农田水利工程中小型泵站设计

杨琼

摘  要：农田水利工程对农业用水进行合理配置，确保农业用水利用率大幅度提升，是我国农业生产水平提高、粮食安全提高保障水平的重要支撑措施。在农田水利工程设计时，需要从整体出发，依照工程所在地的差异特征对方案进行差异化设计，对设计方案进行比选，选取更为优质的设计方案。本文对农田水利工程的中小型泵站设计工作进行分析，希望为我国农村水利工程建设提供参考。

关键词：中小型泵站;农田水利工程;工程设计

引言

农田灌溉排涝是水利工程建设中的重要内容，随着农田水利工程的建设以及相关工程的不断完善，诸多地区在发展过程中逐步建设中小型水泵站，确保整体灌溉排涝的效率得以提升，中小型泵站广泛应用于丘陵、平原等诸多地区。就目前阶段而言，农田水利工程的中小型泵站在设计上具有一定程度的可提升空间，以下对农田水利工程的中小型泵站设计中的几个要点进行浅析。

1 中小型泵站设计原则

（1）总体布置上应布置合理，特别是灌排结合的泵站或者自排与抽排结合的泵站、自流与提水结合的泵站，在布置上要求结构紧凑，布局合理。

（2）在泵型选择上，应使水泵设计扬程略小于水泵额定扬程，水泵设计流量满足灌溉、排涝的要求。尽量选择技术上较为先进且在本区域应用较多的泵型，避免使用不成熟的泵型。泵型应考虑泵站使用功能的不同，灌溉泵站应采用高效区比较宽，效率较高的泵型，排涝泵站应采用性能可靠、结构简单的泵型。

（3）进出水布置：前池布置应尽量采用正向进水，正向进水可以保证进水流态较好，在不得以采用侧向进水时，在设计侧向进水前池时，采用圆弧或者椭圆弧而不是直角转弯。出水池设计应避免水流急转弯而引起水流冲击和壅高。

（4）应尽量利用当地建筑材料，设计时应考虑施工简便且投资较省。

2中小型泵站设计要点分析

2.1中小型泵站设计流量分析

在农田水利的具体设计工作开展过程中，中小泵站采用的泵房形式主要为干式或湿式泵房，水泵选型主要为混流泵、离心泵、轴流泵，其中以混流泵选用较多。首先，在设计中对基础资料的收集是合格设计的基础，包括兴建缘由、设计流量、水文资料、地质资料、水位组合等。其次需要对水泵选型、设计扬程、运行工况、水锤分析等诸多因素进行细化分析，对设计内容能否与实际的运行工况进行对比分析，对可能引发的事故进行综合性的防范。

根据泵站的工作任務，泵站流量可分为供水流量和排水流量，其中泵站供水流量包括工农业生产或居民生活等必须的流量和输水配水管（渠）及使用过程中所损耗的一部分流量;泵站排水流量为农田排水和城镇工业废水、生活污水和雨水等必须排除的水量。泵站流量是确定泵站规模的重要依据。因此、正确确定用户（供水或排水）流量，尽可能地减少输水配水过程中的水量损失，是降低工程投资和运行费用，节能节水的重要途径。另外，对供水泵站，用户所需的流量（即用水流量）必须与水源可能供给的流量（即来水流量）相匹配。例如，对于灌溉，只有当来水过程能满足用水要求时，则可以按原定的灌溉面积进行规划设计。当来水和用水之间有矛盾时，可以采取以下措施加以解决：当来水大于用水时可以根据地形情况、适当地扩大灌区面积，以充分利用水资源;当来水过程不能满足用水过程，或部分时间，特别是用水关键时期不能满足要求时：一是采取调蓄的方法增加蓄水工程，或另外开辟新水源;二是适当延长用水时间（但不得使作物严重受旱），或适当调整作物类型或作物种植比例，或适当缩小灌区范围，减少用水流量，前者会增加工程投资，后者则会减少工程效益。因此，供水泵站的流量也应根据技术经济比较后才能加以确定。排水泵站的设计流量也与调蓄容积和受益面积的大小有关。调蓄容积越大，受益面积越小，泵站的流量则越小，工程投资和工程效益也越小。相反，调蓄容积越小，受益面积越大，泵站设计流量则越大，工程投资和工程效益也越大。所以，排水泵站设计流量的决定问题实际上也是一个技术经济问题。

