多级小流量加压泵站在山区村庄人畜饮水项目中的应用

李学琼

云南省楚雄州禄丰县水务局 云南 楚雄州 651200

1 概述

禄丰县和平镇杨梅山村委会辖杨梅山村、石板沟村、大平地村等5个村民小组，由于地处高海拔山区（1890米），且遭受了百年一遇的五年连续特大干旱，目前饮水十分困难，该村饮水靠农用车到2公里外取水拉运解决；要保证该村的饮水安全，只有另选水源，采用多级泵站从石坝冲小（一）型水库抽水。为了取水库表层水，第一级泵站采用漂浮泵站，建于库内水位最深的水域，将库水抽至库岸20m3的蓄水池，再库岸建二级泵站将水抽至风流山150m3的蓄水池内，通过自流解决茭瓜塘、杨梅山及石板沟村人畜饮水，同时架设DN65mm热镀锌分水钢管通过自流方式将水引风流山对面老坟20m3的蓄水池，在老坟再建三级泵站将水抽至大平地村后山新建100m3蓄水池内供大平地及大黑山村民的人畜饮水。石坝冲水库正常蓄水量为190万m3，可满足村民生活用水的需要。

一级及二级泵站日供水量58.0m3，日提水时间为3小时，相应设计流量为0.0054m3/s。根据实测一级泵最低取水位与二级泵站的高差为32.7m，管路长度150m，二级泵站至风流山蓄水池高差为123米，抽水管管道长1950m，泵站计算出流量按0.0059m3/s（设计流量的1.1倍）计算，结合考虑工程建成后的运行成本，确定采用DN80mm管道为抽水主管道。经计算，沿程管路损失为100m损失3.1m，局部水头损失按10%计，则一级泵站扬程为：32.7+4.65m+0.47m=37.82m；二级泵站扬程为：123m+60.5m+6.1m=189.6m。根据泵站的扬程要求，查阅了有关水泵型号的相关资料，一级泵机选用200QJ32-91型深井泵，该泵在流量为32m3/h时扬程为91米，配套15kw电动机；二级泵机选用D25-50×5型多级离心泵，该泵在流量为25m3/h时扬程为250米，配套37kw电动机。

2 工程总体设计

由于该项目建于山区，不但村庄分散，而且各村居民居住地也零散，导致抽水泵站不能一次性将水抽到供水片区最高点蓄水池再自流到各村各户，这样会增加DN25mm、DN40mm热镀锌钢管7200m，为了节约建设成本及运行成本，经方案对比后采用三级泵站提水。

2.1 流量计算

一级及二级泵站需解决人畜饮水的人口为454人，三级泵站需解决人畜饮水的人口为163人，工程设计年限15年。人口自然增长率R为10‰（R—根据禄丰县统计资料确定）。居民用水人数：P=Pa（1+R）15（Pa-2017年的调查统计人口）。根据《中华人民共和国行业标准（村镇供水工程技术规范）SL310-2004》（以下简称《规范》）规定，生活用水定额按100L/人.d(含大牲畜)。

（1）一级、二级泵站

居民用水人数：P=Pa（1+R）15=454×（1+10‰）15=527（人），W=L×P = 527×100=52700 L/d；管网水量损失及其他未预见水量按10%计，则日平均供水量（供水规模）为：WR=1.1×W=1.1×52700=57970L/d = 58.0m3/d；经计算，人畜饮水年需水量为2.12万m3。

（2）三级泵站

居民用水人数：P=Pa（1+R）15=163×（1+10‰）15=190（人），W=L×P = 190×100=19000 L/d；管网水量损失及其他未预见水量按10%计，则日平均供水量（供水规模）为：WR=1.1×W=1.1×19000=20900L/d =20.9m3/d；经计算，人畜饮水年需水量为0.76万m3。

2.2 水泵选型

根据《泵站设计规范》（GB/T 50265—97），该泵站设计装机流量小于2m3/s，装机功率小于0.01万kw，确定泵站等级为Ⅴ级，泵站规模为小（2）型，工程主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。结合工艺设计、施工难度、成本控制及当地管理人员的技术水平考虑，一级泵机选用潜水泵、二级及三级泵机选用多级离心泵。泵站水力计算采用下列公式计算：hf/=1.1hf。其中: hf-沿程水头损失，V-管内平均流速，C-谢才系数， R-水力半径，D-管道计算内径，n-糙率。

（2）三级泵

三级泵站日供水量20.9m3，日提水时间为2小时，相应设计流量为0.0029m3/s。三级泵站至大平地村后蓄水池高差为234米，抽水管道长3000m，泵站计算出流量按0.0032m3/s（设计流量的1.1倍）计算，结合考虑工程建成后的运行成本，确定采用DN65mm的无缝钢管为抽水主管道。经计算，沿程管路损失为100m损失2.7m，管道沿程损失为81.0m，局部水头损失按10%计为8.1m。该泵站的扬程为：234m+81.0m+8.1m=323.1m。根据泵站的扬程要求，查阅了有关水泵型号的相关资料，二级泵机选用D12-50×8型多级离心泵，该泵在流量为12.5m3/h时扬程为400米，配套37kw电动机。

2.3 管道渗漏及水锤防范

由于项目区山势陡峭，地形复杂、落差较大，极大部分抽水管路不具备焊接连接的条件，只能采用法兰连接，同时由于管内水压力较大：二级泵站抽水扬程为189.6m，三级泵站抽水扬程为323.1m，如何保证在运行过程中管道接头不发生渗漏成了该项目的技术核心，经多方论证，该项目法兰连接的垫片没有采用传统的胶皮垫片，而是采用了金属垫片，经运行，效果良好。为了防止突然断电产生水锤对设备的破坏，在每台水泵出水管上安装了静音止回阀。

3 结束语

山区地形陡峭，在没有山泉水的地方，居民居住地本区域雨季过后就难以有库塘蓄水，只能从外区域找水源，常见的工程措施为提水泵站工程，在工程设计过程中要充分考虑山区经济条件差的因素，根据各片区供水人口及地形条件，分片区分级提水。

山区提水扬程高，设备及管道运行过程中水压力大，容易发生管路渗漏及水锤现象，要采取适当防范措施，确保设备及管道运行安全。