襄屯灌区泵站的建设与运行

郭改娥

（长治市襄屯灌区管理局 长治 046011）

1 工程概况

长治市后湾水库灌区扩建工程位于长治市的襄垣盆地和潞安盆地，按行政区划分工程位于长治市的襄垣县和屯留县，灌区以后湾水库为水源，是在原襄垣县后湾水库灌区基础上扩建的灌溉工程。灌溉总面积为13 333.3 hm2，其中自流3 586.7 hm2，提水灌溉9 746.6 hm2，提水灌溉占总面积的73.1%。后湾水库位于浊漳河西源，水库兴建于1959年11月至1960年3月，是浊漳河西源上的控制性工程，属大（Ⅱ）型水库。设计总库容1.3亿m3，兴利库容7 850万m3。水库防洪标准经过除险加固已达100年设计，2000年校核。而多年来水资源实际只利用了10%，因此利用该水库调控的水资源发展襄垣盆地的灌溉面积，并进一步引水到浊漳南源潞安盆地内的屯留县绛河以北地区发展灌溉，加强水土保持治理。从浊漳河流域水利规划全局考虑是合理的,而且工程投资较省，是一项较好的水利灌溉工程。

2 工程规划

襄屯灌区工程主要是由一座水源水库（后湾水库），一座反调节水库（闫村水库），一条总干渠，四条干渠，五座万亩以上扬水站组成。

1）渠系布置：渠系分总干、干、支、斗、农、毛六级。基本建设工程包括总干渠长33.18 km，北干渠长13.3 km；南干渠长11.55 km；东干渠长2.24 km；西干渠长10.22 km。支、斗、农、毛渠为农水配套工程。

2）泵站布置：灌区万亩以上泵站共规划5处，分别是总干一级站、总干二级站、元脑岭站、王村站、郭庄站，泵站均从渠道取水，上水压力水管均采用预应力砼管。总干二级站既直接向潞安盆地送水，同时又向闫村水库提水作反调节。

3 泵站实施方案

由于提水灌溉占总面积的73.1%，比重较大，因此针对灌溉要求、地质条件、地域环境的不同，采取因地制宜，科学论证来选择泵站实施方案，是搞好灌区工程的关键。下面通过对襄屯灌区已建成4个万亩以上泵站实施方案的运用进行叙述，从而为以后选取类似最佳泵站方案提供参考。

3.1 总干一级站

该站控制灌溉面积6 000.3 hm2，设计提水流量3.0 m3/s，设计扬程19.20 m，属三等工程规模。

1）基本情况：根据地形条件和灌溉要求，站址选在总干渠19+279-19+465处，远离村庄，此处地势较缓，土质均匀密实，压缩性小，抗渗性能好，地基无软弱夹层，地下水较深，可以使用天然地基。站址处原有东坡站已报废，利用旧站址，可以节约耕地,而且水土保持条件好，无需水土保持专项治理。为保证工程质量、工期，厂房结构实施成为重点。

2）实施方案：①厂房下部结构选择，考虑水泵吸程的要求，泵站一般布置成半地下式水泵层。在以往的设计中考虑地基条件和水泵层防水的要求，厂房下部均设计成整体砼结构或条形基础结合砼防渗，而总干一级站地基条件较好，地下水埋藏较深，选用整体砼结构或条形基础不能充分发挥地基承载能力，投资较大，经计算分析后选用现浇砼杯形基础。②厂房内排架柱采用工业标准预制排架柱结构，可以现场预制，也可以购买标准预制排架柱，既节约了投资，又加快了施工进度，从而保证了工程质量。

3.2 总干二级站

该站控制灌溉面积5 333.6 hm2，设计提水流量3.0 m3/s，设计扬程30.24 m，属三等工程规模。

总干二级站运用要求：由上游来水直接向下游供水；由上游来水向调节水库储水；由调节水库向下游送水。调节水库和总干二级站之间设侧向管路连接，其作用是：当上游来水向水库储水时作为上水管路；当由水库向下游供水时，又作为水库的放水管道，两种情况不能同时运用。在不同运用条件下其机组布置方案有3种，详见表1。

表1 总干二级站机组主要性能对比

对以上三种方案分析比较可以看出：（1）正向机组方案：优点是机组布置简单，控制设备少，主厂房建筑面积小，管理运行方便，方案投资小，装机最少（1 520 kW）。由上游来水直接向下游供水及由调节水库向下游供水等主要运行工况时，水泵是在高效区工作，其单泵流量大，水泵运行时间短。但缺点是在从上游向调节水库储水时机组运行效率仅有75%左右。（2）正、侧向机组方案，虽具有效率高，但其总装机偏大（2 060 kW）、土建投资较大，还要增加侧向厂房及进水管路，一次性投资比正向机组方案增大，总装机多540 kW。（3）串联机组方案经论证认为也不大适用。总干二级站机组布置，经过以上分析、论证以后，选定了正向机组方案。

