]，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[4]，確定為Ⅴ等小(Ⅱ)型工程，建筑物均按5級設計。新建提灌站1座，包括泵站廠房及機電設備，上水壓力管道800m，出水池1座。

1.2 供水標準及供水量

依據國家《灌溉與排水工程設計規范》（GB/T502—1997）[5]中的規定，干旱地區灌溉設計保證率為50%～75%。林地灌溉參照農業用水進行，由于年降水量少，且時空分布不均，年蒸發量大，屬干旱半干旱地區，故灌區設計保證率采用75%。

1）灌溉制度[3]

（1）經調查統計，計劃種植農作物為小麥，工程區實際控制面積為500畝。

（2）根據《青海省用水定額》并接和當地多年的灌溉經驗，作物儲灌為冬灌，一般在11月1日至11月10日，作物灌溉從4月1日開始，至7月8日結束，每天灌溉時間為18h。灌區小麥綜合凈灌溉定額為340m3/畝，毛灌溉定額為567m3/畝。

根據以往經驗和當地實際情況，并參考同類工程情況，確定渠系水利用系數η管=0.95、η支=0.85、η斗=0.8、η田=0.9，則灌區控制面積的渠系水利用系數：η總=η管×η支×η斗×η田=0.95×0.85×0.8×0.9=0.58。灌區綜合渠系水利用系數η總=0.6。確定灌區凈灌水率為1.157m3/s/萬畝，毛灌水率為1.157÷0.6=1.93m3/s/萬畝。

表1 灌溉制度表

1.080 1 1/4～8/4 8 60 1.157 2 1/5～8/5 8 55 1.061 3 20/5～28/5 8 55 1.061 4 10/6～18/6 8 50 0.965 5 1/7～8/7 8 50 0.965冬灌1/11～10/11 10 70小麥100 500 340

（3）灌溉用水量

設計灌溉面積500畝，按灌區的灌溉面積、灌溉制度，可計算出灌區年灌溉用水量。總灌溉水量為567×500=28.4×104m3。

表2 灌溉需水量表

2）水資源供需分析

水源由黃河中提水，設計提水流量為1.93×0.05=0.097m3/s（即345.6m3/h）可滿足整個灌區的灌溉水量要求。

2 機組選型

根據農作物生長的需要，小麥每年需灌水6次，日灌水小時數18h，設計凈灌水率1.157，渠系利用系數為0.60。根據以上資料，該灌區的灌水流量為0.096m3/s。

1）吸水管管徑流速宜選用1.0 m/s～1.5m/s。根據鋼管標準管徑，采用管徑為Dg300mm無縫鋼管。當Dg300mm時，管中流速為1.36m/s。

2）出水管管徑流速宜選用1.5m/s～2.5m/s。根據鋼管標準管徑，采用直徑為Dg300mm無縫鋼管。出水管管徑300mm。當Dg300mm時，管中流速為1.36m/s。

3）吸水管道沿程水頭損失計算[7]得0.095m，局部水頭損失計算[7]得0.51m。

4）出水管道沿程水頭損失計算[7]得9.48m，局部水頭損失計算[7]得0.74m。

上水壓力管局部水頭損失按沿程損失的10%[7]計，hj出=9.48×10%=0.95m。管道的水頭損失h= hf進+ hj進+hf出+hj出 =0.095+0.51+9.48+0.74+0.95=11.77m。

5）水泵揚程的確定

經實測壓力管道地面高差為88m，故揚程確定為99.77m。根據流量和水頭選用水泵型號為200DL280-30(I) ×4。

6）水泵安裝高程的確定

根據水泵性能知，汽蝕余量NPSHR =4.0m

其中：

為水泵安裝地點的大氣壓力水頭；

為水相應溫度下的飽和蒸汽壓力水頭；

V為水泵吸入口流速；

NPSHR為必須汽蝕余量；

H進損為吸水管管路損失；

安全起見，需對 HS進行修正，即：

考慮到地形條件，水泵安裝高程定為2262.70+1.92m=1853.92 m。

3 工程布置

3.1 泵房

根據《積石峽水電站》和《循化縣縣城黃河兩岸綜合治理工程》確定本工程中的設計參數如下：

表3 泵站特征水位

根據工程區的地形和選定的水源位置，泵房廠房位置布置在黃河右岸，由上水壓力鋼管輸水.泵房位置坐落在黃河右岸旁，直接從黃河提水，防洪墻采用M7.5漿砌石八字墻形式襯砌防護。

泵房長11.8m，寬6.8m，建筑面積80.5m2，泵房內安裝2臺200DL280-30(I) ×4水泵及配套電機，機組為一字布置，水泵工作形式為一備一用，并設置有配電盤柜、起動柜和真空泵。泵房為半地下式廠房，基礎采用現澆廂式鋼筋混凝土結構，地面以上采用磚砌結構，泵房總高5.15m，基礎挖深2.15m，機組安裝在底部，電氣控制柜安裝在距基礎以上2.15m處9.8m×2.4m操作臺上，控制柜距墻0.8m。

3.2 壓力管道

壓力管線布置通過比較，管線由泵房接出后，在樁號0+080處穿過臨平公路橋，在垃圾場右邊的羊圈溝的右岸沿山坡而行至項目區。

上水壓力鋼管長800m，采用直徑為Dg300mm無縫鋼管，壁厚為6.0mm，壓力鋼管內的流速為1.36m/s，鋼管鋪設均為明敷方式，為了削除管道在正常運行和事故停機時的振動和位移，在管道轉彎處均設置鎮墩，來保證管道的穩定，鎮墩與鎮墩之間每8米架一支墩 ，鎮、支墩均為C15混凝土，鎮墩與鎮墩之間設伸縮節，各設置在鎮墩之后，管道表面刷防銹漆，管道連接形式為法蘭連接。

3.3 出水池

壓力主管道出口設一矩形出水池，為M7.5漿砌石，長為6m，寬2.2m，池深為2.2m，池壁厚度為0.5m，底板厚度為0.5m。

4 結論

本工程具有良好的項目建設條件，而且工程建成后具有良好的經濟、生態和社會效益，是安民穩民的大事。

提灌站工程的實施，可以解決積石鎮草灘壩村開發的500畝封地的灌溉問題。通過該工程的實施，使干旱山區營造了一片綠地，黃河上游植被又增加了一點，氣候條件得到一定的改善。

該工程的實施不僅是西部大開發的基礎設施建設，對于增強民族團結，大力發展區域民族經濟具有很大的促進作用，社會效益顯著[2]。

[1]循化縣水利化區劃報告.

[2]循化縣縣志.

[3]SL5021-93，水利水電工程可行性報告編制規程[S]：10-31.

[4]SL252-2000，水利水電工程等級劃分及洪水標準[S]：4-13.

[5]GB50288-99，灌溉與排水工程設計規范[M]：10-29.

[6]GB50201-94，防洪標準[S]：1-18.

[7]丘傳忻.泵站[M].中國水利水電出版社：2007，38-155.