一體式泵站在農(nóng)田灌溉中的推廣應(yīng)用

王　昕，鄭　強(qiáng)，倪新美（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

一體式泵站在農(nóng)田灌溉中的推廣應(yīng)用

王昕，鄭強(qiáng)，倪新美
（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

【摘要】簡述一體式泵站技術(shù)來源及其應(yīng)用現(xiàn)狀，分析一體式泵站的設(shè)計與結(jié)構(gòu)，通過平原縣農(nóng)田灌溉工程中的試點(diǎn)應(yīng)用對一體式泵站與傳統(tǒng)泵站進(jìn)行了對比分析，提出推廣前景。

【關(guān)鍵詞】平原縣；一體式泵站；農(nóng)田灌溉；傳統(tǒng)泵站

一體式泵站技術(shù)具有占地小，施工速度快，維修、管理便捷等特點(diǎn)，在國內(nèi)雨水、污水、熱力管網(wǎng)等市政工程的收集及泵送中得到應(yīng)用。但目前在農(nóng)田灌溉領(lǐng)域的應(yīng)用極少，以一體式泵站在平原縣農(nóng)田灌溉工程中的試點(diǎn)應(yīng)用為例進(jìn)行論述，以期進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

1　平原縣農(nóng)田灌溉泵站現(xiàn)狀

平原縣位于山東省德州市中部，地處黃河下游，屬潘莊引黃灌區(qū)，耕地面積5.47萬hm2。為適應(yīng)土地流轉(zhuǎn)和適度規(guī)模經(jīng)營模式的發(fā)展，自2010年實(shí)施小型農(nóng)田水利建設(shè)以來，平原縣發(fā)展節(jié)水灌溉面積1.06萬hm2，全部為管道輸水灌溉工程，其中以引黃水為水源的泵站提水管灌工程1.03萬hm2，建設(shè)小型灌溉泵站55處，均采用泵站加變頻柜控制方式，單個泵站控制面積33.33～266.67 hm2，系統(tǒng)流量160～1 250m3/h。

平原縣目前建設(shè)的灌溉泵站全部為傳統(tǒng)形式的泵站，傳統(tǒng)泵站需建泵房、管理房、管理院、供電設(shè)施等，這種泵站存在投資高、施工速度慢、難度大等問題，尤其在河道有水的情況下，施工降水將進(jìn)一步加大工程投資。另外，傳統(tǒng)泵站還存在防盜困難，管理費(fèi)用高等缺點(diǎn)。開發(fā)應(yīng)用一體式農(nóng)田灌溉泵站將徹底改變泵站的施工方式，降低投資，從根本上解決管理上的難題。

2　一體式泵站設(shè)計與結(jié)構(gòu)

一體式泵站是將泵站所需水泵、電機(jī)、自動耦合設(shè)備、導(dǎo)桿、變頻設(shè)備及自控系統(tǒng)等設(shè)備集成裝配在預(yù)制筒體內(nèi)形成一個整體，再與筒體外進(jìn)出水管及供電設(shè)施聯(lián)接，安裝調(diào)試后即可進(jìn)行農(nóng)田灌溉。

1）水泵的選用。為最大限度地節(jié)約設(shè)備的安裝、運(yùn)輸空間，同時兼顧設(shè)備的維修和養(yǎng)護(hù)需要，一體式水泵選用潛污泵，最大程度減少占用空間，潛污泵的電動機(jī)與水泵采用同軸結(jié)構(gòu)。檢修時，將水泵及電機(jī)整體從水中沿導(dǎo)桿吊出，無需人員進(jìn)入水下或抽干水操作。

2）筒徑的確定。一體式泵站較傳統(tǒng)泵站最突出的特點(diǎn)就是將土建泵房變成可移動的筒體，筒體外觀一般為圓形，筒徑需考慮內(nèi)部安置的水泵、電機(jī)、導(dǎo)桿、自動耦合設(shè)備、自控、變頻等設(shè)備的空間需要，并兼顧筒體制作工藝及運(yùn)輸條件。水泵及電機(jī)的尺寸是筒徑大小決定性因素。小型灌溉泵站控制面積在33.33～266.67 hm2之間，確定水泵的寬度大約在850～1 800mm范圍內(nèi)，考慮實(shí)際安裝操作便利，因此一般將筒徑設(shè)計為：1 200mm、1 500mm、2 000mm、2 500mm等規(guī)格。

3）抗浮力結(jié)構(gòu)設(shè)計。一體式泵站的筒體一般采用地埋式或半地埋式。因地埋式裝置在地下水位較髙時，可能會造成筒體的傾斜或從地下浮起，導(dǎo)致設(shè)備不能正常使用甚至遭受破壞。為防止一體式泵站出現(xiàn)上述現(xiàn)象，在筒體底部設(shè)混凝土基礎(chǔ)（基礎(chǔ)外徑大于筒體），基礎(chǔ)與筒體采用法蘭式連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的主要作用有兩個方面：便于與地基連接固定；利用法蘭上方泥土的重力作用于一體式泵站上，以平衡地下水對筒體的浮力。通過分析該筒體豎直方向受力平衡可推導(dǎo)出，混凝土基礎(chǔ)外徑不小于筒體外徑的1.22～1.44倍時可承受地下水對筒體的最大浮力。

