王彩霞

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

冊(cè)田灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程提水方案比選

王彩霞

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

介紹了桑干河冊(cè)田灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程概況，提水工程作為該工程設(shè)計(jì)的核心部分，從投資、運(yùn)行、施工管理等方面分別對(duì)楊莊提水和北干提水工程進(jìn)行了方案比選，綜合考慮多種因素，推薦采用楊莊兩級(jí)泵站提水和北干一級(jí)泵站改擴(kuò)建方案。

楊莊提水工程；北干提水工程；方案比選；冊(cè)田灌區(qū)；桑干河

1 工程概況

冊(cè)田灌區(qū)是山西省內(nèi)現(xiàn)有的大型灌區(qū)之一，橫跨山西、河北兩省，其中山西部分位于山西省東北部、大同盆地東南部，距大同市約35km，灌區(qū)西起大同縣固定橋，東至陽(yáng)高縣東柳營(yíng)，北界陽(yáng)高縣馬家皂，南鄰太行山脈六棱山腳，整個(gè)灌區(qū)東西長(zhǎng)約51km，南北寬約12～22km。灌區(qū)設(shè)計(jì)總灌溉面積3.023萬(wàn)hm2，其中山西部分2.003萬(wàn)hm2。桑干河冊(cè)田灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造骨干工程任務(wù)是對(duì)冊(cè)田灌區(qū)3個(gè)取水工程的6座提水泵站改擴(kuò)建、1座取水樞紐修復(fù)和1條長(zhǎng)約23.0km的骨干渠道改造，總節(jié)水面積0.2374萬(wàn)hm2。采用非充分灌溉方式，凈定額為1815m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)為0.64，新增引水能力3.79m3/s（2367.4萬(wàn)m3），設(shè)計(jì)水平年每年可節(jié)水328.8萬(wàn)m3。

2 楊莊提水工程設(shè)計(jì)

楊莊分灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積0.267萬(wàn)hm2，由兩條干渠輸水灌溉，其中西一干渠由東向基本沿1060m等高線布設(shè)，設(shè)計(jì)灌溉面積0.08萬(wàn)hm2；西二干渠由東向基本沿995m等高線布設(shè)，設(shè)計(jì)灌溉面積0.133萬(wàn)hm2。楊莊取水泵站為楊莊分灌區(qū)設(shè)于庫(kù)區(qū)的水源工程，取水量滿足兩渠道用水要求，但其出水池設(shè)計(jì)水位僅1012.67m，不能滿足西一干渠取水要求，需再次揚(yáng)水。

2.1 提水方案比選

根據(jù)楊莊取水泵站現(xiàn)狀，擬選擇一級(jí)泵站揚(yáng)水和兩級(jí)泵站揚(yáng)水兩個(gè)方案進(jìn)行比選。

2.1.1 一級(jí)泵站揚(yáng)水方案

楊莊取水泵站由主副廠房、壓力管道、出水池、重力流管道、輸水明渠等組成。水庫(kù)最低取水位952.5m，最高取水位956.0m，泵站機(jī)組安裝高程954.0m，單機(jī)流量0.21m3/s，設(shè)計(jì)總流量1.26m3/s，布置6臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量1500kW，揚(yáng)程72.5m，設(shè)計(jì)灌溉面積0.267萬(wàn)hm2。泵站及輔助建筑物現(xiàn)狀基本完好，但實(shí)際灌溉面積僅0.187萬(wàn)hm2，包括西二干渠0.133萬(wàn)hm2和重力流管線沿線0.053萬(wàn)hm2。

一級(jí)泵站揚(yáng)水方案主要改造取水泵站內(nèi)機(jī)組配置。經(jīng)復(fù)核計(jì)算，0.187萬(wàn)hm2耕地需水流量為0.68m3/s，泵站原4臺(tái)機(jī)組能夠滿足要求。故原1～4號(hào)4臺(tái)機(jī)組向西二干渠供水，設(shè)計(jì)總流量0.84m3/s，總裝機(jī)容量1000kW，壓力管線為直徑1000mm的玻璃鋼管，長(zhǎng)2.4km。擬改裝原5號(hào)和6號(hào)2臺(tái)機(jī)組向西一干渠供水，改裝機(jī)組水泵安裝高程954.0m，設(shè)計(jì)揚(yáng)程126.0m，水泵采用單級(jí)雙吸臥式離心泵，裝機(jī)2× 200kW，單機(jī)流量0.15m3/s，設(shè)計(jì)總流量0.3m3/s，最低取水位950.9m，最高取水位955.9m，壓力管線為直徑600mm的球墨鑄鐵管，長(zhǎng)6.45km，出水池設(shè)計(jì)水位1060.8m。

