多級(jí)小流量加壓泵站在山區(qū)村莊人畜飲水項(xiàng)目中的應(yīng)用

李學(xué)瓊

云南省楚雄州祿豐縣水務(wù)局 云南 楚雄州 651200

1 概述

祿豐縣和平鎮(zhèn)楊梅山村委會(huì)轄楊梅山村、石板溝村、大平地村等5個(gè)村民小組，由于地處高海拔山區(qū)（1890米），且遭受了百年一遇的五年連續(xù)特大干旱，目前飲水十分困難，該村飲水靠農(nóng)用車到2公里外取水拉運(yùn)解決；要保證該村的飲水安全，只有另選水源，采用多級(jí)泵站從石壩沖小（一）型水庫(kù)抽水。為了取水庫(kù)表層水，第一級(jí)泵站采用漂浮泵站，建于庫(kù)內(nèi)水位最深的水域，將庫(kù)水抽至庫(kù)岸20m3的蓄水池，再庫(kù)岸建二級(jí)泵站將水抽至風(fēng)流山150m3的蓄水池內(nèi)，通過(guò)自流解決茭瓜塘、楊梅山及石板溝村人畜飲水，同時(shí)架設(shè)DN65mm熱鍍鋅分水鋼管通過(guò)自流方式將水引風(fēng)流山對(duì)面老墳20m3的蓄水池，在老墳再建三級(jí)泵站將水抽至大平地村后山新建100m3蓄水池內(nèi)供大平地及大黑山村民的人畜飲水。石壩沖水庫(kù)正常蓄水量為190萬(wàn)m3，可滿足村民生活用水的需要。

一級(jí)及二級(jí)泵站日供水量58.0m3，日提水時(shí)間為3小時(shí)，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量為0.0054m3/s。根據(jù)實(shí)測(cè)一級(jí)泵最低取水位與二級(jí)泵站的高差為32.7m，管路長(zhǎng)度150m，二級(jí)泵站至風(fēng)流山蓄水池高差為123米，抽水管管道長(zhǎng)1950m，泵站計(jì)算出流量按0.0059m3/s（設(shè)計(jì)流量的1.1倍）計(jì)算，結(jié)合考慮工程建成后的運(yùn)行成本，確定采用DN80mm管道為抽水主管道。經(jīng)計(jì)算，沿程管路損失為100m損失3.1m，局部水頭損失按10%計(jì)，則一級(jí)泵站揚(yáng)程為：32.7+4.65m+0.47m=37.82m；二級(jí)泵站揚(yáng)程為：123m+60.5m+6.1m=189.6m。根據(jù)泵站的揚(yáng)程要求，查閱了有關(guān)水泵型號(hào)的相關(guān)資料，一級(jí)泵機(jī)選用200QJ32-91型深井泵，該泵在流量為32m3/h時(shí)揚(yáng)程為91米，配套15kw電動(dòng)機(jī)；二級(jí)泵機(jī)選用D25-50×5型多級(jí)離心泵，該泵在流量為25m3/h時(shí)揚(yáng)程為250米，配套37kw電動(dòng)機(jī)。

2 工程總體設(shè)計(jì)

由于該項(xiàng)目建于山區(qū)，不但村莊分散，而且各村居民居住地也零散，導(dǎo)致抽水泵站不能一次性將水抽到供水片區(qū)最高點(diǎn)蓄水池再自流到各村各戶，這樣會(huì)增加DN25mm、DN40mm熱鍍鋅鋼管7200m，為了節(jié)約建設(shè)成本及運(yùn)行成本，經(jīng)方案對(duì)比后采用三級(jí)泵站提水。

2.1 流量計(jì)算

一級(jí)及二級(jí)泵站需解決人畜飲水的人口為454人，三級(jí)泵站需解決人畜飲水的人口為163人，工程設(shè)計(jì)年限15年。人口自然增長(zhǎng)率R為10‰（R—根據(jù)祿豐縣統(tǒng)計(jì)資料確定）。居民用水人數(shù)：P=Pa（1+R）15（Pa-2017年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)人口）。根據(jù)《中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范）SL310-2004》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）規(guī)定，生活用水定額按100L/人.d(含大牲畜)。

