農(nóng)田水利工程中小型泵站設(shè)計(jì)

郭平凡 郭靖 王珍

關(guān)鍵詞：泵站;灌溉;水利工程

一、中小型泵站應(yīng)關(guān)注的設(shè)計(jì)問題

1.1水流腐蝕問題的防護(hù)設(shè)計(jì)方法

1.水流腐蝕問題

農(nóng)田中配置的水利工程，其運(yùn)行以水為驅(qū)動力。然而，同樣在水驅(qū)動情況下，設(shè)備運(yùn)行過程中將會發(fā)生質(zhì)量問題。水體環(huán)境中的淡水總量較少，在地表徑流中含有高鹽或污染性水源，對工程結(jié)構(gòu)形成了一定水流腐蝕作用。在平原或沿海地區(qū)，水利工程管道、蓄水池等設(shè)施中，均存在水流腐蝕問題。如若水利設(shè)施缺失必要的運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)工作，各類農(nóng)田水利設(shè)施在長時間運(yùn)行狀態(tài)下，將會發(fā)生運(yùn)行質(zhì)量問題，甚至還會引發(fā)安全事故，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉產(chǎn)生不利的影響。

2.設(shè)計(jì)方法

在設(shè)計(jì)中小型泵站時，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)工作，以此減少水流腐蝕問題。一般情況下，水流腐蝕問題的防護(hù)工作，有三種方法：一是刷防腐涂層;二是使用混合添加劑;三是增強(qiáng)管道原材料抗腐蝕能力。

（1）涂刷防腐蝕材料。在混凝土結(jié)構(gòu)水流接觸面，進(jìn)行防腐處理，用料為水泥基抗?jié)B涂料。

（2）混合添加劑的防護(hù)水流腐蝕方法，是在混凝土材料中增加阻銹劑，提升材料的防銹能力。

（3）增強(qiáng)管道性能，是以抗硫酸鹽水泥為原材料，減少水流腐蝕問題。

1.2磨損問題的防護(hù)設(shè)計(jì)方法

1.磨損問題

在農(nóng)田抽水灌溉時，對水質(zhì)進(jìn)行有效處理。處理水中含有的泥沙或其它雜質(zhì)，保證農(nóng)田灌溉水源的水質(zhì)。因?yàn)楣喔人粗械哪嗌郴螂s質(zhì)，會造成水泵的不同程度磨損，降低水泵運(yùn)行能力。同時泥沙沉積較多時，形成管道淤積、水泵管道連接部位嚴(yán)密性差、水泵整體運(yùn)行不暢等現(xiàn)象，直接影響水泵的使用壽命。

2.設(shè)計(jì)方法

針對運(yùn)行中的水泵易產(chǎn)生磨損問題，應(yīng)對方法為：階段性開展磨損部位的修補(bǔ)和運(yùn)行質(zhì)態(tài)的檢查;使用清水潤滑系統(tǒng)，引入循環(huán)泵、管路等設(shè)施，減少泥沙水在水泵中形成的磨損作用。同時，應(yīng)以水泵運(yùn)行安全性、使用年限為設(shè)計(jì)考量，使用不銹鋼構(gòu)件，替換原有的水泵葉片、泵殼。

1.3安全余量設(shè)計(jì)方法

在泵站建設(shè)完成、有序運(yùn)行時，將會在地勢作用下形成水位差現(xiàn)象，造成啟泵水位的最小值，無法順應(yīng)取水的各項(xiàng)需求。在水泵實(shí)際安裝期間，應(yīng)有效完成安全余量計(jì)算工作，合理制定各項(xiàng)防范措施。

在水泵規(guī)格、品質(zhì)、生產(chǎn)等各種因素共同作用下，部分水泵的運(yùn)行效果并不理想。因此，在泵站規(guī)劃設(shè)計(jì)時，應(yīng)有效進(jìn)行安全余量計(jì)算。采取3D模型構(gòu)建方式，借助試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效分析，確保水泵運(yùn)行有效性。在設(shè)計(jì)水泵安裝高度時，應(yīng)適量調(diào)整安全余量，保障泵站水源水位大于泵站啟動水位的最小值，以進(jìn)一步提升灌溉有效性。在泵站工程建設(shè)期間，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和規(guī)范進(jìn)行實(shí)施，確保泵站工程建成后能夠安全穩(wěn)定和高效運(yùn)行。

二、中小型泵站的設(shè)計(jì)關(guān)鍵要領(lǐng)

2.1型號確定

水泵規(guī)格與選擇方法如下：

（1）軸流泵：水泵揚(yáng)程不大于10m。

（2）混流泵：水泵揚(yáng)程介于10、15m之間。

（3）2臺水泵：水泵流量控制在1m3/s以內(nèi)。

（4）4臺水泵：水泵流量控制大于1m3/s。

在水泵樣本中，含有3組流量鉛程，能夠與葉片角度、電機(jī)功率相匹配。因此，在水泵設(shè)計(jì)時，保障流量揚(yáng)程與鉛程的匹配性，提升流量運(yùn)行的高效性，在水泵規(guī)格型號設(shè)計(jì)時，應(yīng)保證水泵性能的穩(wěn)定性，確定水位揚(yáng)程與設(shè)計(jì)規(guī)范的匹配性，在提升水泵運(yùn)行效率同時，以低轉(zhuǎn)速水泵型號為優(yōu)選。

