多級小流量加壓泵站在山區(qū)村莊人畜飲水項目中的應用

李學瓊

云南省楚雄州祿豐縣水務局 云南 楚雄州 651200

1 概述

祿豐縣和平鎮(zhèn)楊梅山村委會轄楊梅山村、石板溝村、大平地村等5個村民小組，由于地處高海拔山區(qū)（1890米），且遭受了百年一遇的五年連續(xù)特大干旱，目前飲水十分困難，該村飲水靠農用車到2公里外取水拉運解決；要保證該村的飲水安全，只有另選水源，采用多級泵站從石壩沖?。ㄒ唬┬退畮斐樗榱巳∷畮毂韺铀?，第一級泵站采用漂浮泵站，建于庫內水位最深的水域，將庫水抽至庫岸20m3的蓄水池，再庫岸建二級泵站將水抽至風流山150m3的蓄水池內，通過自流解決茭瓜塘、楊梅山及石板溝村人畜飲水，同時架設DN65mm熱鍍鋅分水鋼管通過自流方式將水引風流山對面老墳20m3的蓄水池，在老墳再建三級泵站將水抽至大平地村后山新建100m3蓄水池內供大平地及大黑山村民的人畜飲水。石壩沖水庫正常蓄水量為190萬m3，可滿足村民生活用水的需要。

一級及二級泵站日供水量58.0m3，日提水時間為3小時，相應設計流量為0.0054m3/s。根據(jù)實測一級泵最低取水位與二級泵站的高差為32.7m，管路長度150m，二級泵站至風流山蓄水池高差為123米，抽水管管道長1950m，泵站計算出流量按0.0059m3/s（設計流量的1.1倍）計算，結合考慮工程建成后的運行成本，確定采用DN80mm管道為抽水主管道。經(jīng)計算，沿程管路損失為100m損失3.1m，局部水頭損失按10%計，則一級泵站揚程為：32.7+4.65m+0.47m=37.82m；二級泵站揚程為：123m+60.5m+6.1m=189.6m。根據(jù)泵站的揚程要求，查閱了有關水泵型號的相關資料，一級泵機選用200QJ32-91型深井泵，該泵在流量為32m3/h時揚程為91米，配套15kw電動機；二級泵機選用D25-50×5型多級離心泵，該泵在流量為25m3/h時揚程為250米，配套37kw電動機。

2 工程總體設計

由于該項目建于山區(qū)，不但村莊分散，而且各村居民居住地也零散，導致抽水泵站不能一次性將水抽到供水片區(qū)最高點蓄水池再自流到各村各戶，這樣會增加DN25mm、DN40mm熱鍍鋅鋼管7200m，為了節(jié)約建設成本及運行成本，經(jīng)方案對比后采用三級泵站提水。

2.1 流量計算

一級及二級泵站需解決人畜飲水的人口為454人，三級泵站需解決人畜飲水的人口為163人，工程設計年限15年。人口自然增長率R為10‰（R—根據(jù)祿豐縣統(tǒng)計資料確定）。居民用水人數(shù)：P=Pa（1+R）15（Pa-2017年的調查統(tǒng)計人口）。根據(jù)《中華人民共和國行業(yè)標準（村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范）SL310-2004》（以下簡稱《規(guī)范》）規(guī)定，生活用水定額按100L/人.d(含大牲畜)。

（1）一級、二級泵站

居民用水人數(shù)：P=Pa（1+R）15=454×（1+10‰）15=527（人），W=L×P = 527×100=52700 L/d；管網(wǎng)水量損失及其他未預見水量按10%計，則日平均供水量（供水規(guī)模）為：WR=1.1×W=1.1×52700=57970L/d = 58.0m3/d；經(jīng)計算，人畜飲水年需水量為2.12萬m3。

（2）三級泵站

居民用水人數(shù)：P=Pa（1+R）15=163×（1+10‰）15=190（人），W=L×P = 190×100=19000 L/d；管網(wǎng)水量損失及其他未預見水量按10%計，則日平均供水量（供水規(guī)模）為：WR=1.1×W=1.1×19000=20900L/d =20.9m3/d；經(jīng)計算，人畜飲水年需水量為0.76萬m3。

2.2 水泵選型

根據(jù)《泵站設計規(guī)范》（GB/T 50265—97），該泵站設計裝機流量小于2m3/s，裝機功率小于0.01萬kw，確定泵站等級為Ⅴ級，泵站規(guī)模為?。?）型，工程主要建筑物為5級，次要建筑物為5級。結合工藝設計、施工難度、成本控制及當?shù)毓芾砣藛T的技術水平考慮，一級泵機選用潛水泵、二級及三級泵機選用多級離心泵。泵站水力計算采用下列公式計算：hf/=1.1hf。其中: hf-沿程水頭損失，V-管內平均流速，C-謝才系數(shù)， R-水力半徑，D-管道計算內徑，n-糙率。

（2）三級泵

三級泵站日供水量20.9m3，日提水時間為2小時，相應設計流量為0.0029m3/s。三級泵站至大平地村后蓄水池高差為234米，抽水管道長3000m，泵站計算出流量按0.0032m3/s（設計流量的1.1倍）計算，結合考慮工程建成后的運行成本，確定采用DN65mm的無縫鋼管為抽水主管道。經(jīng)計算，沿程管路損失為100m損失2.7m，管道沿程損失為81.0m，局部水頭損失按10%計為8.1m。該泵站的揚程為：234m+81.0m+8.1m=323.1m。根據(jù)泵站的揚程要求，查閱了有關水泵型號的相關資料，二級泵機選用D12-50×8型多級離心泵，該泵在流量為12.5m3/h時揚程為400米，配套37kw電動機。

2.3 管道滲漏及水錘防范

由于項目區(qū)山勢陡峭，地形復雜、落差較大，極大部分抽水管路不具備焊接連接的條件，只能采用法蘭連接，同時由于管內水壓力較大：二級泵站抽水揚程為189.6m，三級泵站抽水揚程為323.1m，如何保證在運行過程中管道接頭不發(fā)生滲漏成了該項目的技術核心，經(jīng)多方論證，該項目法蘭連接的墊片沒有采用傳統(tǒng)的膠皮墊片，而是采用了金屬墊片，經(jīng)運行，效果良好。為了防止突然斷電產(chǎn)生水錘對設備的破壞，在每臺水泵出水管上安裝了靜音止回閥。

3 結束語

山區(qū)地形陡峭，在沒有山泉水的地方，居民居住地本區(qū)域雨季過后就難以有庫塘蓄水，只能從外區(qū)域找水源，常見的工程措施為提水泵站工程，在工程設計過程中要充分考慮山區(qū)經(jīng)濟條件差的因素，根據(jù)各片區(qū)供水人口及地形條件，分片區(qū)分級提水。

山區(qū)提水揚程高，設備及管道運行過程中水壓力大，容易發(fā)生管路滲漏及水錘現(xiàn)象，要采取適當防范措施，確保設備及管道運行安全。