浅析贵州山区尧上提灌站设计与运行管理

程孝昆

(贵州省长顺县水务局,贵州 长顺 550700)



浅析贵州山区尧上提灌站设计与运行管理

程孝昆

(贵州省长顺县水务局,贵州 长顺 550700)

摘要：本文结合贵州省长顺县小型提灌站——尧上提灌站设计，探讨贵州山区提灌站运行管理，以达到小型提灌站经济运行、科学管理、高效节水的目的。可以为贵州山区类似小型提灌站设计和运行管理提供借鉴和参考。

关键词：小型提灌站；设计；运行管理

1基本概况

尧上提灌站为尧上灌区水源工程，属新建项目，提灌站位于猛秋村冷冲水库库内右岸岸坡，站址所处地基为泥盆系上统高坡组白云岩，尧上灌区地势较高，长时期以来，灌区田地灌溉只能靠“望天水”，灌区旱情严重，但罐区现有地质条件较好，岩体稳定，地基承载力高，尧上水库水源丰富，具备修建提灌站的要求，故设计新建泵站。

根据《防洪标准》[1](GB 50201-94)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252-2000)[2]及《泵站设计规范》(GB/T 50265-2010)，工程等别为Ⅴ等，主要永久水工建筑物级别为5级，泵站为小(2)型工程，相应洪水标准为10 a一遇(P=10%)设计，30 a一遇(P=3.33%)校核。结合《浅丘陵地区小型提灌站的节能改造》[3]分析，本泵站由于位于冷冲水库库区，故防洪标准与冷冲水库保持一致，根据《贵州省长顺县冷冲水库除险加固工程初步设计报告》(黔南布依族苗族自治州水利水电勘测设计研究院 2010.12)，200 a一遇洪水(P=0.5%)校核。

2泵站设计

2.1泵站水文计算

尧上提灌站位于冷冲水库库岸边，相关水文参数参用冷冲水库水文参数。

根据《贵州省长顺县冷冲水库除险加固工程初步设计报告》，冷冲水库校核洪水位为1331.09 m，设计洪水位为1330.68 m，正常蓄水位为1329.85 m。

2.2流量设计

尧上提灌站的灌区设计灌溉面积352 hm2(水田为192 hm2，旱田为160 hm2)。在水稻打田期时，灌溉用水量最大，水稻单位面积日最大需水量为5.8 m3/hm2，灌溉水利用系数为0.85，日最大需水量为192×5.8÷0.85 =1310.1 m3；同期旱地单位面积日最大需水量为1.31 m3/hm2，灌溉水利用系数为0.85，日最大需水量为160×1.31÷0.85 m3=246.6 m3。每天提水工作24 h，设计供水流量为(1310.1+246.6)÷24=64.86 m3/h，为0.018 m3/s。考虑到旱地采用浇灌的灌溉方式，灌溉时间为10 h，因此需设高位调蓄水池，调蓄水池的容积按日需调节水量的3倍考虑，考虑工程施工方便，调蓄水池容积取100 m3。

2.3泵站管道及泵机设计

2.3.1上水管管径设计

上水管管径采用经济管径计算公式，见式(1)

(1)

式中：D为上水管直径，m；Q为水泵的设计流量，m3/s；H为扬程，34.0 m。

经计算，经济管径为D=137 mm，选用150 mm(即φ150)上水钢管。

2.3.2上水管管道水头损失

(2)

式中：H设为水泵的设计扬程，m；H静为水泵的设计静扬程，m；hf为输水管的沿程水头损失，m；hj为输水管的局部损失扬程(按沿程损失的10%计)，m，当V<1.2 m/s时(V为管道水流流速)，hf=iL=0.000 912V2(1+0.867/V)0.3/d1.3L；当V≥1.2 m/s时，hf=iL=0.00107v2/d1.3L；hj=10%iL。

实测设计静扬程为34.0 m，管道长度为470 m，经计算，实际流速为1.15 m/s，管道沿程损失8.49 m，局部损失0.85 m，水泵的设计扬程为43.3 m。

2.4泵机选型

按照泵站所处地形，综合经济流速、水头损失、设备选型等诸多因素，计划安装工作水泵1台(套)，选用水泵型号为200QJ80-44/4，水泵扬程为44 m，流量为80 m3/h，电机功率15 kW，额定电流33.9 A,出口口径100 mm。经过计算，选用配套电缆规格为3×10 ZRW阻燃铜电缆，配备15 kW配套电机控制柜，电机控制柜启动方式为星三角启动[4]。泵站进水口高程为1321.00 m，校核洪水位为1331.09 m，设计洪水水位为1330.68 m，正常水位高程1329.85 m，泵站出水口高程为1353.70 m。