2.2泵室設(shè)計(jì)

結(jié)合水泵規(guī)格型號，完成泵室設(shè)計(jì)。在農(nóng)田水利泵站工程設(shè)計(jì)中，有干式、濕式兩種泵室設(shè)計(jì)方法。其中干式泵室在設(shè)計(jì)時，其埋深值應(yīng)控制在3米內(nèi)。濕式泵室在設(shè)計(jì)時，其埋深值應(yīng)控制在7米內(nèi)。同時，濕式泵室在設(shè)計(jì)期間，應(yīng)關(guān)注水源取水位的最小值。在各參數(shù)設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，確定泵室規(guī)格，保障水下容量與設(shè)計(jì)流量的規(guī)范性。如若濕式泵室埋深值較大，應(yīng)保證地基承載力符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時關(guān)注基礎(chǔ)樁身結(jié)構(gòu)性能。在干式泵室設(shè)計(jì)時，應(yīng)保證泵室底板面高程位置，高于防洪最高水位。

2.3管路設(shè)計(jì)

濕式泵房所配置的出水管路不長。結(jié)合泵站所處位置，有序劃分水池類型，一類為水源周邊水池、另一類為遠(yuǎn)離水源水池。當(dāng)水池與水源間距較近時，進(jìn)水池位置設(shè)計(jì)為八字墻。當(dāng)水池與水源間距較遠(yuǎn)時，進(jìn)水池位置應(yīng)增加鋼筋混凝土擋墻。遵循1比4的原則，完成坡底設(shè)計(jì)，同時擴(kuò)散角不小于40度，盡可能地控制水池長度，以達(dá)到成本控制的要求。在干式泵房中，水泵所在位置，應(yīng)處于進(jìn)水側(cè)最高水位之上，增設(shè)抽真空設(shè)備，滿足泵站正常運(yùn)行要求。

在離心泵后方位置，增設(shè)排氣閥，同時防止排氣閥與閘閥處于上下對應(yīng)位置。設(shè)計(jì)離心泵進(jìn)水流速最小值為10m/s且不大于15m/s。如若速度大于15m/s，將會引起凈水損失現(xiàn)象。如若流速小于10m/s，會提升管路運(yùn)行壓力。

2.4整體設(shè)計(jì)

1.進(jìn)出水池并列排布方式

進(jìn)出水池并列排布形式，在設(shè)計(jì)上，應(yīng)保持進(jìn)出水池底板高程處于相同位置，通過墩墻有效隔離進(jìn)出水池。同時，水泵出水管應(yīng)穿過墩墻，使其能夠從進(jìn)水池抽水，在進(jìn)出水池閘門助力下，有效控制泵站運(yùn)行。進(jìn)出水池并列排布形式，具有開挖量不大、結(jié)構(gòu)簡易等優(yōu)點(diǎn)，按照現(xiàn)場實(shí)際情況對泵室及進(jìn)出水池位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效避免基礎(chǔ)沉降的問題。

然而，進(jìn)出水池的并列布置形式，在泵站的整體設(shè)計(jì)上，對河道提出了一定的要求。泵站在有序運(yùn)行期間，進(jìn)出水匯聚形成漩渦現(xiàn)象，會對泵站的整體運(yùn)行產(chǎn)生不利因素。應(yīng)對此種情況，應(yīng)選擇拍門斷流方式，順應(yīng)河道大寬度的水利工程水泵設(shè)計(jì)需求。在拍門斷流設(shè)計(jì)時，以排水為主，設(shè)計(jì)參數(shù)為：揚(yáng)程凈值為1.7m，流速為1.3m/s，電機(jī)運(yùn)行功率為67kW。

2.出水岔形布置

水泵在出水時，將其設(shè)計(jì)成岔形，此種布置形式是在出水胸墻外圍完成金屬出水管的延伸設(shè)計(jì)，水泵抽取的水，最終流向出水渠道。此種布置形式，使進(jìn)水池閘門能夠有效控制泵站，降低出水管道水流速度，在農(nóng)田小型灌溉泵站中具有適用性。

三、結(jié)語

農(nóng)田水利工程中小型泵站在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要注意很多問題，本文對泵站實(shí)際使用過程中存在的水腐蝕問題、泥沙磨損問題、高程的安全余量問題以及水泵管路安裝等問題進(jìn)行了討論，設(shè)計(jì)人員在對中小型泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)泵站的具體情況以及現(xiàn)場條件，對技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行綜合考慮后，選擇合適的布置型式，從而保證泵站建成投入使用后能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行，以確保農(nóng)田灌溉的有效性。

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