張永久

（綏中縣水利勘測設(shè)計隊，遼寧 綏中125200）

1 概述

黃土坎I級站位于遼寧省東港市黃土坎鎮(zhèn)趙嶺村石山子處，大洋河橋上游左岸，其灌溉水源為大洋河天然河道徑流。I級提水站提取大洋河水通過趙嶺4km長渠道引向周家溝山頭，再經(jīng)II級提水站通過300m長隧洞入躍進(jìn)水庫。

黃土坎I、II級提水站始建于1965年，1966年竣工并受益。I級站安裝TL24-35型水泵3臺，TL20-35型水泵1臺，總裝機容量340kW。II級站安裝24sh-28型離心泵2臺，總裝機容量480kW。該工程經(jīng)40多年的運用，發(fā)揮了巨大效益，每年不僅提取800萬～1000萬m3水量解決躍進(jìn)水庫1333hm2水田灌溉問題，同時還灌溉I、II級提水站之間333hm2水田。

2 改造必要性

黃土坎I、II級提水站已建站40多年，由于管理單位資金緊張，無力進(jìn)行工程維修和設(shè)備更新改造，廠房破爛不堪，機械設(shè)備工作效率低，能源消耗較大，每年的提水成本高昂，給群眾帶來較大的負(fù)擔(dān)。因此從當(dāng)前節(jié)約能源的角度來看，該工程必須進(jìn)行改造，以達(dá)到節(jié)約能源的目的；從受益農(nóng)民的反映來看，改造此工程能降低農(nóng)民負(fù)擔(dān)，符合農(nóng)民利益。從多方面考慮，黃土坎I、II級提水站改造工程勢在必行。

3 泵站等級及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

3.1 泵站等級

黃土坎I級提水站設(shè)計流量2.21m3/s，配套功率325kW，黃土坎I級提水站設(shè)計流量1.6m3/s，配套功率480kW，根據(jù)GB/T 50265—97《泵站設(shè)計規(guī)范》，確定泵站等別為Ⅳ等，為小（1）型泵站，主要建筑物級別4級，次要建筑物級別5級。

3.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

參照GB50289—99《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定和東港灌區(qū)總體規(guī)劃設(shè)計，灌溉保證率75%。凈灌溉定額6150m3/hm2。灌溉水利用系數(shù)取0.67，毛灌溉定額9180m3/hm2。2011年月分配系數(shù)如表1。

表1 2011年月分配系數(shù)

3.3 防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB/T50265—97《泵站設(shè)計規(guī)范》，該站等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，確定該站設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。

4 水資源分析

4.1 需水量計算

黃土坎I、II級提水站提水量主要解決躍進(jìn)水庫1333hm2水田灌溉問題，同時還灌溉I、II級提水站之間333hm2水田。根據(jù)《躍進(jìn)水庫除險加固設(shè)計報告》，躍進(jìn)水庫年來水量為226萬m3，水庫下游1333hm2水田需水量為1224萬m3，水庫年蒸發(fā)和滲漏損失67萬m3，則II級提水站每年需提水入庫1065萬m3。I、II級提水站之間333hm2水田需水量為306萬m3，則I級提水站每年需提水1371萬m3。

4.2 水資源分析

黃土坎I、II級提水站的水源是大洋河徑流。由于I級站位于大洋河的感潮河段，因此水泵提水時間除受大洋河上游天然徑流量的影響，尚受潮水頂托程度影響，即大洋河提水時間是逕流與潮水頂托的綜合影響結(jié)果。經(jīng)多年的運行和40a實際資料證明，水源可滿足提水站的提水要求，躍進(jìn)水庫多年平均提水量在800萬～1000萬m3，灌溉保證率76%，水質(zhì)無污染，適于灌溉。

5 泵站主要設(shè)計參數(shù)

5.1 設(shè)計流量

黃土坎II級提水站每年需提水入庫1065萬m3。因運行資料大部分丟失，通過對僅有的1983，1984，1986年3年開機記錄進(jìn)行分析，黃土坎I、II級提水站每年開機時間平均為1850h，則黃土坎II級提水站設(shè)計流量：

黃土坎I、II級提水站之間333hm2水田需要流量按式（2）計算：

式中 m為泡田期灌水定額（m3/hm2）；ω 為灌溉面積（hm2）；T為灌溉時間（d）；t為水泵每天工作時間（h）；η為灌溉水利用系數(shù)。

黃土坎I、II級提水站之間灌溉面積333hm2，均為水田，灌水定額采用東港灌區(qū)規(guī)劃數(shù)值，其泡田期一次最大凈灌水定額為1725m3/hm2。抽水時間根據(jù)1983，1984，1986年3年開機記錄進(jìn)行分析，平均每天抽水時間按18h計算，由于黃土坎I、II級提水站主要為躍進(jìn)水庫提水入庫，因此I、II級提水站之間灌水時間需盡量縮短，根據(jù)對當(dāng)?shù)氐膶嶋H調(diào)查，泡田時間為6d；灌溉水利用系數(shù)取0.67。

