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        郟縣煙草泵站提水方案分析

        2016-07-05 08:47:06牛國強河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司
        河南水利與南水北調(diào) 2016年5期
        關(guān)鍵詞:泵站

        □李 颯 □牛國強(河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司)

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        郟縣煙草泵站提水方案分析

        □李颯□牛國強(河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司)

        摘要:提水工程是引(輸)水、調(diào)水工程中常見的工程類型,提水方式和泵站布置也都各有特點。文章結(jié)合實際工程案例,通過對各提水方案的優(yōu)缺點進(jìn)行分析、論證,最終選定合理的提水方案。希望文章能夠給經(jīng)常做提水工程的同行們帶來有益的參考。

        關(guān)鍵詞:泵站;提水工程;方案

        1前言

        隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,水資源作為戰(zhàn)略性要素資源的重要性日益顯現(xiàn)。但現(xiàn)實中由于受特殊的自然、地理環(huán)境,水資源的賦存條件等因素影響,需要采取工程措施對有限的水資源進(jìn)行合理調(diào)配,才能使寶貴的水資源發(fā)揮更大的利用效率和效益,更好的支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。而提水工程是引(輸)水、調(diào)水工程中常見的工程類型,為充分、高效、低成本地利用好有限的、寶貴的水資源,通過對項目中的工程背景和提水特點的進(jìn)行分析,擬定出中常見的提水方案,并對其進(jìn)行分析,選定因地制宜、經(jīng)濟合理的提水方案。

        2工程概況

        本提水工程位于平頂山市郟縣,農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米等糧食作物為主,經(jīng)濟作物主要是煙葉、蔬菜、瓜果??h內(nèi)水利工程主要分布于北部丘陵區(qū)、汝河北岸平原區(qū)及汝河南岸平原區(qū),而廣闊渠以北地勢較高的丘陵、崗地可用水利工程較少,地下水埋藏較深、不宜開采,區(qū)域農(nóng)作物常年處于“望天收”境況。為解決郟縣廣闊渠以北地勢較高的丘陵、崗丘區(qū)的農(nóng)業(yè)缺水問題,通過在北汝河新建橡膠壩,抬高廣闊渠渠首引水水位,同時利用現(xiàn)狀廣闊渠作為輸水通道,在廣闊渠沿岸趙寨村、張臨渠村附近分別設(shè)分水閘、節(jié)制閘及提水泵站,通過提水管道提水至廣闊渠以北的丘陵、崗丘缺水地區(qū),以解決本區(qū)域的農(nóng)田灌溉問題。

        依據(jù)區(qū)內(nèi)自然特點、經(jīng)濟狀況、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、可用水量、灌溉面積及灌溉方式,對灌區(qū)進(jìn)行水量平衡計算分析。在充分利用當(dāng)?shù)厮Y源和北汝河水的條件下,可滿足0.17萬hm2的農(nóng)業(yè)灌溉用水需求,其中:趙寨泵站覆蓋灌溉區(qū)0.10萬hm2;張臨渠泵站覆蓋灌溉區(qū)0.07萬hm2。趙寨灌溉區(qū)、張臨渠灌溉區(qū)通過廣闊渠引水流量分別為0.56 m3/s、0.42 m3/s。

        3提水方案分析

        3.1提水方案擬定

        趙寨泵站位于廣闊渠入北汝河口上游180 m處,泵站處地面高程為145.30~146.70 m。趙寨灌溉區(qū)內(nèi)最高處位于上丁村東部崗地上,高程為298.85 ~299.32 m。趙寨泵站至上丁村輸水線路長為11.43 km,凈揚程154 m。

        張臨渠泵站位于廣闊渠距入北汝河口6.52 km處,泵站處地面高程為144.38~145.98 m。張臨渠灌溉區(qū)內(nèi)最高處位于天成洼村南部崗地上,高程為261.31~262.70 m。張臨渠泵站至天成洼村輸水線路長為4.33 km,凈揚程118 m。

