農田水利工程中小型泵站設計

□黃超雄

（廣東水科院勘測設計院）

0 引言

中國作為農業大國，以農業發展為根本，大力發展糧食生產，提升保障人們生活的生產質量。對于新時期農業生產來說，加強水利工程建設，提升農業技術革新，提高生產力水平是當今的主要任務。對于農業發展來說，農田灌溉是水利工程建設與農業發展相融入的切合點，隨著農田水利設施和工程的日益完善，諸多地區都采用建設中小型泵站來保證灌溉效率，提高生產效益，在平原、丘陵地區應用較為廣泛。但是現階段，農田水利工程的中小型泵站設計仍然有一定提升空間，其方案決策和工藝技術都有待提高。

1 農田水利工程中小型泵站的設計原則

泵站設計是基于水源分布以及水量來決定的，在實際的沿海平原地區農田水利設計工作中，泵站規模一般受流量參數控制。小型泵站中常用的泵房為濕式泵房和干式泵房，水泵一般采用軸流泵、混流泵及離心泵。一來是幫助優化農業生產布局，興建水利工程，二來是調整農田水利灌溉結構，通過引流與疏導來改變流向進行灌溉。所以對于水源的調查是泵站設計的前提內容，以為確定各種揚程、校核原水泵安裝高程、防洪措施是否符合事實依據，對后續可能會出現的事故做好相關預防措施。水源分布、流向與水量決定了當地農田的生產體系，其養殖結構的分布根據水源進行分配，所以泵站設計要基于水利灌溉的覆蓋面進行設計，一般來說，在丘陵、平原地區，泵站的應用較為廣泛，能夠有效緩解局部水資源缺少地區的灌溉與給排水工作。對于塘區內部的水源調蓄能力，也是決定泵站工作水平的一個標準，不但能夠預防旱澇災害，而且能夠起到救急作用，解決農忙用電、缺水等矛盾問題。所以，對于泵站設計來說，蓄水能力也是起到決定性作用的影響因素。同時，機電設備的運行和處理狀況，需要加強檢查和維修工作，對產品儀器的質量、規格、數量、使用要求以及投入運行的狀態進行全面了解，基于故障和限制對相關問題進行改進。其次，對于泵房的設計原則方面，要注重結構布置和相關機組的安裝，對于當地地區的自然氣候和地形特征進行勘察，全面了解可能會出現的潛在風險和事故因素，進行有效的排查，對于泵房的設計優越性及劣勢進行衡量，對比通風、采光、給排水等問題進行優化，對于防洪抗旱、穩定使用等功能進行推演。除此之外，還要了解水流的流向、穩定性及趨勢，對灌面的范圍進行計算。

2 農田水利工程中小型泵站的設計要點分析

農田水利工程的中小型泵站設計首先需要開展選型工作，根據具體的揚程的差異選擇不同的泵型，一般來說，都是根據流量大小確認其水泵的數量，水泵的型號通常取決于具體的應用，一般軸流泵選用立式泵、濕式泵室，混流泵大多采用臥式泵、干式泵室，離心泵選用干式泵室。泵室的選型應盡量減少工程投資，提高泵站建設運行維護成本。干式泵房投資小于濕式泵房，因此一般優先考慮干式泵房。但濕式泵房的潛水軸流泵檢修特別方便，而且基層運行管理單位往往有能力自己檢修，因此應通過綜合考慮來確定合適的泵房型式。

在泵站設計的型號選用時，一般根據揚程的具體數值來決定，通常情況下，在揚程＜10 m時，以軸流泵為主要方案，揚程＞15 m時，選用離心泵，在這范圍內，還包括混流泵以適應揚程的不同變化，具體數量根據其流量大小而定。

泵型的樣本所對應的機電設備與流量揚程的數據互相對應，既能夠保證灌面，又能夠提升泵機的使用性能。對于水泵的使用性能來說，要根據揚程對水泵的影響，選擇適配性較高的泵性，以提高水泵工作效率。

泵室的設計要點除了根據所需要確定的泵型來選擇泵室的屬性，還要在挖埋深度上做足功夫。泵室分為干濕兩類泵室，中小泵站的設計中，兩個泵室的區別首先體現在深度中，干式泵室埋深≤4 m，濕式泵室≤7 m。通過對比水泵和機電設備的類型來決定泵室的屬性，對于不同泵室來說，設計上也存一定差異。在濕式泵室的設計中，需要確定下水位，根據樣本數量及揚程確定流量，根據進水口高程與泵室底板高層確認上限。在尺寸的設計上需要注重蓄水量的要求，一般來說，其容積要保證同一進水池內容量滿足其流量的50 倍左右，如果存在缺陷，則需要適當加寬或加長泵室進行整改。濕式泵室根據標準來說，對于埋深度都有一定限制，尤其是對于區域地質和巖層的軟硬程度決定了泵室的承載力，在設計和實施建筑時要注重勘察推演其范圍，對于一些可能會出現的坍塌、破裂事故，需要做好預防措施。如采用粉噴樁或者灌注樁。主要是以粉噴樁為主，因為其性價比較高。在計算粉噴樁的復合樁基承載力時，要注重結構布置，控制相應的強度。

