焦江濤

(河北邯鄲市水利水電勘測設計研究院，河北 邯鄲　056001)

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河北邯鄲館陶縣衛(wèi)西干渠典型揚水點設計

焦江濤

(河北邯鄲市水利水電勘測設計研究院，河北 邯鄲056001)

為充分利用地表水，減少地下水的開采，館陶縣2015年度擬在衛(wèi)西干渠兩岸發(fā)展田間管灌1 000 hm2，涉及22個地塊，然而田間地面高程遠高于渠道設計引水位，故需設置揚水點。針對邯鄲市東部平原區(qū)渠道引水位通常較低、土地資源短缺且有防淤防盜要求等問題，在滿足揚水灌溉的條件下，通過采用WQ系列潛水排污泵、引水箱涵與豎井相結合、配電室與閥門井相結合等設計方案,有效解決了上述建設問題。該揚水點設計現(xiàn)已通過了河北省市專家聯(lián)合評審，各項指標均符合設計規(guī)范要求，可為其他地區(qū)揚水點設計提供參考借鑒。

渠道；灌溉工程；揚水點設計；河北

1　工程概況

館陶縣隸屬河北省邯鄲市，位于邯鄲市東部，地處冀魯豫接壤區(qū)，海河流域黑龍港上游，東經(jīng)115°06′～115°28′和北緯26°27′～36°47′之間，總面積456.3 km2。全縣轄4鄉(xiāng)4鎮(zhèn)277個行政村，2013年全縣人口35.27萬人。衛(wèi)西干渠是灌排兩用渠道，位于館陶縣境內(nèi)，從南至北縱貫全縣中心，縣境內(nèi)全長37.5 km，渠首位于衛(wèi)運河左岸徐萬倉處，設計引水流量50 m3/s，排澇標準為5 a一遇，流域面積292 km2，排澇流量38.7 m3/s[1-2]。為充分利用地表水，減少地下水的開采，促進地下水位的回升，館陶縣2015年度擬在衛(wèi)西干渠兩岸發(fā)展田間管灌1 000 hm2，涉及22個地塊，設計灌溉流量多數(shù)在0.06～0.09 m3/s之間。由于衛(wèi)西干渠設計引水位較低(典型揚水點處設計引水位為31.95 m，最低引水位30.65 m)，而衛(wèi)西干渠兩岸農(nóng)田地面高程較高(典型揚水點控制地塊田間地面高程為35.65 m)，不能實現(xiàn)自流灌溉，且田間管灌水頭損失較大(典型揚水點控制地塊最不利水頭損失為14.34 m)，故需設置揚水點滿足田間利用地表水灌溉要求，該工程選擇某揚水點作為典型進行設計，設計灌溉流量0.09 m3/s[2]。

根據(jù)地質(zhì)測繪，典型揚水點場地土層為第四系松散沉積的土層，為沖、洪積而成的壤土，褐黃色，可塑，濕、韌性低，強度低，該壤土主要分布在渠道邊坡以及渠底。根據(jù)工程經(jīng)驗，場地淺部土層的承載力為100 kPa，滿足揚水點基礎的承載力要求，建議使用天然地基。

2　典型揚水點設計

2.1水泵選型

常用水泵有離心泵、軸流泵、混流泵。離心泵揚程范圍為10 m以上，流量小，而混流泵揚程范圍為5～30 m，流量較大，它們從零流量到大流量均能運轉；軸流泵揚程范圍為0～10 m，流量大，但不能在小流量范圍內(nèi)運轉?？紤]揚水點上下游水位差、控制地塊最不利水頭損失、揚水點管路損失(管路較長約45 m，損失較大)，初估揚水點水泵揚程為26 m。該揚水點揚程較大(初估揚程為26 m)，流量較小(設計灌溉流量為0.09 m3/s)，因此優(yōu)先選用離心泵。衛(wèi)西干渠內(nèi)的地表水主要為經(jīng)渠首引來的衛(wèi)運河水和經(jīng)東風渠、魏大館排水渠、躍進渠引來的黃河水，渠內(nèi)地表水含沙量較高。WQ系列潛水排污泵是離心泵的一種，具有以下優(yōu)點：① 泵體流道寬敞，固形物容易通過，纖維不易纏繞；② 電機和水力部件直聯(lián)成一體，無須轉軸對中，拆裝方便省時，有利于現(xiàn)場維護，減少停機時間，節(jié)省維修費用；③ 結構簡單緊湊，體積小，泵上有專門的起吊提手，只須用簡單的起重設備；④ 占地少，泵可以直接放到污水池中，不需要建造專門的泵房，可節(jié)約基建投資40%以上。因此，本次設計選用WQ系列潛水排污泵。

圖1　典型揚水點平面布置(單位:mm)

