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        山東聊城鄭家鎮(zhèn)后管屯地下水開采泵站設(shè)計淺析

        2019-02-21 02:37:38劉銘棟
        陜西水利 2019年1期
        關(guān)鍵詞:軸流泵鄭家泵站

        劉銘棟

        (山東省聊城市東昌府區(qū)水務(wù)局,山東 聊城 252000)

        0 前言

        鄭家鎮(zhèn)位于聊城市東昌府區(qū)西南高亢區(qū),為東昌府區(qū)、冠縣、莘縣交界處,地理位置偏僻,地下水位埋深在20 m 左右。全鎮(zhèn)下轄54 個行政村,農(nóng)業(yè)人口4.2 萬,耕地面積6.2 萬畝。農(nóng)業(yè)灌溉主要以黃河水和機(jī)井灌溉為主,黃河水主要依靠張爐集和康營兩座區(qū)管泵站輸送,其中純井灌面積1.5 萬畝,非宜井區(qū)純黃灌面積0.8 萬畝,黃灌、井灌相結(jié)合面積3.9 萬畝。

        近幾年來,由于黃河水日益緊缺,張爐集、康營兩座泵站的輸水能力得不到完全發(fā)揮,直接導(dǎo)致鄭家鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)灌溉用水異常緊張。長期過度開采地下水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉,地下水得不到應(yīng)有的補(bǔ)充,水位連年下降,已被省水利廳劃定為淺層地下水超采區(qū)[1]。

        為緩解當(dāng)前的灌溉用水困難,防止地下水過度超采,計劃在鄭家鎮(zhèn)后管屯村馬頰河右岸新建泵站1 座,為聊鄭路以北大部分及鄭家西部的部分耕地提供灌溉補(bǔ)充水源。

        1 工程概況

        1.1 區(qū)域地質(zhì)條件

        馬頰河位于聊城西部,從屬于魯西黃河沖積平原,地勢平坦。泵站泵房頂海拔標(biāo)高為35.04 m。泵站處于暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū),具有明顯的季風(fēng)氣候特征,為半干旱大陸性氣候,春夏秋冬四季分明[2]。

        1.2 區(qū)域水文條件

        場區(qū)地下水類型主要為潛水,其流向與地表傾斜方向基本一致。據(jù)鉆孔水位觀測,目前地下水位埋深一般在20 m 左右,多年平均水位變化幅度在2.0 m~3.0 m 左右。降水入滲補(bǔ)給是淺層地下水的主要補(bǔ)給來源,約占淺層地下水總補(bǔ)給量的70%~80%。但由于降水在年內(nèi)和年際間變化較大,使其入滲補(bǔ)給在時間分配上十分懸殊。一般年份,地下水接受降水入滲補(bǔ)給的時間與降水季節(jié)基本一致,以每年的6 月~9 月份為主,其他月份時段入滲補(bǔ)給很少。形成了汛期降水集中而大強(qiáng)度補(bǔ)給,枯水期補(bǔ)給量很少或無補(bǔ)給的特點。

        2 泵站設(shè)計指標(biāo)

        后管屯泵站位于鄭家鎮(zhèn)后管屯村,靠近馬頰河右岸,控制灌溉面積3 萬畝,設(shè)計流量2.4 m3/s,配套2 臺700ZLB1.3-7.2型軸流泵;新建1 孔2.0 m×2.0 m 平面鑄鐵閘門,配備QL-5-s 手搖螺桿式啟閉機(jī)1 臺;新建管理房3 間;根據(jù)需要配置250 kVA 變壓器一臺,架設(shè)高壓線路1.2 km。

        后管屯支渠設(shè)計底寬2 m,邊坡1∶1.5,深度2.6 m。

        3 泵站工程設(shè)計

        3.1 進(jìn)水閘水力計算

        閘孔凈寬按無壓流采用公式(1)、(2)計算(《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001):

