黄土坎I、II级提水站改造初步设计

2015-11-24 08:11张永久

水科学与工程技术 2015年5期

张永久

（绥中县水利勘测设计队，辽宁绥中125200）

1 概述

黄土坎I级站位于辽宁省东港市黄土坎镇赵岭村石山子处，大洋河桥上游左岸，其灌溉水源为大洋河天然河道径流。I级提水站提取大洋河水通过赵岭4km长渠道引向周家沟山头，再经II级提水站通过300m长隧洞入跃进水库。

黄土坎I、II级提水站始建于1965年，1966年竣工并受益。I级站安装TL24-35型水泵3台，TL20-35型水泵1台，总装机容量340kW。II级站安装24sh-28型离心泵2台，总装机容量480kW。该工程经40多年的运用，发挥了巨大效益，每年不仅提取800万～1000万m3水量解决跃进水库1333hm2水田灌溉问题，同时还灌溉I、II级提水站之间333hm2水田。

2 改造必要性

黄土坎I、II级提水站已建站40多年，由于管理单位资金紧张，无力进行工程维修和设备更新改造，厂房破烂不堪，机械设备工作效率低，能源消耗较大，每年的提水成本高昂，给群众带来较大的负担。因此从当前节约能源的角度来看，该工程必须进行改造，以达到节约能源的目的；从受益农民的反映来看，改造此工程能降低农民负担，符合农民利益。从多方面考虑，黄土坎I、II级提水站改造工程势在必行。

3 泵站等级及设计标准

3.1 泵站等级

黄土坎I级提水站设计流量2.21m3/s，配套功率325kW，黄土坎I级提水站设计流量1.6m3/s，配套功率480kW，根据GB/T 50265—97《泵站设计规范》，确定泵站等别为Ⅳ等，为小（1）型泵站，主要建筑物级别4级，次要建筑物级别5级。

3.2 设计标准

参照GB50289—99《灌溉与排水工程设计规范》的规定和东港灌区总体规划设计，灌溉保证率75%。净灌溉定额6150m3/hm2。灌溉水利用系数取0.67，毛灌溉定额9180m3/hm2。2011年月分配系数如表1。

表1 2011年月分配系数

3.3 防洪标准

根据GB/T50265—97《泵站设计规范》，该站等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，确定该站设计防洪标准20年一遇，校核标准50年一遇。

4 水资源分析

4.1 需水量计算

黄土坎I、II级提水站提水量主要解决跃进水库1333hm2水田灌溉问题，同时还灌溉I、II级提水站之间333hm2水田。根据《跃进水库除险加固设计报告》，跃进水库年来水量为226万m3，水库下游1333hm2水田需水量为1224万m3，水库年蒸发和渗漏损失67万m3，则II级提水站每年需提水入库1065万m3。I、II级提水站之间333hm2水田需水量为306万m3，则I级提水站每年需提水1371万m3。

4.2 水资源分析

黄土坎I、II级提水站的水源是大洋河径流。由于I级站位于大洋河的感潮河段，因此水泵提水时间除受大洋河上游天然径流量的影响，尚受潮水顶托程度影响，即大洋河提水时间是迳流与潮水顶托的综合影响结果。经多年的运行和40a实际资料证明，水源可满足提水站的提水要求，跃进水库多年平均提水量在800万～1000万m3，灌溉保证率76%，水质无污染，适于灌溉。

5 泵站主要设计参数

5.1 设计流量

黄土坎II级提水站每年需提水入库1065万m3。因运行资料大部分丢失，通过对仅有的1983，1984，1986年3年开机记录进行分析，黄土坎I、II级提水站每年开机时间平均为1850h，则黄土坎II级提水站设计流量：

黄土坎I、II级提水站之间333hm2水田需要流量按式（2）计算：

式中 m为泡田期灌水定额（m3/hm2）；ω 为灌溉面积（hm2）；T为灌溉时间（d）；t为水泵每天工作时间（h）；η为灌溉水利用系数。

黄土坎I、II级提水站之间灌溉面积333hm2，均为水田，灌水定额采用东港灌区规划数值，其泡田期一次最大净灌水定额为1725m3/hm2。抽水时间根据1983，1984，1986年3年开机记录进行分析，平均每天抽水时间按18h计算，由于黄土坎I、II级提水站主要为跃进水库提水入库，因此I、II级提水站之间灌水时间需尽量缩短，根据对当地的实际调查，泡田时间为6d；灌溉水利用系数取0.67。

将各参数代入计算公式（2）得：

5.2 特征水位确定

5.2.1 I级提水站

5.2.1.1 进水池水位

根据对石山子1955～1986年实测潮位资料分析，并根据抽水时间选择各水位如表2。

表2 进水池水位特征值

5.2.1.2 出水池水位

出水池最高水位，按渠道加大流量计算，经计算最高水位为7.0m；根据对II级站和I、II级站之间水田灌溉的综合规划，确定出水池设计水位为6.6m；根据该站多年实际运行工况，出水池最低水位确定为6.3m。

5.2.2 II级提水站

5.2.2.1 进水池水位

取渠道通过加大流量时的水位，经计算最高运行水位6.2m；取渠道通过设计流量时的水位，经计算最高运行水位5.8m；取渠道通过单泵流量时的水位，经计算最低运行水位5.0m。

5.2.2.2 出水池水位

按渠道加大流量计算，经计算最高水位17.9m；根据对II级站和跃进水库的综合规划，确定出水池设计水位17.6m；取泵站单泵流量相对应的水位，出水池最低水位确定17.1m。

5.3 特征扬程

在水泵尚未选型，管道尚未选配的情况下，可根据设计净扬程按经验公式确定设计扬程，表达式为H=（1+K）H净，K为估计的管道水力损失占净扬程的百分比，本次设计取K=20%，扬程计算结果如表3～表4。

表3 I级站扬程计算单位：m

表4 II级站扬程计算单位：m

5.4 机组选型及安装台数

水泵选型能符合设计扬程和设计流量的要求，水泵工作期间应在高效率范围内运转，机组大小和台数应使泵站投资较省，便于维修和管理，运行费用少，水力特性和气蚀性能良好。根据以上原则并参照原泵站水泵类型和泵房结构I级站初选水泵型号HT600-35 3台，HT500-35 1台，配用功率325kW。II级站初选水泵型号24sh-28 2台，配用功率480kW。

5.4.1 I级提水站

（1）管路情况及局部阻力系数如表5。