將各參數(shù)代入計算公式（2）得：

5.2 特征水位確定

5.2.1 I級提水站

5.2.1.1 進(jìn)水池水位

根據(jù)對石山子1955～1986年實測潮位資料分析，并根據(jù)抽水時間選擇各水位如表2。

表2 進(jìn)水池水位特征值

5.2.1.2 出水池水位

出水池最高水位，按渠道加大流量計算，經(jīng)計算最高水位為7.0m；根據(jù)對II級站和I、II級站之間水田灌溉的綜合規(guī)劃，確定出水池設(shè)計水位為6.6m；根據(jù)該站多年實際運行工況，出水池最低水位確定為6.3m。

5.2.2 II級提水站

5.2.2.1 進(jìn)水池水位

取渠道通過加大流量時的水位，經(jīng)計算最高運行水位6.2m；取渠道通過設(shè)計流量時的水位，經(jīng)計算最高運行水位5.8m；取渠道通過單泵流量時的水位，經(jīng)計算最低運行水位5.0m。

5.2.2.2 出水池水位

按渠道加大流量計算，經(jīng)計算最高水位17.9m；根據(jù)對II級站和躍進(jìn)水庫的綜合規(guī)劃，確定出水池設(shè)計水位17.6m；取泵站單泵流量相對應(yīng)的水位，出水池最低水位確定17.1m。

5.3 特征揚程

在水泵尚未選型，管道尚未選配的情況下，可根據(jù)設(shè)計凈揚程按經(jīng)驗公式確定設(shè)計揚程，表達(dá)式為H=（1+K）H凈，K為估計的管道水力損失占凈揚程的百分比，本次設(shè)計取K=20%，揚程計算結(jié)果如表3～表4。

表3 I級站揚程計算 單位：m

表4 II級站揚程計算 單位：m

5.4 機組選型及安裝臺數(shù)

水泵選型能符合設(shè)計揚程和設(shè)計流量的要求，水泵工作期間應(yīng)在高效率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，機組大小和臺數(shù)應(yīng)使泵站投資較省，便于維修和管理，運行費用少，水力特性和氣蝕性能良好。根據(jù)以上原則并參照原泵站水泵類型和泵房結(jié)構(gòu)I級站初選水泵型號HT600-35 3臺，HT500-35 1臺，配用功率325kW。II級站初選水泵型號24sh-28 2臺，配用功率480kW。

5.4.1 I級提水站

（1）管路情況及局部阻力系數(shù)如表5。

表5 部阻力系數(shù)及管路長度

（2）工況校核：

式中 n為糙率；d為管道直徑（m）；L為管道長度（m）；∑ζ 為局部阻力參數(shù)之和；K沿為沿程阻力參數(shù)；K局為局部阻力參數(shù)；K為單泵運行時管路阻力參數(shù)。

查水泵工作性能曲線，設(shè)計凈揚程H凈=7.45m，流量0.84m3/s。

H損=KQ2=1.64×0.842=1.16m

H設(shè)=H凈+H損=8.61m，查得流量0.75m3/s。

水泵運行分析：在設(shè)計揚程H設(shè)＝8.61m下，水泵出流量為0.75m3/s，水泵效率為86%，在高效區(qū)運行，滿足規(guī)范要求。

5.4.2 II級提水站

（1）管路情況及局部阻力系數(shù)如表6。

表6 局部阻力系數(shù)及管路長度

（2）工況校核

式中 n為糙率；d為管道直徑（m）；L為管道長度（m）；∑ζ 為局部阻力參數(shù)之和；K沿為沿程阻力參數(shù)；K局為局部阻力參數(shù)；K為單泵運行時管路阻力參數(shù)。

查水泵工作性能曲線，設(shè)計凈揚程H凈=14.16m，流量1.1m3/s。

H損=KQ2=1.86×1.12=2.25m

H設(shè)=H凈+H損=14.16+2.25=16.41m，查得流量1.0m3/s。

水泵運行分析：在設(shè)計揚程H設(shè)＝16.41m下，水泵出流量1.0m3/s，水泵效率80%，在高效區(qū)運行，滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)語

根據(jù)黃土坎I、II級提水站改造的要求，續(xù)建配套與節(jié)水改造為重點，完善農(nóng)田灌排體系，大力推進(jìn)節(jié)水灌溉，推進(jìn)灌區(qū)信息化建設(shè)進(jìn)程，為水利現(xiàn)代化奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)灌區(qū)良性運行和可持續(xù)發(fā)展。

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