陕西省中型灌排泵站现状分析及更新改造措施探讨

赵 娟，郭正组

陕西省地处西北地区，水资源较为紧缺，大多数地区通过灌排泵站来提供水源保障，灌排泵站已经成为重要的农村基础设施。大多数中型泵站经多年运行，不同程度的出现了各种各样的问题，甚至有的泵站已经不能运行，严重影响了农业生产，制约了农村经济发展。文章从陕西省中型泵站存在的共性问题出发，提出中型灌排泵站从自身更新改造、优化健全泵站管理制度、调动农民用水积极性方面进行改造，为农业发展创造良好的生产环境，为农民增加收入提供了安全保障。

1 中型泵站基本情况

陕西省的中型灌排泵站大多建设年份较早，建于上世纪60～70年代的占59%，建于80年代的占19%，建于90年代的占14%，建于2000年及以后的大约占8%。大多数泵站存在施工和设计标准低、设备老化严重、装置效率低、能耗高、管理及控制自动化水平低等问题，且大多数泵站已经超过了安全使用期规定的20～25年，机电设备、设施老化损坏较为严重，严重影响了泵站的正常运转，相当一部分泵站已经无法正常工作甚至报废。

为解决上述问题，根据水利部办公厅文件（办农水[2016]102号）关于中型灌溉排水泵站更新改造规划范围界定的条件，对陕西省中型泵站进行逐个调查，最终符合更新改造条件的中型泵站共33处，218座，安装水泵电动机组591台套，抽水总流量110.77 m3/s，总装机功率8.51万kW，抽水灌溉设计面积388.20万亩，有效灌溉面积255.77万亩；抽水排涝设计面积2.7万亩，有效排水面积2.7万亩；其中在贫困地区的有146座，安装水泵电动机组388台套，装机功率4.68万kW，灌溉面积92.56万亩，涉及贫困人口56.90万人。单座泵站总装机功率达到1000 kW～10000 kW（不含10000 kW）的共有19座，装机功率4.1万kW。

2 存在的主要问题

由于各种历史原因，目前不少水泵机组及电气设备已成淘汰产品，缺陷和隐患较多。另外经过长期的运行，水泵机组、电气设备和泵站工程设施普遍存在效率下降、能耗增加和老化破损严重等问题。

（1）建设标准低，规划设计不规范

陕西省上世纪建设的泵站，受制于当时资金、材料和建设标准的限制，多不满足现行规范要求。相当部分的中小型灌排泵站存在设计不规范、选型不合理等问题，特别是县、乡管理的泵站，这一问题更为突出。有些泵站前期没有做规划论证和技术审查，建设布局不合理，泵站选址随意性大。水泵选型时，设计人员往往会忽视水泵在常扬程下长期工作的问题，仅仅以水泵的最高扬程作为选型依据，使水泵在经常运行水位下的效率较低。

（2）建筑物年久失修、机电设备和金属结构老化严重

经过几十年运行，中型灌排泵站广泛存在设备老化，年久失修等问题：①水工建筑物方面：结构老化、屋面渗漏、墙体裂缝、混凝土碳化、钢筋锈蚀、地基沉降不均匀等问题；进水池内淤积严重、水流形态恶化，大大限制了水泵的吸水能效的发挥；钢筋混凝土管道管壁网状裂纹严重，局部管身出现裂缝，钢筋外露锈蚀，漏水严重；钢管锈蚀普遍较严重，个别泵站的钢管已经锈蚀穿孔，威胁运行安全。②机电设备方面：水泵机组老化严重，电气设备绝缘性能降低，安全性严重下降；部分泵站使用期已经超过30年，远超过规定的使用年限；由于设备老化、年久失修等原因，导致泵站实际灌排能力逐年下降。③金属结构方面：启闭机、拦污栅及闸门破损变形较多；未按要求设置吊车；管道、阀门破损严重，且阀门多为手动，操作不便；部分出水管道较长或者扬程较高的泵站水锤危害较大。