水泵臺數(shù)選擇，對灌溉泵站，當流量小于1 m3/s可選2臺，大于1 m3/s可選3臺以上[3]，考慮本揚水點只在灌溉期使用，年利用小時數(shù)較低， WQ系列潛水排污泵具有拆裝方便省時的優(yōu)點，一旦水泵機組出現(xiàn)故障，對生產(chǎn)影響較小，同時為減少揚水點土建投資和機電投資，該揚水點選擇2臺潛水排污泵。

根據(jù)水泵初估揚程、單臺泵設計流量和WQ系列潛水排污泵產(chǎn)品樣本，初選水泵型號為WQ2260-421A潛水排污泵，水泵在高效區(qū)運行時，流量變化范圍為0.03 ～0.05 m3/s，揚程變化范圍為34～26 m，配套電機功率為22 kW，排出口徑100 mm。在單泵流量設計流量0.045 m3/s時，泵后出水管道選用內(nèi)徑150 mm鋼管，揚水點需要揚程為27 m，在所選水泵高效區(qū)運行范圍內(nèi)，故本設計水泵型號采用WQ2260-421A潛水排污泵。

2.2揚水點設計

圖2　典型揚水點縱剖(單位:mm)

該揚水點引水位通常較低，且建設單位要求揚水點需防淤防盜，減少永久占地。針對上述建設問題，開展揚水點設計。揚水點選用2臺WQ2260-421A潛水排污泵。揚水點按引水方向依次布置有引水口、引水箱涵、進水池、出水管道、配電室(下設閥門井)。引水口采用素混凝土結構，上游端位于渠道坡腳處，凈寬2.0 m，下游端與引水箱涵相接，凈寬0.8 m，引水方向長1.8 m，底高程與渠底高程齊平，為30.45 m；引水箱涵采用鋼筋混凝土結構，凈寬0.8 m，凈高0.6 m，底高程為30.45 m；進水池位于渠道階地上，頂高程33.15 m，底高程29.15 m，采用鋼筋混凝土結構，容積大于水泵設計流量的40倍，池凈寬1.8 m，凈長3.2 m，水泵直接固定安裝在進水池中；出水管道采用壓力鋼管，內(nèi)徑125 mm。配電室寬3 m，長3 m，下設鋼筋混凝土閥門井，內(nèi)設電磁流量計、閘閥等，詳見圖1，2。根據(jù)《泵站設計規(guī)范》(GB50265-2010)計算公式[4]，計算進水池穩(wěn)定性，經(jīng)計算在各種荷載組合下進水池基底應力均小于地基承載力，不均勻系數(shù)小于允許值，滿足規(guī)范要求。

3　設計成果分析

(1) 從揚水灌溉看，該揚水點引水管采用箱涵結構而不是預制混凝管，不但在設計引水位時能夠滿足揚水灌溉要求，而且有效解決了揚水點最低引水位較低的問題。

(2) 從防洪排澇看，該揚水點配電室建在渠頂上，滿足防洪要求；進水池建在渠道階地上，采用豎井結構，在滿足揚水灌溉功能的條件下，既不占用農(nóng)田，也不影響渠道排澇。

(3) 從防淤防盜看，該揚水點水泵采用WQ系列潛水排污泵，安裝底座高出進水池底板一定距離，在灌溉引水季節(jié)穿過攔污柵的小顆粒泥沙可通過水泵直接排出，非灌溉引水季節(jié)穿過攔污柵的小顆粒泥沙將沉積在進水池底板上，在灌溉引水前可通過人工清理掉，有效解決了揚水點的淤積問題；水泵固定安裝在進水池中，能夠有效防盜。

(4) 從永久占地看，該揚水點閥門井兼做配電室的基礎，與配電室相結合，有效減少了永久占地，減少了土建工程投資。

4　結　語

該揚水點的設計在滿足揚水灌溉的條件下，有效解決了邯鄲市東部平原區(qū)渠道引水位通常較低、土地資源短缺且有防淤防盜要求等建設問題，現(xiàn)已通過了河北省市專家聯(lián)合評審，各項指標均符合設計規(guī)范要求，對其他地區(qū)揚水點設計具有較好的借鑒意義。

[1]薛成齋,霍孟雨, 張廷芳,等.館陶縣水利志[M].北京：光明日報出版社,2007.

[2]焦江濤, 趙瑞波, 王敬斌,等. 館陶縣2015年度地下水超采綜合治理地表水灌溉項目實施方案[R].邯鄲：邯鄲市水利水電勘測設計研究院,2015.

[3]陳德亮,丘傳忻. 取水輸水建筑物叢書:泵站[M]. 北京：中國水利水電出版社,2004.

[4]中華人民共和國水利部.泵站設計規(guī)范(GB50265-2010)[S]. 北京：中國計劃出版社,2011.

(編輯：李慧)

2016-05-10

焦江濤，男，河北邯鄲市水利水電勘測設計研究院，工程師.

1006-0081(2016)08-0017-03

P512.3

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