襄屯灌區(qū)泵站的建設(shè)與運(yùn)行

郭改娥

（長治市襄屯灌區(qū)管理局 長治 046011）

1 工程概況

長治市后灣水庫灌區(qū)擴(kuò)建工程位于長治市的襄垣盆地和潞安盆地，按行政區(qū)劃分工程位于長治市的襄垣縣和屯留縣，灌區(qū)以后灣水庫為水源，是在原襄垣縣后灣水庫灌區(qū)基礎(chǔ)上擴(kuò)建的灌溉工程。灌溉總面積為13 333.3 hm2，其中自流3 586.7 hm2，提水灌溉9 746.6 hm2，提水灌溉占總面積的73.1%。后灣水庫位于濁漳河西源，水庫興建于1959年11月至1960年3月，是濁漳河西源上的控制性工程，屬大（Ⅱ）型水庫。設(shè)計總庫容1.3億m3，興利庫容7 850萬m3。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過除險加固已達(dá)100年設(shè)計，2000年校核。而多年來水資源實際只利用了10%，因此利用該水庫調(diào)控的水資源發(fā)展襄垣盆地的灌溉面積，并進(jìn)一步引水到濁漳南源潞安盆地內(nèi)的屯留縣絳河以北地區(qū)發(fā)展灌溉，加強(qiáng)水土保持治理。從濁漳河流域水利規(guī)劃全局考慮是合理的,而且工程投資較省，是一項較好的水利灌溉工程。

2 工程規(guī)劃

襄屯灌區(qū)工程主要是由一座水源水庫（后灣水庫），一座反調(diào)節(jié)水庫（閆村水庫），一條總干渠，四條干渠，五座萬畝以上揚(yáng)水站組成。

1）渠系布置：渠系分總干、干、支、斗、農(nóng)、毛六級?；窘ㄔO(shè)工程包括總干渠長33.18 km，北干渠長13.3 km；南干渠長11.55 km；東干渠長2.24 km；西干渠長10.22 km。支、斗、農(nóng)、毛渠為農(nóng)水配套工程。

2）泵站布置：灌區(qū)萬畝以上泵站共規(guī)劃5處，分別是總干一級站、總干二級站、元腦嶺站、王村站、郭莊站，泵站均從渠道取水，上水壓力水管均采用預(yù)應(yīng)力砼管?？偢啥壵炯戎苯酉蚵喊才璧厮退?，同時又向閆村水庫提水作反調(diào)節(jié)。

3 泵站實施方案

由于提水灌溉占總面積的73.1%，比重較大，因此針對灌溉要求、地質(zhì)條件、地域環(huán)境的不同，采取因地制宜，科學(xué)論證來選擇泵站實施方案，是搞好灌區(qū)工程的關(guān)鍵。下面通過對襄屯灌區(qū)已建成4個萬畝以上泵站實施方案的運(yùn)用進(jìn)行敘述，從而為以后選取類似最佳泵站方案提供參考。

3.1 總干一級站

該站控制灌溉面積6 000.3 hm2，設(shè)計提水流量3.0 m3/s，設(shè)計揚(yáng)程19.20 m，屬三等工程規(guī)模。

1）基本情況：根據(jù)地形條件和灌溉要求，站址選在總干渠19+279-19+465處，遠(yuǎn)離村莊，此處地勢較緩，土質(zhì)均勻密實，壓縮性小，抗?jié)B性能好，地基無軟弱夾層，地下水較深，可以使用天然地基。站址處原有東坡站已報廢，利用舊站址，可以節(jié)約耕地,而且水土保持條件好，無需水土保持專項治理。為保證工程質(zhì)量、工期，廠房結(jié)構(gòu)實施成為重點(diǎn)。