（1）一級(jí)、二級(jí)泵站

居民用水人數(shù)：P=Pa（1+R）15=454×（1+10‰）15=527（人），W=L×P = 527×100=52700 L/d；管網(wǎng)水量損失及其他未預(yù)見水量按10%計(jì)，則日平均供水量（供水規(guī)模）為：WR=1.1×W=1.1×52700=57970L/d = 58.0m3/d；經(jīng)計(jì)算，人畜飲水年需水量為2.12萬(wàn)m3。

（2）三級(jí)泵站

居民用水人數(shù)：P=Pa（1+R）15=163×（1+10‰）15=190（人），W=L×P = 190×100=19000 L/d；管網(wǎng)水量損失及其他未預(yù)見水量按10%計(jì)，則日平均供水量（供水規(guī)模）為：WR=1.1×W=1.1×19000=20900L/d =20.9m3/d；經(jīng)計(jì)算，人畜飲水年需水量為0.76萬(wàn)m3。

2.2 水泵選型

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50265—97），該泵站設(shè)計(jì)裝機(jī)流量小于2m3/s，裝機(jī)功率小于0.01萬(wàn)kw，確定泵站等級(jí)為Ⅴ級(jí)，泵站規(guī)模為小（2）型，工程主要建筑物為5級(jí)，次要建筑物為5級(jí)。結(jié)合工藝設(shè)計(jì)、施工難度、成本控制及當(dāng)?shù)毓芾砣藛T的技術(shù)水平考慮，一級(jí)泵機(jī)選用潛水泵、二級(jí)及三級(jí)泵機(jī)選用多級(jí)離心泵。泵站水力計(jì)算采用下列公式計(jì)算：hf/=1.1hf。其中: hf-沿程水頭損失，V-管內(nèi)平均流速，C-謝才系數(shù)， R-水力半徑，D-管道計(jì)算內(nèi)徑，n-糙率。

（2）三級(jí)泵

三級(jí)泵站日供水量20.9m3，日提水時(shí)間為2小時(shí)，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量為0.0029m3/s。三級(jí)泵站至大平地村后蓄水池高差為234米，抽水管道長(zhǎng)3000m，泵站計(jì)算出流量按0.0032m3/s（設(shè)計(jì)流量的1.1倍）計(jì)算，結(jié)合考慮工程建成后的運(yùn)行成本，確定采用DN65mm的無(wú)縫鋼管為抽水主管道。經(jīng)計(jì)算，沿程管路損失為100m損失2.7m，管道沿程損失為81.0m，局部水頭損失按10%計(jì)為8.1m。該泵站的揚(yáng)程為：234m+81.0m+8.1m=323.1m。根據(jù)泵站的揚(yáng)程要求，查閱了有關(guān)水泵型號(hào)的相關(guān)資料，二級(jí)泵機(jī)選用D12-50×8型多級(jí)離心泵，該泵在流量為12.5m3/h時(shí)揚(yáng)程為400米，配套37kw電動(dòng)機(jī)。

2.3 管道滲漏及水錘防范

由于項(xiàng)目區(qū)山勢(shì)陡峭，地形復(fù)雜、落差較大，極大部分抽水管路不具備焊接連接的條件，只能采用法蘭連接，同時(shí)由于管內(nèi)水壓力較大：二級(jí)泵站抽水揚(yáng)程為189.6m，三級(jí)泵站抽水揚(yáng)程為323.1m，如何保證在運(yùn)行過(guò)程中管道接頭不發(fā)生滲漏成了該項(xiàng)目的技術(shù)核心，經(jīng)多方論證，該項(xiàng)目法蘭連接的墊片沒(méi)有采用傳統(tǒng)的膠皮墊片，而是采用了金屬墊片，經(jīng)運(yùn)行，效果良好。為了防止突然斷電產(chǎn)生水錘對(duì)設(shè)備的破壞，在每臺(tái)水泵出水管上安裝了靜音止回閥。

3 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)地形陡峭，在沒(méi)有山泉水的地方，居民居住地本區(qū)域雨季過(guò)后就難以有庫(kù)塘蓄水，只能從外區(qū)域找水源，常見的工程措施為提水泵站工程，在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考慮山區(qū)經(jīng)濟(jì)條件差的因素，根據(jù)各片區(qū)供水人口及地形條件，分片區(qū)分級(jí)提水。

山區(qū)提水揚(yáng)程高，設(shè)備及管道運(yùn)行過(guò)程中水壓力大，容易發(fā)生管路滲漏及水錘現(xiàn)象，要采取適當(dāng)防范措施，確保設(shè)備及管道運(yùn)行安全。