        兩個灌溉區(qū)中趙寨區(qū)、張臨渠區(qū)設(shè)計灌溉面積均超過0.07萬hm2,最大提水高度均超過100 m,由于揚程較高,提水方案直接決定提水工程的投資規(guī)模和工程建成后的泵站運行、維護(hù)、能耗等費用,為了使提水工程投資合理、技術(shù)可行、運行經(jīng)濟、維護(hù)方便,應(yīng)對多種提水方案進(jìn)行比較。

        在同一灌溉區(qū)灌溉面積和灌溉天數(shù)相同的條件下,對趙寨灌溉區(qū)、張臨渠灌溉區(qū)泵站提水工程考慮以下四種提水方案并進(jìn)行方案比較。

        方案一:不分級提水,泵站設(shè)在廣闊渠分水閘后,單管輸水,泵站內(nèi)設(shè)一組工作水泵,提水時一次加壓至灌溉區(qū)內(nèi)的崗地蓄水池,灌溉時從輸水線路末端崗地蓄水池自流至灌溉區(qū)內(nèi)田地;

        方案二:分段、分時提水,泵站設(shè)在廣闊渠分水閘后,單管輪灌,泵站內(nèi)設(shè)兩組不同揚程的水泵,通過叉管分別連至輸水干管上,提水時根據(jù)灌溉田地的高程,啟動相應(yīng)揚程的水泵工作,在輸水線路中部和末端分別設(shè)一級蓄水池和崗地蓄水池,灌溉期間分段供水,輸水線路中部一級蓄水池和輸水線路末端崗地蓄水池不同時灌水;

        方案三:分段、同時提水,泵站設(shè)在廣闊渠分水閘后,采用雙管獨立提水,泵站內(nèi)設(shè)兩組不同揚程的水泵,在輸水線路中部和末端分別設(shè)一級蓄水池和崗地蓄水池,灌溉期間分段同時供水,一級蓄水池和崗地蓄水池可同時灌溉田地;

        方案四:分級提水,在廣闊渠分水閘后和輸水線路中部一級蓄水池后分別設(shè)一、二級泵站,單管接力提水,崗地蓄水池的水通過一級蓄水池和二級泵站加壓供水至崗地蓄水池。

        3.2提水方案比較

        方案一:不分級提水,該方案的優(yōu)點為蓄水池、泵站、機組、管線等各項設(shè)施數(shù)量較小,工程布置簡單,占地較小,運行管理簡便;缺點為一次加壓提水,對于片區(qū)地勢較低的下段不必要提水過高,易形成能源浪費及運行不經(jīng)濟的情況。

        方案二:分段、分時提水,泵站設(shè)在廣闊渠分水閘后,由于揚程相差較大,故采用不同機組提水,水泵后管道通過叉管和主輸水管連接,采用單管輸水,在輸水線路中部和末端各設(shè)一級蓄水池和崗地蓄水池,由于受灌溉時節(jié)限制,灌溉期間一級蓄水池和崗地蓄水池分時段灌水。該方案的優(yōu)點為一條輸水管線,分段提水較節(jié)能,機組集中于一座泵站廠房內(nèi),占地較省、管理較簡便;缺點為一級蓄水池與崗地蓄水池庫容均較大,占地較多,工程量較大,灌溉不同區(qū)域需切換相應(yīng)揚程的水泵。

        方案三:分段、同時提水,泵站設(shè)在廣闊渠分水閘后,采用兩型機組、雙管獨立同時提水,在輸水線路中部和末端分別設(shè)一級蓄水池和崗地蓄水池,灌溉期間上、下段灌區(qū)可同時灌水。該方案的優(yōu)點是分段提水較節(jié)能,一級蓄水池與崗地蓄水池庫容較小,總庫容與方案一相同,泵站廠房占地較省、運行管理較簡便;缺點是輸水線路下段為雙管布置,涉及臨時占地較多。

