淺析貴州山區(qū)堯上提灌站設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理

程孝昆

(貴州省長順縣水務(wù)局,貴州 長順 550700)

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淺析貴州山區(qū)堯上提灌站設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理

程孝昆

(貴州省長順縣水務(wù)局,貴州 長順 550700)

摘要：本文結(jié)合貴州省長順縣小型提灌站——堯上提灌站設(shè)計(jì)，探討貴州山區(qū)提灌站運(yùn)行管理，以達(dá)到小型提灌站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、科學(xué)管理、高效節(jié)水的目的。可以為貴州山區(qū)類似小型提灌站設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：小型提灌站；設(shè)計(jì)；運(yùn)行管理

1基本概況

堯上提灌站為堯上灌區(qū)水源工程，屬新建項(xiàng)目，提灌站位于猛秋村冷沖水庫庫內(nèi)右岸岸坡，站址所處地基為泥盆系上統(tǒng)高坡組白云巖，堯上灌區(qū)地勢(shì)較高，長時(shí)期以來，灌區(qū)田地灌溉只能靠“望天水”，灌區(qū)旱情嚴(yán)重，但罐區(qū)現(xiàn)有地質(zhì)條件較好，巖體穩(wěn)定，地基承載力高，堯上水庫水源豐富，具備修建提灌站的要求，故設(shè)計(jì)新建泵站。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》[1](GB 50201-94)、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252-2000)[2]及《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50265-2010)，工程等別為Ⅴ等，主要永久水工建筑物級(jí)別為5級(jí)，泵站為小(2)型工程，相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇(P=10%)設(shè)計(jì)，30 a一遇(P=3.33%)校核。結(jié)合《淺丘陵地區(qū)小型提灌站的節(jié)能改造》[3]分析，本泵站由于位于冷沖水庫庫區(qū)，故防洪標(biāo)準(zhǔn)與冷沖水庫保持一致，根據(jù)《貴州省長順縣冷沖水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》(黔南布依族苗族自治州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 2010.12)，200 a一遇洪水(P=0.5%)校核。

2泵站設(shè)計(jì)

2.1泵站水文計(jì)算

堯上提灌站位于冷沖水庫庫岸邊，相關(guān)水文參數(shù)參用冷沖水庫水文參數(shù)。

根據(jù)《貴州省長順縣冷沖水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，冷沖水庫校核洪水位為1331.09 m，設(shè)計(jì)洪水位為1330.68 m，正常蓄水位為1329.85 m。

2.2流量設(shè)計(jì)

堯上提灌站的灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積352 hm2(水田為192 hm2，旱田為160 hm2)。在水稻打田期時(shí)，灌溉用水量最大，水稻單位面積日最大需水量為5.8 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.85，日最大需水量為192×5.8÷0.85 =1310.1 m3；同期旱地單位面積日最大需水量為1.31 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.85，日最大需水量為160×1.31÷0.85 m3=246.6 m3。每天提水工作24 h，設(shè)計(jì)供水流量為(1310.1+246.6)÷24=64.86 m3/h，為0.018 m3/s。考慮到旱地采用澆灌的灌溉方式，灌溉時(shí)間為10 h，因此需設(shè)高位調(diào)蓄水池，調(diào)蓄水池的容積按日需調(diào)節(jié)水量的3倍考慮，考慮工程施工方便，調(diào)蓄水池容積取100 m3。

2.3泵站管道及泵機(jī)設(shè)計(jì)

2.3.1上水管管徑設(shè)計(jì)

上水管管徑采用經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算公式，見式(1)

(1)

式中：D為上水管直徑，m；Q為水泵的設(shè)計(jì)流量，m3/s；H為揚(yáng)程，34.0 m。

經(jīng)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)管徑為D=137 mm，選用150 mm(即φ150)上水鋼管。

2.3.2上水管管道水頭損失

(2)

式中：H設(shè)為水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程，m；H靜為水泵的設(shè)計(jì)靜揚(yáng)程，m；hf為輸水管的沿程水頭損失，m；hj為輸水管的局部損失揚(yáng)程(按沿程損失的10%計(jì))，m，當(dāng)V<1.2 m/s時(shí)(V為管道水流流速)，hf=iL=0.000 912V2(1+0.867/V)0.3/d1.3L；當(dāng)V≥1.2 m/s時(shí)，hf=iL=0.00107v2/d1.3L；hj=10%iL。

實(shí)測(cè)設(shè)計(jì)靜揚(yáng)程為34.0 m，管道長度為470 m，經(jīng)計(jì)算，實(shí)際流速為1.15 m/s，管道沿程損失8.49 m，局部損失0.85 m，水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程為43.3 m。

2.4泵機(jī)選型

按照泵站所處地形，綜合經(jīng)濟(jì)流速、水頭損失、設(shè)備選型等諸多因素，計(jì)劃安裝工作水泵1臺(tái)(套)，選用水泵型號(hào)為200QJ80-44/4，水泵揚(yáng)程為44 m，流量為80 m3/h，電機(jī)功率15 kW，額定電流33.9 A,出口口徑100 mm。經(jīng)過計(jì)算，選用配套電纜規(guī)格為3×10 ZRW阻燃銅電纜，配備15 kW配套電機(jī)控制柜，電機(jī)控制柜啟動(dòng)方式為星三角啟動(dòng)[4]。泵站進(jìn)水口高程為1321.00 m，校核洪水位為1331.09 m，設(shè)計(jì)洪水水位為1330.68 m，正常水位高程1329.85 m，泵站出水口高程為1353.70 m。

水泵參數(shù)見表1，水泵性能曲線見圖1。

表1　水泵參數(shù)