3　一體式泵站應(yīng)用

3.1在農(nóng)田灌溉工程中應(yīng)用

課題組在山東省平原縣桃園辦事處的楊莊村北溝北岸建一體式泵站1處，溝深3.2m，底寬2.5m，泵站控制灌溉面積33.33 hm2，種植作物為冬小麥、夏玉米。

作物凈灌溉定額為570m3/hm2，每天灌水時間16 h，灌溉周期10 d，則系統(tǒng)設(shè)計流量為155m3/h。由水力計算得，灌溉系統(tǒng)揚(yáng)程為25m。水泵選用WQ2290-427潛污泵，流量160m3/h，揚(yáng)程26m，功率22 kW。水源來自馬頰河和引黃干渠，溝內(nèi)常年有水，枯水期水位0.5m，汛期水位1.5m，能夠滿足灌溉需水要求。

該泵站由于控制面積不大，水泵寬度為1 093 mm，泵站筒體直徑選用1 200mm。將潛污泵、自動耦合裝置、導(dǎo)桿、自控系統(tǒng)、變頻設(shè)備等裝置組裝在筒體內(nèi)，作為一個整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，將筒體吊入預(yù)先開挖的基坑內(nèi)，分別連接進(jìn)水管道（含攔污格柵）和出水管，筒體外圍逐步回填土至地面高度，連接各設(shè)備的動力和控制電纜，一體式泵站就此安裝完畢，通過調(diào)試進(jìn)行農(nóng)田灌溉。

3.2一體式泵站與傳統(tǒng)泵站對比

1）集成度高，安全性好。一體式泵站采用地埋式或半地埋式，上設(shè)防盜井蓋，較傳統(tǒng)泵站安全性好；筒體可以將傳統(tǒng)泵站中的所有設(shè)備配置齊全，集成度高。

2）占地面積小。一體式泵站一般埋于地面下，露出地面的形狀猶如一個普通閥門井，與傳統(tǒng)泵站相比占地優(yōu)勢非常明顯，從根本上解決了泵站占用農(nóng)業(yè)耕地問題，降低工程投資。

3）運(yùn)行管理費(fèi)低。由于一體式泵站采用地埋式，灌溉自控設(shè)備直接內(nèi)置于筒體內(nèi)，真正實(shí)現(xiàn)泵站的無人值守，減少了泵站運(yùn)行管理人員，降低工程運(yùn)行管理費(fèi)用。

4）施工簡單，施工周期短。一體式泵站施工基本在工廠車間制作組裝完成；安裝前先在現(xiàn)場進(jìn)行土方開挖，一體式泵站到場后調(diào)入基坑，定位回填，連接進(jìn)出水管，調(diào)試控制系統(tǒng)即可。

5）應(yīng)用壽命長，使用方便靈活。地埋式一體泵站桶體一般采用強(qiáng)化玻璃鋼（GPR）、聚乙烯樹脂（PE）等，具有很強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕能力；而半地埋式桶體一般采用鋼筒體，在無腐蝕情況下，使用壽命可以達(dá)到50年。而且一體式泵站位置不固定，可以搬遷以再次使用。

以平原縣桃園辦事處楊莊村26.67 hm2耕地水源工程為例進(jìn)行一體式泵站與傳統(tǒng)泵站對比，對比結(jié)果見表1。

表1一體式泵站與傳統(tǒng)泵站技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

通過對比發(fā)現(xiàn)，一體式泵站在小型農(nóng)田灌溉工程建設(shè)上較傳統(tǒng)灌溉泵站具有突出的優(yōu)勢，具有體積小、占地少、造價低、施工周期短、可移動、自動化程度高、無人值守等絕對優(yōu)點(diǎn)。

4　推廣應(yīng)用前景

山東省從2009年實(shí)施小型農(nóng)田水利重點(diǎn)縣建設(shè)以來，截止2013年共發(fā)展節(jié)水灌溉面積76.93萬hm2，其中新建小型灌溉泵站2 791處，控制面積約31萬hm2，平均單座泵站控制面積106.67 hm2左右，占總節(jié)水灌溉面積的40.2%。若采用一體式泵站取代傳統(tǒng)灌溉泵站，將降低工程投資、減少管理人員開支，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)3 000萬元，減少占用土地53.33 hm2，其經(jīng)濟(jì)、社會效益是非常顯著的。由于小型灌溉泵站的控制面積大多在66.67 hm2以上，也適宜發(fā)展適度規(guī)模化經(jīng)營模式。因此一體式泵站在農(nóng)田灌溉中的推廣前景非常廣闊。

（責(zé)任編輯張玉燕）

【中圖分類號】S277.92

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-07-0005-02

收稿日期：2015-04-14

作者簡介：王昕（1970—），女，高級工程師