水泵参数见表1，水泵性能曲线见图1。

表1　水泵参数

图1

水泵合理性评价：当扬程为43.3 m时，流量为64.86 m3/h，满足要求，效率71.5%(规范不宜低于65%)，可见泵在高效区运行。

为确保供水安全，水泵及电机等配置备用1套。

2.5泵房设计

该提灌站泵房设计为1层砖砌房，泵站站址位于冷冲水库右岸岸坡上。泵房长3.3 m，宽3.3 m，高3.9 m，建筑面积为12.39 m2。泵房选用M7.5浆砌标准砖砌筑，C20钢筋混凝土板盖顶，外侧墙体贴瓷砖装饰，屋盖顶部设计为马头墙式，外贴琉璃瓦。泵房安装手动吊车和开关控制设备。

2.6变电设计

本次设计对外线10 kV线路及变电设备进行新建或新配置。从水库旁10 kV导线LGJ-35“T”接。

根据《泵站设计规范》，主变压器容量按式(3)计算：

(3)

式中：S为主变压器容量，kVA;P1为电动机额定功率，为15 kW;P2为照明等用电总负荷，取10 kW;n为电动机效率，取0.79;cosφ为电动机功率因数，取0.8;K2为照明同时系数,取1;K1为电动机负荷系数，K1=P3/P1·K3，K3为修正系数，取1;P3为水泵轴功率，取12 kW。

可计算得S=28.99 kVA,选择配备变压器为30 kVA。变压器系列为S11系列[5]。提灌站主接线方式采用主变压器经过跌落式熔断器及隔离开关与电网相连接，隔离开关除作为检修时隔离电源的设备外，还用来接通、断开空载变压器。变压器二次侧经由自动空气开关与控制柜母线排相连接。

3提灌站运行管理

第一，实行分级管理。以“分类定性、属地管

辖、分级负责”为原则，实行分级管理。个体、私营提灌站，实行自主管理；村民小组内的提灌站由村民小组确定管理主体；跨村民小组的站由村委会确定管理主体；跨村的站由乡(镇)政府确定管理主体；跨乡(镇)的站由县(区)政府确定管理主体。机电提灌设施的维修、管护、作业均遵循分级管理原则。

第二，优化管理体制。在有利于为农民服务和提灌站发展的情况下，按照“自愿、公开、公正、公平”的原则，根据提灌站装机容量、灌溉面积大小等情况，选择农村集体经济组织民主管理、专业合作社或者用水协会管理，承包、租赁、拍卖、股份合作等灵活多样的经营管理形式，实行差异化经营管理，强化具体承担提灌站管理任务的组织或者个人的责任。

第三，倡导集中经营。集体经营的提灌站可成立灌区委员会或者专业合作社、用水协会，根据需要采取直接经营、租赁经营或承包经营；在山区农村饮水安全项目输水管道设计中[6]，对于有稳定灌溉面积、年运行时间长、正常年景靠提水收费能维持运行并略有盈余的保本微利型提灌站，可推行租赁承包经营或拍卖经营权；对灌溉面积小、年运行时间短、无法实行保本经营的保障型提灌站，应以实行用水协会、乡镇、村组民主管理，及聘任负责制为主。

4结论

为了进一步优化提灌站运行管理，达到小型提灌站经济运行、科学管理、高效节水的目的，必须要结合贵州山区实际地质情况，对灌区结构进行优化布局，体现出小型提灌站结构改造的发展趋势。同时，从经济战略决策出发，为山区设计出更为科学的提灌站管理模式，共同加快区域供水资源调度与发展。

参考文献：

[1]住 房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.防洪标准：GB 50201-94[S].北京：中国标准出版社,1994.

[2]黄建和,陈肃利,汪洪.水利水电工程等级划分及洪水标准：SL 252-2000编制概要[J].水利技术监督,2000(6):13-15.

[3]张元华.浅丘陵地区小型提灌站的节能改造[J].农机科技推广，2015,12(8):46-47.

[4]刘清奎.国家标准《泵站设计规范》编制动态[J].水利水电标准化与计量,1994(4):41-42.

[5]肖殷.贵州山区农村某供水工程节能改造设计[J].农业与技术，2014,34(6):64-66.

[6]肖殷.浅谈贵州山区农村饮水安全项目长距离PE重力输水管道设计与施工技术要点[J].农业与技术，2014,34(7):38-39.

作者简介：程孝昆(1974-),男,高级工程师,主要从事水利工程规划设计和建设管理工作。

中图分类号：F323.213

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)06-0090-02