（3）抽吸高含沙水，水泵磨蚀严重

陕西省的中型泵站水源多为多泥沙河流，且沙粒硬度高、粒径粗、棱角多。长期在高含沙量水流环境下工作，泵体内腔磨损较大，气蚀更加严重，往往会出现较深的沟槽甚至穿孔，从而频繁导致水泵轴承损坏，泵腔几何形状改变，密封环难以固定，水泵机组振动损坏更加严重。

（4）运行效率低，能耗超标

多数泵站日常的维护保养较少，即使有维护也仅能勉强维持机组运行，泵站的工作效能持续下降，灌排流量与设计流量的差距逐年扩大，导致泵站的装置效率远低于设计标准，运行工况点经常偏离在水泵的高效区之外。

（5）经费投入严重不足，养护维修费用长期得不到落实

由于运行和养护维修资金严重不足，泵站设备得不到正常维修，从而导致泵站磨损加剧、老化加快，抵御灾害的能力降低，以致抗旱排涝不及时，满足不了农业灌排要求，严重影响当地的农业生产，造成农业减产、农民减收，致使水费征收更为艰难，从而形成恶性循环。

（6）管理体制不健全、管理措施不力

中型灌排泵站存在一定的重建轻管问题，管理主体不明确，未能形成有效的管理制度，未能按照相关规范要求加强管理，缺乏有针对性的群众宣传工作，个别地方甚至出现随意破坏水利设施的行为。大多数泵站管理经费有限，尤其县及乡镇所属的中型泵站管理没有实行统一归口，相关的运行资料和统计数据不完备，也没能建立起行之有效的运行管理责任制，致使泵站工作寿命大大缩短。

（7）自动化运行程度低，管理设施差

目前，陕西省的中型泵站广泛采用的还是人工操作及巡视，自动化监测设施普遍缺乏。大多泵站缺少计量设施，给配水造成一定困难，且计量粗放，造成水量的浪费。另外大多数泵站地处偏僻，生产生活设施落后，道路未硬化，管理用房破旧，办公环境恶劣，给管理人员带来很大不便。

3 中型灌排泵站更新改造措施

（1）中型灌排泵站更新改造

陕西省大部分中型灌排泵站的扬程分级、站址位置、机组选型和渠系布置等规划布局的思路是基本合理的。因此灌溉面积、流量扬程等规模可维持不变，仅在现有规划的思路上对泵站进行更新改造。对于个别规划不合理、不适合现状灌溉要求的泵站进行更新改造，尽量将距离近、流量小的泵站采取撤小并大的措施，便于降低工程费用和日后运营管理难度；对于梯级泵站，采取变频调速或者大小机组搭配措施，尽力优化水泵选型，以达到更灵活的配水要求，从而满足不同产业对用水流量的不同需求。对泵站的更新改造主要从水工建筑物、机电设备、金属结构三个方面进行。

①水工建筑物

泵站进水建筑物：对因水流不畅，造成回流或有害旋涡导致水泵效率降低，出水流量减小的进水前池，以及产生汽蚀、噪声的前池应进行改造；对目前采用的开敞式进水，并且台数多的含沙浑水泵站，为减少前池淤积，改善水泵进水状况，促进水泵运行平稳，应对进水部分进行单机、单池、单闸的更新改造；对边坡、翼墙等损坏严重的部位进行加固和修复；对未建清污、拦污设施的泵站，应进行补建改造。

泵房及附属建筑物工程：对砖木结构、墙脚受盐碱侵蚀严重达不到抗震设防标准、墙体出现裂缝、屋面渗漏水严重、采光和通风条件差、危及操作人员人身安全及工作环境不达标的泵房应予改造；对按照规定应设起吊设备而未设置，以及缺乏高低压室、控制室、电容室等安全操作不达标的泵房应予以更新改造。