2.1.2 兩級(jí)泵站揚(yáng)水方案

兩級(jí)站揚(yáng)水方案維持取水泵站裝機(jī)不變，在適當(dāng)位置修建二級(jí)揚(yáng)水泵站，提水灌溉西一干渠。

楊莊二級(jí)站設(shè)于取水泵站重力流管線和輸水明渠相接處，由進(jìn)水建筑物、主副廠房、壓力管線、出水池及廠區(qū)等組成，設(shè)計(jì)取水位996.2m，設(shè)計(jì)出水位1060.8m。

主廠房為矩形，平面尺寸15.0m×6.9m（長(zhǎng)×寬），層高6.0m。安裝間設(shè)于主廠房左側(cè)，地面高程997.7m。副廠房布置于主廠房下游，平面尺寸15.0m× 4.5m（長(zhǎng)×寬）。主廠房?jī)?nèi)布置2臺(tái)機(jī)組，采用單級(jí)雙吸臥式離心泵，設(shè)計(jì)流量0.3m3/s，單機(jī)流量0.15m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程72m，裝機(jī)容量370kW；壓力管道出廠區(qū)后向正南至西一干渠渠首，管線長(zhǎng)約2.2km，球墨鑄鐵管管徑600mm；出水池設(shè)計(jì)水位1060.8m。

2.2 方案比選

從投資角度分析，兩級(jí)泵站揚(yáng)水方案雖需增建廠房和進(jìn)水建筑物各1座，但廠房規(guī)模較小，且較一級(jí)泵站揚(yáng)水方案節(jié)省約4.25km的壓力管線，工程直接投資較??；從管理角度分析，一級(jí)泵站揚(yáng)水方案只有1座泵站，管理較為簡(jiǎn)單，但兩級(jí)泵站揚(yáng)水方案泵站相距僅5km，管理較為方便。

綜上分析，本次設(shè)計(jì)推薦采用兩級(jí)泵站揚(yáng)水方案，即再建楊莊二級(jí)站向西一干渠提水灌溉。

3 北干提水工程設(shè)計(jì)

北干分灌區(qū)各泵站原設(shè)計(jì)灌溉面積0.345萬(wàn)hm2，本次設(shè)計(jì)面積0.94萬(wàn)hm2，提水工程需改擴(kuò)建。

3.1 提水方案

根據(jù)北干分灌區(qū)七條干渠分布情況及分水流量，設(shè)計(jì)一級(jí)站改擴(kuò)建和多級(jí)站改擴(kuò)建兩個(gè)方案比選。

3.1.1 一級(jí)站改擴(kuò)建方案

一級(jí)站改擴(kuò)建方案僅北干一級(jí)站改擴(kuò)建，設(shè)計(jì)規(guī)模0.64萬(wàn)hm2，其中擴(kuò)建規(guī)模為直接提水至四級(jí)站出水池，供水對(duì)象為東四干渠和西營(yíng)電灌站，設(shè)計(jì)灌溉面積0.44萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量1.5m3/s；改建規(guī)模設(shè)計(jì)灌溉面積0.20萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.8m3/s。其余各級(jí)站均只需改建，再向上逐級(jí)提水，向東四干渠和西營(yíng)電灌站以外的各干渠分水灌溉。

二級(jí)站改建規(guī)模設(shè)計(jì)灌溉面積0.152萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.62m3/s；三級(jí)站改建規(guī)模設(shè)計(jì)灌溉面積0.207萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.75m3/s；四級(jí)站改建規(guī)模設(shè)計(jì)灌溉面積0.127萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.45m3/s。

