陜西省中型灌排泵站現狀分析及更新改造措施探討

趙 娟，郭正組

陜西省地處西北地區，水資源較為緊缺，大多數地區通過灌排泵站來提供水源保障，灌排泵站已經成為重要的農村基礎設施。大多數中型泵站經多年運行，不同程度的出現了各種各樣的問題，甚至有的泵站已經不能運行，嚴重影響了農業生產，制約了農村經濟發展。文章從陜西省中型泵站存在的共性問題出發，提出中型灌排泵站從自身更新改造、優化健全泵站管理制度、調動農民用水積極性方面進行改造，為農業發展創造良好的生產環境，為農民增加收入提供了安全保障。

1 中型泵站基本情況

陜西省的中型灌排泵站大多建設年份較早，建于上世紀60～70年代的占59%，建于80年代的占19%，建于90年代的占14%，建于2000年及以后的大約占8%。大多數泵站存在施工和設計標準低、設備老化嚴重、裝置效率低、能耗高、管理及控制自動化水平低等問題，且大多數泵站已經超過了安全使用期規定的20～25年，機電設備、設施老化損壞較為嚴重，嚴重影響了泵站的正常運轉，相當一部分泵站已經無法正常工作甚至報廢。

為解決上述問題，根據水利部辦公廳文件（辦農水[2016]102號）關于中型灌溉排水泵站更新改造規劃范圍界定的條件，對陜西省中型泵站進行逐個調查，最終符合更新改造條件的中型泵站共33處，218座，安裝水泵電動機組591臺套，抽水總流量110.77 m3/s，總裝機功率8.51萬kW，抽水灌溉設計面積388.20萬畝，有效灌溉面積255.77萬畝；抽水排澇設計面積2.7萬畝，有效排水面積2.7萬畝；其中在貧困地區的有146座，安裝水泵電動機組388臺套，裝機功率4.68萬kW，灌溉面積92.56萬畝，涉及貧困人口56.90萬人。單座泵站總裝機功率達到1000 kW～10000 kW（不含10000 kW）的共有19座，裝機功率4.1萬kW。

2 存在的主要問題

由于各種歷史原因，目前不少水泵機組及電氣設備已成淘汰產品，缺陷和隱患較多。另外經過長期的運行，水泵機組、電氣設備和泵站工程設施普遍存在效率下降、能耗增加和老化破損嚴重等問題。

（1）建設標準低，規劃設計不規范

陜西省上世紀建設的泵站，受制于當時資金、材料和建設標準的限制，多不滿足現行規范要求。相當部分的中小型灌排泵站存在設計不規范、選型不合理等問題，特別是縣、鄉管理的泵站，這一問題更為突出。有些泵站前期沒有做規劃論證和技術審查，建設布局不合理，泵站選址隨意性大。水泵選型時，設計人員往往會忽視水泵在常揚程下長期工作的問題，僅僅以水泵的最高揚程作為選型依據，使水泵在經常運行水位下的效率較低。

（2）建筑物年久失修、機電設備和金屬結構老化嚴重

經過幾十年運行，中型灌排泵站廣泛存在設備老化，年久失修等問題：①水工建筑物方面：結構老化、屋面滲漏、墻體裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕、地基沉降不均勻等問題；進水池內淤積嚴重、水流形態惡化，大大限制了水泵的吸水能效的發揮；鋼筋混凝土管道管壁網狀裂紋嚴重，局部管身出現裂縫，鋼筋外露銹蝕，漏水嚴重；鋼管銹蝕普遍較嚴重，個別泵站的鋼管已經銹蝕穿孔，威脅運行安全。②機電設備方面：水泵機組老化嚴重，電氣設備絕緣性能降低，安全性嚴重下降；部分泵站使用期已經超過30年，遠超過規定的使用年限；由于設備老化、年久失修等原因，導致泵站實際灌排能力逐年下降。③金屬結構方面：啟閉機、攔污柵及閘門破損變形較多；未按要求設置吊車；管道、閥門破損嚴重，且閥門多為手動，操作不便；部分出水管道較長或者揚程較高的泵站水錘危害較大。