        式中:μ0為淹沒堰流綜合流量系數(shù);B0為過流斷面計算寬度(m),對矩形斷面即為洞寬;H0為上游總水頭(m);hs為下游水深。

        經(jīng)計算得閘孔凈寬為1.87 m,可選用1 孔2.0 m×2.0 m(寬×高)。

        3.2 泵室穩(wěn)定計算

        3.2.1 計算工況及荷載組合

        完建期地下水位在泵室以下的荷載組合為結(jié)構(gòu)自重+土壓力;正常運用期荷載組合為結(jié)構(gòu)自重+揚壓力+水重+土壓力+水壓力;檢修期荷載組合為結(jié)構(gòu)自重+揚壓力+土壓力+水壓力;地震期荷載組合為結(jié)構(gòu)自重+揚壓力+水重+土壓力+水壓力+水平地震慣性力+地震動土壓力+地震動水壓力。

        3.2.2 計算結(jié)果根據(jù)各工況所得計算結(jié)果見表1。

        表1 泵室穩(wěn)定計算成果表

        計算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

        3.3 引水涵閘閘室穩(wěn)定計算

        3.3.1 計算工況及荷載組合

        施工完建期工程竣工,土建及設(shè)備安裝完成,閘上、下游均無水,地下水位低于閘底板以下的荷載組合為結(jié)構(gòu)自重;正常運用期為自重+揚壓力+水重+水壓力;特殊運用期為自重+

        揚壓力+水重+水壓力+水平地震慣性力。

        3.3.2 計算結(jié)果

        根據(jù)各工況所得計算結(jié)果見表2。

        表2 閘室穩(wěn)定計算成果表

        計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

        3.4 水力機(jī)械及金屬結(jié)構(gòu)

        3.4.1 水力機(jī)械設(shè)計

        后管屯泵站設(shè)計流量為2.4 m3/s;泵站最低運行水位為30.593 m,最高運行水位為32.04 m;出水池灌溉水位34.29 m。泵站的設(shè)計揚程為34.29-30.593+0.8=4.5 m。根據(jù)以往工程經(jīng)驗,對軸流泵、潛水軸流泵、潛水貫流泵進(jìn)行比較[3]。經(jīng)比選,選用2 臺700ZLB1.3-7.2 型軸流泵,配套電機(jī)功率80 KW。

        3.4.2 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

        泵站的金屬結(jié)構(gòu)包括進(jìn)口攔污柵、引水涵閘閘門、水泵的起吊設(shè)備等。具體數(shù)量和型號見表3。

        表3 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計一覽表

        4 效益分析

        4.1 經(jīng)濟(jì)效益

        項目完成后,項目區(qū)農(nóng)田灌溉條件將有很大改善,農(nóng)田質(zhì)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平也隨之提高,種植結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、合理。根據(jù)項目區(qū)作物產(chǎn)量分析,糧食作物增產(chǎn)以22 kg/畝計,單價按2.0 元/kg 計,年灌溉增產(chǎn)效益為132 萬元,考慮水利分?jǐn)傁禂?shù)取0.4 計算,則實際灌溉增產(chǎn)效益為52.8 萬元。

        4.2 社會效益

        項目實施后,降低了灌溉成本,節(jié)約了大量人力物力,有效地提高了項目區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,增加了農(nóng)民收入,提高了人民生活質(zhì)量,對構(gòu)建和諧社會、建設(shè)社會主義新農(nóng)村起到重要的作用。

        4.3 環(huán)境效益

        項目實施后,地表水得到合理開發(fā)利用,每年為鄭家鎮(zhèn)提供約500 萬m3的可用水源,可供3 萬畝耕地灌溉;補(bǔ)充地下水200 萬m3,減少了地下水的開采量,使得地下水生態(tài)得到改善。

        5 結(jié)語

        項目實施后,工程區(qū)域內(nèi)不僅降低了灌溉成本,節(jié)約了大量的人力物力,而且有效地提高項目區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,增加了農(nóng)民的收入,對構(gòu)建和諧社會、建設(shè)社會主義新農(nóng)村起到重要的作用。此外,輸水過程中,沿程滲漏水可間接補(bǔ)充地下水,對抬高地下水位,緩解項目區(qū)周邊地下水位下降速度也起到積極作用,有效防止了土壤沙化和水土流失,地下水生態(tài)得到逐步改善。

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