察布查尔县3号扬水灌区泵站设计研究

陈夫超

(新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院，新疆伊犁835000)

察布查尔县扬水灌区东西长约56 km，南北宽约8 km，海拔820 m～1030 m，为满足灌区农业用水需求，灌区以较大的洪沟为界，划分为3个相对独立的小灌区，并自东向西依次命名为1号、2号、3号灌区，本次研究主要针对其中的3号灌区，对其泵站设计做具体研究。

1 察布查尔县3号扬水灌区概况

察布查尔县3号扬水灌区东起塔什库木萨依沟，西至洪海沟，在本次3号扬水灌区泵站设计中实际规划灌溉面积21.13万亩，在灌区内主要种植生态经济林，以苹果、树上干杏、西梅等果树为主。灌区在地形上表现出坡度陡、土层薄的特点，因此在栽种作物时不宜对之平田整地，综合灌溉成本、节水等因素考虑，灌区内的作物宜采用滴灌为主[1]。在灌溉用水量设计时，按照设计保证率85%进行设计，灌区综合净灌溉定额为300 m3/亩，净需水量为6339万m3，毛灌溉定额为384.6 m3/亩，毛需水量为8127万m3。南岸干渠渠道水利用系数为0.94，灌溉需水量8646万m3。按照渠道水利用系数0.94进行计算，察布查尔县3号扬水灌区总灌溉蓄水量为8646万m3。察布查尔县3号扬水灌区泵站规模见表1。

表1 3号扬水灌区泵站设计数据概算

2 察布查尔县3号扬水灌区泵站的具体设计

2.1 泵站设计方案

从察布查尔县3号扬水灌区的实际情况来看，整个灌区的总扬程在220 m左右，为达到节能降耗，满足灌区各区段的用水需求，在实际设计中可采用分级设计的方式，综合三、四、五级提水方案进行比较，其中四级提水方案的经济性最高，各级泵站具体设计参数见表2。

表2 各级泵站具体设计参数

其中各级泵站在管道设置上分为双管和单管两种布置方式，在3-1级泵站、3-2级泵站、3-3级泵站中，都采用双管布置方式；3-4级泵站采用的单管布置方式。通过这种布置方式，能够保证工程项目的运行稳定性，当各级泵站出现故障时，备用泵顺利启动，此时两根管道的参数发生互换[2]。

2.2 泵型选择及台数设计

在泵型设计选择上，主要依据泵站分级原则，尽可能保证各级泵站之间的扬程相近。同时，由于各级灌区对流量的需求存在着较大的差异，因此在泵型选择设计方面宜对此做充分考虑，然后结合水泵扬程需要选择出具体的水泵型号[3]。

灌区泵站设计中，各级泵站的扬程在52 m～55 m之间，为保证运行的稳定性、可靠性，设计时首选双吸离心泵；其次在立式、卧式的选择上面，主要依据《泵站设计规范》(GB/T 50265-2010)，在条件相同的情况下适宜选用卧式双吸离心泵。从本次设计的外部条件来看，泵站厂房在布置上并无特殊性限制，因此最终选择泵型为卧式双吸离心泵，在安装和后期维修保养上面都有较大的优势[4]。

此外，卧式双吸离心泵在流量调节上面存在变频调节、调节泵调节两种形式。其中水泵调节泵调节的范围有着较大的限制，不能满足灌区的流量调节要求。基于此，在此次设计中应用变频调节技术，其在流量调节范围上能够满足应用的需求。

最终，3号扬水灌区各级泵站的泵型参数及配备数量见表3。

表3 各级泵站的泵型参数及配备数量

2.3 确定水泵安装的高程

在完成水泵选型之后，还需明确水泵安装的高程，在高程设计中主要根据前池基准水位、水泵吸上高度值来做具体的计算。同时，在计算水泵吸上高度时，为保证准确性，应考虑到吸水管路水头损失、泵站海拔高程等因素产生的影响，然后取适当的安全余量，而在前池基准水位确定上应当以最低水位来进行计算和确定[5]。各级泵站吸上扬程计算值均取正值，但是基于泵站基础实际情况和泵站运行方式来看，最终选择倒灌方式计算和确定水泵的安装高程，使得各种泵型出水管高程保持一致，通过这种布置方式有助于汇总管的安装布置工作开展。

2.4 泵站厂区布置

3号扬水灌区在泵站规划上分为四级，各级泵站在选择上以地形开阔平坦的位置为主，同时各级泵站整体建筑物布置基本保持一致，泵站厂区主要由出水池、溢流堰、前池、泵站主副厂房等构成。

在泵站厂房与入厂公路的布置上，选择由南岸干渠右侧渠堤公路通至扬水灌区一级泵站，然后从前池左侧方位进入到厂区之中，泵站厂房整体呈现为东西向布置，其中左侧位置为安装间，右侧为主机间。各级泵站干管左侧布置次干道公路，可通过该道路进入到泵站厂区之内，也可以通过厂区绕行到达下级泵站的位置。此外，在泵站出水池的左侧下游位置处设置200 m3的消防生活储水池，然后布设输水管道连同上级泵站，为上级泵站提供消防用水、生活用水等，本级泵站取用下级泵站厂区储水池的水[6]。

2.5 3号扬水灌区各级泵站土建施工

3号扬水灌区属于提水灌溉工程，整体分为四级泵站，每级泵站都需设置泵房、出水池、进水池等基础建筑物，而泵站之间的输水应用压力管理连接实现。

2.5.1 泵站基础施工

3号扬水灌区四级泵站在进行基础施工时，整体的土方开挖量约为43.028万m3，因此在实际的开挖施工中，主要可采用1 m3～2 m3挖掘机挖掘施工完成，然后应用10 t自卸汽车运输出碴，先将挖掘出来得土料堆放在的各级泵站附近区域，以便于后期基础施工完成后的填筑。其中泵站填筑主要依靠自卸汽车运输，然后对填筑区域做整平、机械压实处理；干管的填筑施工则主要采用推土机来进行施工，将管道两侧堆放的开挖料推入填筑区内，并做机械压实处理[7]。

2.5.2 灌区扬水干管安装施工

3号扬水灌区的干管全部应用螺旋钢管，并采用焊接连接工艺。在完成基础开挖处理之后，应用吊装的方式逐一完成安装，且在安装的过程中注意轻吊轻放，严禁抛投，避免对管道造成严重损伤。此外，在完成干管安装之后，应清洁密封处理，并逐段完成密封性检测，及时修补存在连接缺陷的部位，确保整个扬水灌溉工程的质量。

3 结语

综上所述，泵站设计是一个十分复杂的过程，其间存在众多的影响因素，在设计中需综合各方面因素进行考虑，把握关键性设计要点，并对设计方案做出科学的优化，以此才能保证最终的性能。