        方案四:分級提水,在廣闊渠分水閘后和輸水線路中部一級蓄水池后分別設(shè)一、二級泵站,崗地蓄水池通過二級泵站及一級蓄水池加壓供水。該方案的優(yōu)點是一條輸水管線,分級提水較節(jié)能,一級蓄水池與崗地蓄水池庫容較小,總庫容與方案一相同;缺點是需設(shè)兩座泵站廠房,土木工程、占地較多,運行管理較復(fù)雜。方案一至方案四特性見表1。

        3.3提水方案選擇

        從工程布置上,方案一只設(shè)一座提水泵站,2臺機組(容量2×710 KW),一條輸水管線,設(shè)一處蓄水池;方案二設(shè)一座提水泵站,4臺機組(容量2×400 KW/2×710 KW),一條輸水管線,在管線中部階地和末端崗地分別設(shè)一大、一小兩座蓄水池;方案三設(shè)一座泵站,4臺機組(容量2×250 KW/2×355 KW),兩條輸水管線,在管線中部和末端分別設(shè)一大、一小兩座蓄水池;方案四設(shè)兩座泵站,每座泵站設(shè)2臺機組,機組容量分別為2×500 KW/2 ×132 KW,一條輸水管線,在管線中部和末端分別設(shè)一大、一小兩座蓄水池。由此可以看出,方案一工程布置最簡單,方案二、方案三工程布置較方案一復(fù)雜。方案四在四個比選方案中最復(fù)雜。

        從運行管理上,方案一灌溉時直接由一級泵站提水至崗地蓄水池內(nèi),然后由田間管道輸送至灌區(qū)耕地,運行操作簡單;方案二灌溉時先由泵站提水至一級蓄水池或崗地蓄水池內(nèi),輪流灌溉各自控制范圍內(nèi)的田地內(nèi)。由于兩級蓄水池?fù)P程不同,須根據(jù)供水目標(biāo)對泵站不同機組進(jìn)行相應(yīng)的操作;方案三灌溉時由于采用了兩條不同的輸水管線,可同時開啟不同揚程的機組,同時提水至相應(yīng)蓄水池并進(jìn)行灌溉且不受時間限制;方案四灌溉時先由一級泵站提水至二級泵站處一級蓄水池內(nèi),然后二級泵站同時提水至崗地調(diào)節(jié)池,運行操作復(fù)雜。此外,方案四由于新建兩處泵站,需配置運行管理人員較多,設(shè)備年運行費較前三個方案高。

        表1 各比選方案特性表

        從工程投資效益分析,四方案中方案二土建工程部分投資較大;方案四涉及管理人員工資、設(shè)備運行費用較多;方案一每年運行電費最多,其他三個方案每年運行電費基本持平。對運行期25年的投資效益進(jìn)行計算,在滿足灌溉目標(biāo)的前提下,方案四總費用最多,方案三總費用最少。各方案投資對比情況見表2。

        表2 分級提水方案投資對比情況表 單位:萬元

        綜合考慮建筑物工程布置、設(shè)備運行管理及投資效益等方面進(jìn)行分析,推薦采用方案三,即分級提水,泵站設(shè)在廣闊渠分水閘后,采用雙管獨立提水,在輸水線路中部和末端分別設(shè)一級蓄水池和崗地蓄水池,灌溉期間一級蓄水池和崗地蓄水池同時提水且同時灌水。

        4結(jié)語

        提水工程作為引(輸)水、調(diào)水工程中常見的工程類型,是水利設(shè)計工作者經(jīng)常接觸的工程類型。滿足提水要求的提水方式和工程布置也是多種多樣、各有特點。只有熟悉工程所在地的水環(huán)境,因地制宜地進(jìn)行分析,才能制定出合理的提水方案。

        (責(zé)任編輯:趙鑫)

        中圖分類號:TV671

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

        文章編號:1673-8853(2016)05-0120-02

        作者簡介:李颯(1981-),男,工程師,主要從事水利水電工程設(shè)計工作。

        收稿日期:2016-04-28

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