3.1.2 多級(jí)站改擴(kuò)建方案

一級(jí)站設(shè)計(jì)灌溉面積0.64萬(wàn)hm2，改建部分是原泵站主廠房配置2臺(tái)機(jī)組，設(shè)計(jì)流量0.8m3/s，可控制灌溉面積約0.213萬(wàn)hm2，裝機(jī)容量1120kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程85.0m，結(jié)合機(jī)改電配置機(jī)組，利用原壓力管線輸水，為2根直徑800mm的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管；擴(kuò)建部分是在原廠房東側(cè)新建廠房，裝機(jī)4臺(tái)，控制灌溉面積0.427萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量1.5m3/s，裝機(jī)容量2000kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程84.0m，緊鄰原壓力管線鋪設(shè)直徑1200mm的球墨鑄鐵管，新舊壓力管線長(zhǎng)度均為4.1km。

二級(jí)站設(shè)計(jì)灌溉面積0.592萬(wàn)hm2，改建部分是原泵站主廠房站配置2臺(tái)機(jī)組，控制灌溉面積0.225萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.82m3/s，裝機(jī)容量500kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程38.0m，結(jié)合機(jī)改電配置機(jī)組，利用原壓力管線輸水，為2根直徑800mm的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管；在原主廠房東側(cè)擴(kuò)建主廠房，裝機(jī)4臺(tái)，控制灌溉面積0.367萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量1.3m3/s，裝機(jī)容量740kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程36.0m，緊鄰原壓力管線鋪設(shè)直徑1200mm的球墨鑄鐵管，新舊壓力管線長(zhǎng)度均為2.3km。

三級(jí)站設(shè)計(jì)灌溉面積0.647萬(wàn)hm2，改建部分是原主廠房?jī)?nèi)重新配置2臺(tái)機(jī)組，控制灌溉面積0.296萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.94m3/s，裝機(jī)容量440kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程31.0m，利用原壓力管線輸水，為2根直徑800mm的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管；在原主廠房東側(cè)擴(kuò)建主廠房，裝機(jī)2臺(tái)，控制灌溉面積0.351萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量1.3m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程32.0m，裝機(jī)容量560kW，緊鄰原壓力管線鋪設(shè)直徑900mm的球墨鑄鐵管，新舊壓力管線長(zhǎng)度均為1.1km。

四級(jí)站設(shè)計(jì)灌溉面積0.567萬(wàn)hm2，改建部分是原主廠房重新配置2臺(tái)機(jī)組，控制灌溉面積0.239萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量0.8m3/s，裝機(jī)容量500kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程42.0m，利用原壓力管線輸水，為2根直徑800mm的鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管；在原主廠房東側(cè)擴(kuò)建主廠房，裝機(jī)2臺(tái)，控制灌溉面積0.328萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)流量1.1m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程42.0m，裝機(jī)容量710kW，緊鄰原壓力管線鋪設(shè)直徑900mm的球墨鑄鐵管，新舊壓力管線長(zhǎng)度均為1.32km。

3.2 方案比選

從投資角度分析，一級(jí)站改擴(kuò)建方案投資較小；從運(yùn)行管理角度分析，多級(jí)站改擴(kuò)建方案四級(jí)泵站均需改擴(kuò)建，且改擴(kuò)建部分向各干渠配水互相交叉，管理復(fù)雜，而一級(jí)站改擴(kuò)建方案通過(guò)擴(kuò)建一級(jí)站直接向東四干渠和西營(yíng)電灌站供水，功能單一，管理簡(jiǎn)便。綜上分析，本次設(shè)計(jì)推薦一級(jí)站改擴(kuò)建方案。

4 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)施后，冊(cè)田灌區(qū)節(jié)水總面積可達(dá)1.064萬(wàn)hm2，灌溉水利用系數(shù)由0.43提高到0.5，每年可節(jié)水192萬(wàn)m3，有效灌溉面積由0.725萬(wàn)hm2增加到1.719萬(wàn)hm2，在促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也為水資源的可持續(xù)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

TU991.1

C

1004-7042（2016）01-0006-02

王彩霞（1974-），女，1998年畢業(yè)于武漢水利電力大學(xué)技術(shù)經(jīng)濟(jì)專業(yè)，高級(jí)工程師。

2015-11-16；

2015-12-20