3.3 王村站

该站从西干渠4+450分水，控制面积1 733.42 hm2，设计流量为0.75 m3/s，设计扬程41.2 m。灌区地形为坡形黄土台地，西高东低,王村站属于四等工程规模。

该站机组方案有以下两个：

方案1：王村站设计进水池正常水位944.15 m，厂区地面高程951.22 m，水位与地面相差7 m。考虑到厂区地面高程与前池设计水位相差较大，若采用卧式泵，厂房需采用干室式泵房，为满足水泵吸程需要，水泵层需开挖6 m之深，形成地下水泵层和地面检修安装层，使厂房结构复杂化，增加了工程投资和施工难度，又不便于操作管理。采用长轴立式离心泵，具有可充分利用其长轴直接从水面取水，水泵又可安装在地面以上的优点，使前池和进水池合二为一设置在内，以竖井形式满足机组安装，厂房仍采用分基式，结构简单，又便于操作管理，节约投资。所以选用了四台长轴立式水泵方案。四台300L—44型长轴立式泵，装机容量为4×135 kW，效率为80%。

方案2：考虑灌区地形为坡形黄土台地，坡降较大，高程955.00 m以上控制面积有1 133.39 hm2，占总面积的45%。本着“高水高浇，低水低浇”的原则，将四台泵分为两组：将两台改为低扬程机组300L—19型泵，控制955.00 m以下面积，另两台机组不变仍为两台300L—44型泵。总装机容量从540 kW（4×135）变为 380 kW［2×（55+135）］，装机减少 160 kW，运行费用降低，经过对比选用方案2。

3.4 元脑岭站

该站设计灌溉面积666.7 hm2，考虑灌区地形为坡形黄土台地，坡降较大，采用两级提水，其中，一级站控制面积400.0 hm2；二级站控制面积266.7 hm2。主要问题是选择元脑岭一级站站址。从总干桩号16+400处引水，元脑岭一级站站址地形、地质情况较为复杂，基础岩石破碎、风化严重，交通不便，施工条件困难。改从总干渠桩号17+220处引水，其它技术特性指标均不改变，引渠渠道缩短566 m，上水压力管道延长890 m。但交通便利，施工条件好，便于以后运用管理，建设投资基本持平。

4 泵站运行情况

4个泵站通过多次运行，在运行中各泵站管理站建立了各种档案包括：设备台帐、操作票档案、变电站运行日志、泵站运行记录、设备巡视记录等。运行中进行测量、观察，表明线路机电设备及一、二次系统均显示正确，机组电流、电压及出力稳定，二次控制、保护及信号系统准确、灵敏、可靠。设备运转速度、温度、声音均正常；在全部运行过程中除一次因系统停电外，没有发生过掉闸现象。纵观各站运行以来的全部过程，可以认为：4个站的机电设备能够满足运行要求，各种技术参数均符合设计规定，总体情况良好。

5 结论及建议

1）泵站厂房设计引进工业厂房标准模数布置和采用通用标准构件，提高了主厂房的设计与施工质量，加快了工程施工进度。经过提水运行以后，证明结构设计合理安全，各种工程设备及防护措施适当，可以满足水利工程设计需要。

2）总干二级站是灌区一项重要的控制性工程，由于其运行功能的特殊性，使机组方案的选择分析成为设计过程的难点之一；而站址受限定，必须选择在闫村水库坝后，厂区地基条件很差，厂区和基坑的大量饱和软黏土开挖、护岸，基坑软土地基的处理也使设计难度增大。机组和管路布置要求厂房跨度达15 m，装机1 520 kW，成为长治地区水利建设史上较大的泵站。经过通水运行和这几年的沉降观测，证明了工程设计方案的选择、工程结构设计以及工程施工过程中采取的各种工程措施都是合理的，具有一定的先进性。

3）王村站针对所处位置和工程特点，多方探索，合理设计、施工，基本做到了节省投资，扩大效益。象立式机组方案的选定和高、低线出水方案的选定，使装机容量由560 kW降为380 kW，运行费用将大为降低。

以上工程实施过程中，正确体现了设计意图，施工质量、工期得到保证，2010年通过了由山西省水利厅组织的竣工验收，证明设计、施工是成功的，我们认为值得推广借鉴。