設計干式泵室時，要注重排水系統和通風系統的設計，以確保干式泵室的效應，對于水位變化和防洪措施要做好相關自流管排水工作。對于一些需要物理設置的泵室底板高于渠道加大水位或者河道的防洪水位，應在泵室集水坑設置自流管排水。特殊情況下，還應采取鋼筋混凝土整體結構，并且在泵室集水坑內設置小型排水泵。水泵的安裝高程應根據汽化壓力值減去水泵的汽蝕余量、進水管路的水頭損失、安全余量確定。

3 農田水利工程的中小型泵站設計注意事項

3.1 侵蝕問題

農田水利工程以水為原動力，但是同樣也會讓設施設備形成隱患，是一把雙刃劍。由于水源中的淡水分布較為稀少，所以地表徑流中的水源鹽分較大，對于鋼筋混凝土結構有一定的侵蝕性，尤其是在沿海地區，無論是設施管道還是蓄水池井，都有經過長時間的水流侵蝕而產生腐蝕作用。如果缺少定期維護和修補，年久失修，會造成相關安全事故的發生，并且嚴重影響農村生產的效率。也就是說，中小型泵站設計還需要考慮到相關的防護工作，對于抗侵蝕措施辦法進行優化。一般來說包括三個方面，分別是涂抹防腐蝕材料，混合添加劑以及調配原材料。混合添加劑是在混凝土中添加阻銹劑、調配原材料是采用抗硫酸鹽水泥、涂抹防腐蝕材料是在混凝土迎水面刷水泥基抗滲涂料。

濕式泵室的立式水泵多采用采用混凝土井筒替代鋼制井筒，因此也需要在澆筑過程中做好防腐蝕措施，一般來說，對于井筒厚度要進行控制，范圍在20～35 cm內，內圓外方，整體澆筑在泵室正墻上，并且設置水泵梁承擔井筒及水泵自重。小型泵站還應注意井筒與側墻距離不宜過小，避免無法立模板。干式泵房的進出水管路一般采用內外防腐措施，以保證正常使用。

3.2 磨損問題

部分農田灌溉的水源必須要經過凈水處理，一些含有泥沙的水源需要進行預處理，以保證灌溉質量。這也就意味著，水泵會出現較為嚴重的磨損情況，影響工作效率。諸如管道問題、水箱泄漏、水泵抖動等。需要定期進行修復修補，還要增加清水潤滑系統，采用設置水箱、循環泵、循環管路，減少高泥沙含量的水對水泵軸承的磨損。另外，為保證水泵安全耐久，水泵葉片及泵殼均應選用不銹鋼構件。

3.3 安全余量與安裝問題

泵站在建成投入運作后，經常會出現地勢問題導致水位差異，最低啟泵水位也無法達到取水要求，在實際安裝過程中，需要重視安全余量的計算，做好防范措施。由于水泵規格質量與制造原因，一些水泵的實際應用效果并不具有真實性，所以在安裝前期需要做好計算推演，進行3D繪模，通過樣本數據進行演算，確保運行效果。在計算水泵的安裝高程時，應適當加大安全余量，確保泵站在水源水位高于最低啟泵水位時即可運行，提高灌溉保證率。同時在工程設計過程中，應注意設計與施工相結合，要留有足夠的安裝控件，控制好水泵和水管與墻邊的安全距離，確保施工安裝的有效性。

4 結語

農田水利工程與設施的創新與發展，是現代化新時期農業生產模式的變遷，對于農業糧食生產來說，農田灌溉系統始終是提升生產效率的重要原因。農田水利工程的建設帶來了新時期的改革與發展。在當今社會農戶個體高度分散的狀態下，只有協調需求，減少農民分化程度，走出農田水利困境，加強水利制度體系建設。通過優化中小型泵站的設計，加強實地勘察工作，合理解決水利工程中的泵站設計困境，克服難題，加強技術改革與人才引進，重視農田水利組織結構的變化，推動可持續發展，加強社會主義新農村建設，推進現代化農業糧食生產。