（3）抽吸高含沙水，水泵磨蝕嚴重

陜西省的中型泵站水源多為多泥沙河流，且沙粒硬度高、粒徑粗、棱角多。長期在高含沙量水流環境下工作，泵體內腔磨損較大，氣蝕更加嚴重，往往會出現較深的溝槽甚至穿孔，從而頻繁導致水泵軸承損壞，泵腔幾何形狀改變，密封環難以固定，水泵機組振動損壞更加嚴重。

（4）運行效率低，能耗超標

多數泵站日常的維護保養較少，即使有維護也僅能勉強維持機組運行，泵站的工作效能持續下降，灌排流量與設計流量的差距逐年擴大，導致泵站的裝置效率遠低于設計標準，運行工況點經常偏離在水泵的高效區之外。

（5）經費投入嚴重不足，養護維修費用長期得不到落實

由于運行和養護維修資金嚴重不足，泵站設備得不到正常維修，從而導致泵站磨損加劇、老化加快，抵御災害的能力降低，以致抗旱排澇不及時，滿足不了農業灌排要求，嚴重影響當地的農業生產，造成農業減產、農民減收，致使水費征收更為艱難，從而形成惡性循環。

（6）管理體制不健全、管理措施不力

中型灌排泵站存在一定的重建輕管問題，管理主體不明確，未能形成有效的管理制度，未能按照相關規范要求加強管理，缺乏有針對性的群眾宣傳工作，個別地方甚至出現隨意破壞水利設施的行為。大多數泵站管理經費有限，尤其縣及鄉鎮所屬的中型泵站管理沒有實行統一歸口，相關的運行資料和統計數據不完備，也沒能建立起行之有效的運行管理責任制，致使泵站工作壽命大大縮短。

（7）自動化運行程度低，管理設施差

目前，陜西省的中型泵站廣泛采用的還是人工操作及巡視，自動化監測設施普遍缺乏。大多泵站缺少計量設施，給配水造成一定困難，且計量粗放，造成水量的浪費。另外大多數泵站地處偏僻，生產生活設施落后，道路未硬化，管理用房破舊，辦公環境惡劣，給管理人員帶來很大不便。

3 中型灌排泵站更新改造措施

（1）中型灌排泵站更新改造

陜西省大部分中型灌排泵站的揚程分級、站址位置、機組選型和渠系布置等規劃布局的思路是基本合理的。因此灌溉面積、流量揚程等規模可維持不變，僅在現有規劃的思路上對泵站進行更新改造。對于個別規劃不合理、不適合現狀灌溉要求的泵站進行更新改造，盡量將距離近、流量小的泵站采取撤小并大的措施，便于降低工程費用和日后運營管理難度；對于梯級泵站，采取變頻調速或者大小機組搭配措施，盡力優化水泵選型，以達到更靈活的配水要求，從而滿足不同產業對用水流量的不同需求。對泵站的更新改造主要從水工建筑物、機電設備、金屬結構三個方面進行。

①水工建筑物

泵站進水建筑物：對因水流不暢，造成回流或有害旋渦導致水泵效率降低，出水流量減小的進水前池，以及產生汽蝕、噪聲的前池應進行改造；對目前采用的開敞式進水，并且臺數多的含沙渾水泵站，為減少前池淤積，改善水泵進水狀況，促進水泵運行平穩，應對進水部分進行單機、單池、單閘的更新改造；對邊坡、翼墻等損壞嚴重的部位進行加固和修復；對未建清污、攔污設施的泵站，應進行補建改造。

泵房及附屬建筑物工程：對磚木結構、墻腳受鹽堿侵蝕嚴重達不到抗震設防標準、墻體出現裂縫、屋面滲漏水嚴重、采光和通風條件差、危及操作人員人身安全及工作環境不達標的泵房應予改造；對按照規定應設起吊設備而未設置，以及缺乏高低壓室、控制室、電容室等安全操作不達標的泵房應予以更新改造。