2）實施方案：①廠房下部結(jié)構(gòu)選擇，考慮水泵吸程的要求，泵站一般布置成半地下式水泵層。在以往的設(shè)計中考慮地基條件和水泵層防水的要求，廠房下部均設(shè)計成整體砼結(jié)構(gòu)或條形基礎(chǔ)結(jié)合砼防滲，而總干一級站地基條件較好，地下水埋藏較深，選用整體砼結(jié)構(gòu)或條形基礎(chǔ)不能充分發(fā)揮地基承載能力，投資較大，經(jīng)計算分析后選用現(xiàn)澆砼杯形基礎(chǔ)。②廠房內(nèi)排架柱采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制排架柱結(jié)構(gòu)，可以現(xiàn)場預(yù)制，也可以購買標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制排架柱，既節(jié)約了投資，又加快了施工進(jìn)度，從而保證了工程質(zhì)量。

3.2 總干二級站

該站控制灌溉面積5 333.6 hm2，設(shè)計提水流量3.0 m3/s，設(shè)計揚(yáng)程30.24 m，屬三等工程規(guī)模。

總干二級站運(yùn)用要求：由上游來水直接向下游供水；由上游來水向調(diào)節(jié)水庫儲水；由調(diào)節(jié)水庫向下游送水。調(diào)節(jié)水庫和總干二級站之間設(shè)側(cè)向管路連接，其作用是：當(dāng)上游來水向水庫儲水時作為上水管路；當(dāng)由水庫向下游供水時，又作為水庫的放水管道，兩種情況不能同時運(yùn)用。在不同運(yùn)用條件下其機(jī)組布置方案有3種，詳見表1。

表1 總干二級站機(jī)組主要性能對比

對以上三種方案分析比較可以看出：（1）正向機(jī)組方案：優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組布置簡單，控制設(shè)備少，主廠房建筑面積小，管理運(yùn)行方便，方案投資小，裝機(jī)最少（1 520 kW）。由上游來水直接向下游供水及由調(diào)節(jié)水庫向下游供水等主要運(yùn)行工況時，水泵是在高效區(qū)工作，其單泵流量大，水泵運(yùn)行時間短。但缺點(diǎn)是在從上游向調(diào)節(jié)水庫儲水時機(jī)組運(yùn)行效率僅有75%左右。（2）正、側(cè)向機(jī)組方案，雖具有效率高，但其總裝機(jī)偏大（2 060 kW）、土建投資較大，還要增加側(cè)向廠房及進(jìn)水管路，一次性投資比正向機(jī)組方案增大，總裝機(jī)多540 kW。（3）串聯(lián)機(jī)組方案經(jīng)論證認(rèn)為也不大適用?？偢啥壵緳C(jī)組布置，經(jīng)過以上分析、論證以后，選定了正向機(jī)組方案。

3.3 王村站

該站從西干渠4+450分水，控制面積1 733.42 hm2，設(shè)計流量為0.75 m3/s，設(shè)計揚(yáng)程41.2 m。灌區(qū)地形為坡形黃土臺地，西高東低,王村站屬于四等工程規(guī)模。

該站機(jī)組方案有以下兩個：

方案1：王村站設(shè)計進(jìn)水池正常水位944.15 m，廠區(qū)地面高程951.22 m，水位與地面相差7 m?？紤]到廠區(qū)地面高程與前池設(shè)計水位相差較大，若采用臥式泵，廠房需采用干室式泵房，為滿足水泵吸程需要，水泵層需開挖6 m之深，形成地下水泵層和地面檢修安裝層，使廠房結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了工程投資和施工難度，又不便于操作管理。采用長軸立式離心泵，具有可充分利用其長軸直接從水面取水，水泵又可安裝在地面以上的優(yōu)點(diǎn)，使前池和進(jìn)水池合二為一設(shè)置在內(nèi)，以豎井形式滿足機(jī)組安裝，廠房仍采用分基式，結(jié)構(gòu)簡單，又便于操作管理，節(jié)約投資。所以選用了四臺長軸立式水泵方案。四臺300L—44型長軸立式泵，裝機(jī)容量為4×135 kW，效率為80%。