泵站出水建筑物：对出水池尺寸不够，显著影响水流条件，或因基础不均匀沉陷，导致池中产生裂缝，危及安全的出水池应进行改造；出水管及管口的位置应满足要求，采用正向出水的出水池与渠道之间渐变段的收缩角不应大于40°；当采用虹吸出水方案时，出水池前应设真空破坏阀井。

②机电设备

泵站的主机组多为上世纪六七十年代的产品，已经严重老化，因此更新改造的重点首先就是淘汰更新这批高危的主机组，并尽量选择一致的泵型、台数实现流量调节；对于抽水含沙量较高的泵站，应尽量选用耐磨蚀水泵；泵站电气设备改造应遵循泵站电网电压等级结合农网改造的原则，为提高对泵站的供电能力和电压质量，将现有的6 kV线路升级为10 kV线路，并对变电所的相应设备进行升级；升级后的电器设备应满足性能优良、节能高效、技术先进的特点，同时应能够实现自动化监控，为日后的灌区信息化改造留有接口。

③金属结构

加宽改造尺寸偏小的拦污栅、闸门及工作桥；更新破损变形的闸门、启闭机和拦污栅；在采用虹吸式出水方案的管道驼峰位置，安装真空破坏阀；扬程不足10 m的泵站若采用拍门断流方案时，应同时设置通气孔；按照水泵或电机的不同重量合理选用电动单轨吊车或电动单梁桥式吊车；更换严重碳化、露筋、裂缝、渗漏的混凝土管及腐蚀严重、穿孔漏水的钢管及阀门；改造局部沉陷管坡，排水不畅、危及安全的管坡也应同时改造；将直径超过500 mm阀门的操作方式改造为电动；为消除水锤危害，保证水泵和压力管道在突然断电情况下的安全，对出水管道长度超过300 m或水泵扬程超过30 m的泵站，设置两阶段关闭的多功能水泵控制阀或者液控阀。

（2）加强泵站的管理

应该以专业的泵站管理理论作为指导，建立科学的管理制度、健全的管理机构、高效的调度体系、切实可行的考核奖惩制度、有效的安全管理机构。需要中型泵站的管理机构在各管理局、水务（利）局的领导下，改革和优化目前泵站工程的机构设置，使之达到精干、高效，增加主人翁意识，充分调动广大职工的积极性，定期对职工进行安全生产教育，以减少不良事故的发生。逐步按照管养分离的改革目标，组建抽水管理站，下设工程管理、泵站管理、灌溉管理、财务管理、信息化管理和后勤服务等科室，实现对泵站工程的全面系统、科学高效管理。

（3）调动农民用水的积极性

伴随着我国城镇化的发展，农民更愿意进城工作，因此，为适应农业农村发展新形势，深化水利改革，健全基层水利服务体系，通过提供水利技术和信息服务等，引导农民通过开展专业化的灌溉供排水，发展农业生产经营，发展养殖业等提高收入，充分调动农民用水的积极性，改善泵站管理方自身经济条件的同时，从源头解决维修养护经费的问题。

4 结语

通过对陕西省中型灌排泵站目前存在的普遍性问题进行调研和分析，得出适用于陕西省中型排灌泵站更新改造的方法及措施：即从水工建筑物、机电设备和金属结构三个方面出发，对泵站自身进行现代化和自动化更新改造，提高水泵运行效率，增加安全保障，降低能耗标准；加强现代化管理，实现对泵站工程的全面系统和科学高效管理；充分调动农民用水积极性，发挥泵站作用，以满足现代农业发展的需求，同时改善泵站管理方自身的经济条件，落实维修养护经费。

[1]陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西省大型灌溉排水泵站更新改造规划报告[R].西安：2008.

[2]水利部农村水利司、中国灌溉排水发展中心，大中型灌排泵站更新改造技术与建设管理讲义[M].北京：2016.