泵站出水建筑物：對出水池尺寸不夠，顯著影響水流條件，或因基礎不均勻沉陷，導致池中產生裂縫，危及安全的出水池應進行改造；出水管及管口的位置應滿足要求，采用正向出水的出水池與渠道之間漸變段的收縮角不應大于40°；當采用虹吸出水方案時，出水池前應設真空破壞閥井。

②機電設備

泵站的主機組多為上世紀六七十年代的產品，已經嚴重老化，因此更新改造的重點首先就是淘汰更新這批高危的主機組，并盡量選擇一致的泵型、臺數實現流量調節；對于抽水含沙量較高的泵站，應盡量選用耐磨蝕水泵；泵站電氣設備改造應遵循泵站電網電壓等級結合農網改造的原則，為提高對泵站的供電能力和電壓質量，將現有的6 kV線路升級為10 kV線路，并對變電所的相應設備進行升級；升級后的電器設備應滿足性能優良、節能高效、技術先進的特點，同時應能夠實現自動化監控，為日后的灌區信息化改造留有接口。

③金屬結構

加寬改造尺寸偏小的攔污柵、閘門及工作橋；更新破損變形的閘門、啟閉機和攔污柵；在采用虹吸式出水方案的管道駝峰位置，安裝真空破壞閥；揚程不足10 m的泵站若采用拍門斷流方案時，應同時設置通氣孔；按照水泵或電機的不同重量合理選用電動單軌吊車或電動單梁橋式吊車；更換嚴重碳化、露筋、裂縫、滲漏的混凝土管及腐蝕嚴重、穿孔漏水的鋼管及閥門；改造局部沉陷管坡，排水不暢、危及安全的管坡也應同時改造；將直徑超過500 mm閥門的操作方式改造為電動；為消除水錘危害，保證水泵和壓力管道在突然斷電情況下的安全，對出水管道長度超過300 m或水泵揚程超過30 m的泵站，設置兩階段關閉的多功能水泵控制閥或者液控閥。

（2）加強泵站的管理

應該以專業的泵站管理理論作為指導，建立科學的管理制度、健全的管理機構、高效的調度體系、切實可行的考核獎懲制度、有效的安全管理機構。需要中型泵站的管理機構在各管理局、水務（利）局的領導下，改革和優化目前泵站工程的機構設置，使之達到精干、高效，增加主人翁意識，充分調動廣大職工的積極性，定期對職工進行安全生產教育，以減少不良事故的發生。逐步按照管養分離的改革目標，組建抽水管理站，下設工程管理、泵站管理、灌溉管理、財務管理、信息化管理和后勤服務等科室，實現對泵站工程的全面系統、科學高效管理。

（3）調動農民用水的積極性

伴隨著我國城鎮化的發展，農民更愿意進城工作，因此，為適應農業農村發展新形勢，深化水利改革，健全基層水利服務體系，通過提供水利技術和信息服務等，引導農民通過開展專業化的灌溉供排水，發展農業生產經營，發展養殖業等提高收入，充分調動農民用水的積極性，改善泵站管理方自身經濟條件的同時，從源頭解決維修養護經費的問題。

4 結語

通過對陜西省中型灌排泵站目前存在的普遍性問題進行調研和分析，得出適用于陜西省中型排灌泵站更新改造的方法及措施：即從水工建筑物、機電設備和金屬結構三個方面出發，對泵站自身進行現代化和自動化更新改造，提高水泵運行效率，增加安全保障，降低能耗標準；加強現代化管理，實現對泵站工程的全面系統和科學高效管理；充分調動農民用水積極性，發揮泵站作用，以滿足現代農業發展的需求，同時改善泵站管理方自身的經濟條件，落實維修養護經費。

[1]陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西省大型灌溉排水泵站更新改造規劃報告[R].西安：2008.

[2]水利部農村水利司、中國灌溉排水發展中心，大中型灌排泵站更新改造技術與建設管理講義[M].北京：2016.