方案2：考慮灌區(qū)地形為坡形黃土臺地，坡降較大，高程955.00 m以上控制面積有1 133.39 hm2，占總面積的45%。本著“高水高澆，低水低澆”的原則，將四臺泵分為兩組：將兩臺改為低揚(yáng)程機(jī)組300L—19型泵，控制955.00 m以下面積，另兩臺機(jī)組不變?nèi)詾閮膳_300L—44型泵?？傃b機(jī)容量從540 kW（4×135）變?yōu)?380 kW［2×（55+135）］，裝機(jī)減少 160 kW，運(yùn)行費(fèi)用降低，經(jīng)過對比選用方案2。

3.4 元腦嶺站

該站設(shè)計灌溉面積666.7 hm2，考慮灌區(qū)地形為坡形黃土臺地，坡降較大，采用兩級提水，其中，一級站控制面積400.0 hm2；二級站控制面積266.7 hm2。主要問題是選擇元腦嶺一級站站址。從總干樁號16+400處引水，元腦嶺一級站站址地形、地質(zhì)情況較為復(fù)雜，基礎(chǔ)巖石破碎、風(fēng)化嚴(yán)重，交通不便，施工條件困難。改從總干渠樁號17+220處引水，其它技術(shù)特性指標(biāo)均不改變，引渠渠道縮短566 m，上水壓力管道延長890 m。但交通便利，施工條件好，便于以后運(yùn)用管理，建設(shè)投資基本持平。

4 泵站運(yùn)行情況

4個泵站通過多次運(yùn)行，在運(yùn)行中各泵站管理站建立了各種檔案包括：設(shè)備臺帳、操作票檔案、變電站運(yùn)行日志、泵站運(yùn)行記錄、設(shè)備巡視記錄等。運(yùn)行中進(jìn)行測量、觀察，表明線路機(jī)電設(shè)備及一、二次系統(tǒng)均顯示正確，機(jī)組電流、電壓及出力穩(wěn)定，二次控制、保護(hù)及信號系統(tǒng)準(zhǔn)確、靈敏、可靠。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度、溫度、聲音均正常；在全部運(yùn)行過程中除一次因系統(tǒng)停電外，沒有發(fā)生過掉閘現(xiàn)象?？v觀各站運(yùn)行以來的全部過程，可以認(rèn)為：4個站的機(jī)電設(shè)備能夠滿足運(yùn)行要求，各種技術(shù)參數(shù)均符合設(shè)計規(guī)定，總體情況良好。

5 結(jié)論及建議

1）泵站廠房設(shè)計引進(jìn)工業(yè)廠房標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)布置和采用通用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，提高了主廠房的設(shè)計與施工質(zhì)量，加快了工程施工進(jìn)度。經(jīng)過提水運(yùn)行以后，證明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理安全，各種工程設(shè)備及防護(hù)措施適當(dāng)，可以滿足水利工程設(shè)計需要。

2）總干二級站是灌區(qū)一項重要的控制性工程，由于其運(yùn)行功能的特殊性，使機(jī)組方案的選擇分析成為設(shè)計過程的難點(diǎn)之一；而站址受限定，必須選擇在閆村水庫壩后，廠區(qū)地基條件很差，廠區(qū)和基坑的大量飽和軟黏土開挖、護(hù)岸，基坑軟土地基的處理也使設(shè)計難度增大。機(jī)組和管路布置要求廠房跨度達(dá)15 m，裝機(jī)1 520 kW，成為長治地區(qū)水利建設(shè)史上較大的泵站。經(jīng)過通水運(yùn)行和這幾年的沉降觀測，證明了工程設(shè)計方案的選擇、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程施工過程中采取的各種工程措施都是合理的，具有一定的先進(jìn)性。

3）王村站針對所處位置和工程特點(diǎn)，多方探索，合理設(shè)計、施工，基本做到了節(jié)省投資，擴(kuò)大效益。象立式機(jī)組方案的選定和高、低線出水方案的選定，使裝機(jī)容量由560 kW降為380 kW，運(yùn)行費(fèi)用將大為降低。

以上工程實施過程中，正確體現(xiàn)了設(shè)計意圖，施工質(zhì)量、工期得到保證，2010年通過了由山西省水利廳組織的竣工驗收，證明設(shè)計、施工是成功的，我們認(rèn)為值得推廣借鑒。