圖1

水泵合理性評(píng)價(jià)：當(dāng)揚(yáng)程為43.3 m時(shí)，流量為64.86 m3/h，滿足要求，效率71.5%(規(guī)范不宜低于65%)，可見泵在高效區(qū)運(yùn)行。

為確保供水安全，水泵及電機(jī)等配置備用1套。

2.5泵房設(shè)計(jì)

該提灌站泵房設(shè)計(jì)為1層磚砌房，泵站站址位于冷沖水庫右岸岸坡上。泵房長3.3 m，寬3.3 m，高3.9 m，建筑面積為12.39 m2。泵房選用M7.5漿砌標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，C20鋼筋混凝土板蓋頂，外側(cè)墻體貼瓷磚裝飾，屋蓋頂部設(shè)計(jì)為馬頭墻式，外貼琉璃瓦。泵房安裝手動(dòng)吊車和開關(guān)控制設(shè)備。

2.6變電設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)對(duì)外線10 kV線路及變電設(shè)備進(jìn)行新建或新配置。從水庫旁10 kV導(dǎo)線LGJ-35“T”接。

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，主變壓器容量按式(3)計(jì)算：

(3)

式中：S為主變壓器容量，kVA;P1為電動(dòng)機(jī)額定功率，為15 kW;P2為照明等用電總負(fù)荷，取10 kW;n為電動(dòng)機(jī)效率，取0.79;cosφ為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，取0.8;K2為照明同時(shí)系數(shù),取1;K1為電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)，K1=P3/P1·K3，K3為修正系數(shù)，取1;P3為水泵軸功率，取12 kW。

可計(jì)算得S=28.99 kVA,選擇配備變壓器為30 kVA。變壓器系列為S11系列[5]。提灌站主接線方式采用主變壓器經(jīng)過跌落式熔斷器及隔離開關(guān)與電網(wǎng)相連接，隔離開關(guān)除作為檢修時(shí)隔離電源的設(shè)備外，還用來接通、斷開空載變壓器。變壓器二次側(cè)經(jīng)由自動(dòng)空氣開關(guān)與控制柜母線排相連接。

3提灌站運(yùn)行管理

第一，實(shí)行分級(jí)管理。以“分類定性、屬地管

轄、分級(jí)負(fù)責(zé)”為原則，實(shí)行分級(jí)管理。個(gè)體、私營提灌站，實(shí)行自主管理；村民小組內(nèi)的提灌站由村民小組確定管理主體；跨村民小組的站由村委會(huì)確定管理主體；跨村的站由鄉(xiāng)(鎮(zhèn))政府確定管理主體；跨鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的站由縣(區(qū))政府確定管理主體。機(jī)電提灌設(shè)施的維修、管護(hù)、作業(yè)均遵循分級(jí)管理原則。

第二，優(yōu)化管理體制。在有利于為農(nóng)民服務(wù)和提灌站發(fā)展的情況下，按照“自愿、公開、公正、公平”的原則，根據(jù)提灌站裝機(jī)容量、灌溉面積大小等情況，選擇農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)組織民主管理、專業(yè)合作社或者用水協(xié)會(huì)管理，承包、租賃、拍賣、股份合作等靈活多樣的經(jīng)營管理形式，實(shí)行差異化經(jīng)營管理，強(qiáng)化具體承擔(dān)提灌站管理任務(wù)的組織或者個(gè)人的責(zé)任。

第三，倡導(dǎo)集中經(jīng)營。集體經(jīng)營的提灌站可成立灌區(qū)委員會(huì)或者專業(yè)合作社、用水協(xié)會(huì)，根據(jù)需要采取直接經(jīng)營、租賃經(jīng)營或承包經(jīng)營；在山區(qū)農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目輸水管道設(shè)計(jì)中[6]，對(duì)于有穩(wěn)定灌溉面積、年運(yùn)行時(shí)間長、正常年景靠提水收費(fèi)能維持運(yùn)行并略有盈余的保本微利型提灌站，可推行租賃承包經(jīng)營或拍賣經(jīng)營權(quán)；對(duì)灌溉面積小、年運(yùn)行時(shí)間短、無法實(shí)行保本經(jīng)營的保障型提灌站，應(yīng)以實(shí)行用水協(xié)會(huì)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組民主管理，及聘任負(fù)責(zé)制為主。

4結(jié)論

為了進(jìn)一步優(yōu)化提灌站運(yùn)行管理，達(dá)到小型提灌站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、科學(xué)管理、高效節(jié)水的目的，必須要結(jié)合貴州山區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況，對(duì)灌區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布局，體現(xiàn)出小型提灌站結(jié)構(gòu)改造的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略決策出發(fā)，為山區(qū)設(shè)計(jì)出更為科學(xué)的提灌站管理模式，共同加快區(qū)域供水資源調(diào)度與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]住 房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.防洪標(biāo)準(zhǔn)：GB 50201-94[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1994.

[2]黃建和,陳肅利,汪洪.水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)：SL 252-2000編制概要[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2000(6):13-15.

[3]張?jiān)A.淺丘陵地區(qū)小型提灌站的節(jié)能改造[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2015,12(8):46-47.

[4]劉清奎.國家標(biāo)準(zhǔn)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》編制動(dòng)態(tài)[J].水利水電標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,1994(4):41-42.

[5]肖殷.貴州山區(qū)農(nóng)村某供水工程節(jié)能改造設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2014,34(6):64-66.

[6]肖殷.淺談貴州山區(qū)農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目長距離PE重力輸水管道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要點(diǎn)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2014,34(7):38-39.

作者簡(jiǎn)介：程孝昆(1974-),男,高級(jí)工程師,主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)管理工作。

中圖分類號(hào)：F323.213

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)06-0090-02