2.2对水泵的选型分析

灌溉和给水泵站，扬程较高，宜选用离心泵和混流泵，排水泵站由于设计扬程较低，常常选用轴流泵和混流泵。当扬程小于10米时，可对轴流泵进行选择，扬程在10～15米的范围时，可以对混流泵进行应用，如若实际的扬程大于20米，则需要对离心泵进行选择。

2.3对干室型泵房的设计分析

根据干室型泵房的结构特点，应注意以下几个问题：

（1）室内排水及室外的防渗处理：在干室型泵房中，进水池水位常常高于水泵，所以水泵的进、出水管道上应设闸阀及泄水管，作为检修时管道及泵体泄空之用。为了及时排除泵房内部的渗水和管阀漏水以及排除检修时的废水，一定要设置排水泵进行排除，为加强水下部分的防渗能力，要求侧墙及底板的防渗混凝土抗渗标号400号，厚度不小于2cm。

（2）加强通风措施：由于干室型度形地下部分较深，如果仅依靠自然通风，往往难以满足要求，因此必须设置机械通风系统。尤其是很大的圆筒式、瓶式和潜没式泵房，当机组功率大散热量高时，仅从电机出风口抽排热空气至室外，其效果不明显。实践证明，可以同时采用机械送风装置，即从泵房外吸取冷空气一直送入泵房底层，可以保证机组和运行人员有良好的工作条件。

（3）充分利用泵房空间：为了充分利用泵房上部空间，干室型泵房的配电设备可以布置在上层楼板上，该层不应布满整个泵房，以便于底层设备或部件的吊装。由于配电设备高于水面，可以避免受潮且有利于运行和管理。对于圆筒形泵房，因泵房内设备布置比较紧凑，原地检修困难，通常可以在上层楼板进行小修，需要大修时，应运出泵房外进行。矩形干室型泵房的检修间下层可以作为地下室，利用其布置辅助设备，必要时也可以不开挖，以缩小干室面积节省工程投资。

（4）泵房整体稳定校核：干室型泵房整体稳定校核一般应包括抗滑，抗浮两种工况。根据干室型泵房的结构特点，干室三面都回填土，因受力比较均匀。通常不必进行抗滑稳定计算。由于干室内不允许进水，在高水位时浮力很大，必须进行抗浮稳定校核。抗浮稳定校核可选择这最不利工况，即泵房土建施工完毕，机组未安装、未回填土，但泵房四周达设计最高水位时，此时抗浮力为泵房土建部分自重，包括屋面系统、砖墙、水下墙及底板等，设其为W（方向朝下），浮托力为泵房淹没于水下同体积的水重，设为W浮（方向朝上）。抗浮稳定程度以安全系数K浮表示。K浮为抗浮力与浮托力的比值，K浮必须大于或等于允许的抗浮安全系数[K浮]，[K浮]应大于1.1，如果计算的尺寸不满足抗浮稳定要求，可考虑增加泵房的自重或将底板适当的伸出并回填土，以利用其上的水重及土重，从而加大泵房的抗浮力。计算工况的选择，应以最不利工况为准，但有时难以预见哪一种工况为最不利时，则必须按几种工况分别计算，予以比较。

3结语

在农田水利工程中小型泵站的设计过程中，中小型泵站是可能会存在诸多问题有待于解决，需要对泵选型、设计扬程、运行工况、水锤分析等诸多问题进行详细的分析。从诸多角度保证所设计的农田水利工程的中小型泵站结构合理，布局紧凑，在技术经济方面比较合理，提升当前农田水利工程设计的质量，推进可持续发展，使我国能够充分建设社会主义新农村，提高现代化农业粮食生产量。

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