多功能泵站在小型农田水利中的应用

张 闯，袁新明

（扬州大学，江苏 扬州 225000）

0 引言

在沿海地区，由于地势低洼，在多雨或干旱季节，一些农田容易受到旱涝、盐碱渍的影响，灌排矛盾相当突出，解决该问题需要改善灌排功能[1～3]。对于低洼地区，为解决灌排问题，一般采取建设灌排两用的多功能泵站，但此多功能泵站一般只能解决灌水和排水两种问题[4]。在2017 年淮海农场农田水利专项工程建设中，针对项目区灌排矛盾这一问题，提出并设计了一种自灌、自排、抽灌、抽排的多功能泵站。本文对该区域的农田规划和多功能泵站运用进行分析探讨。

1 概况

在2017 年淮海农场农田水利专项工程建设中，淮海农场的一分场5 大队有一块圩区，总面积0.22 万亩，其中耕地面积0.17 万亩。一分场5 大队灌排矛盾比较突出，当遇到旱季或雨季时，容易形成旱灾或涝灾，故要对此区域的渠网布局和田地进行重新规划。

该区域原有的现状图见图1。该区域北至中八滩河，南至二支渠，东、西至原有土沟。在中八滩河上有一老泵站，中八滩河南侧原有一条中沟、一座涵闸，且在原有土沟的南侧为一片杂地，该区域农田周围有一封闭的中沟作为排沟；在二支渠的北侧原有一防渗渠和中沟，并有两座闸和一过路涵；在田间分布着农渠与农沟；在农田中间，有一南北走向的5 大队引水河，输送由泵站抽灌的来水。5 大队的地面高程为1.2 m，防渗渠顶高程为2.2 m。

原项目区有许多不足之处：第一，该田块位于二支渠的末端，水位低流量小，很难满足自流灌溉的要求；第二，5 大队引水河是一条断面大的土渠，长1.2 km，水流损失大；第三，5 大队的北侧比南侧高10 cm～20 cm；第四，老泵站陈旧老化，原有涵闸破旧且阻水，严重影响灌排功能；第五，该项目区深受盐碱渍的影响，地下水位较高，需要降渍。

图1 一分场5 大队现状图

原有泵站工作运行方式为灌溉：若二支渠中有足够的水时，一般是将二支渠中的水通过闸输送到二支渠北侧的防渗渠中，然后通过农渠进行灌溉；若二支渠的水位较低时，故从中八滩河抽水，通过5 大队引水河，将水南下输送到5 大队南侧的防渗渠中，然后通过农渠进行灌溉田。排水则是通过各农沟，由南向北排至5 大队北侧的排水沟，或者排入周边封闭的中沟。

2 项目区规划

由于5 大队的老泵站只能抽灌抽排两种功能，且老泵站年久失修，地涵老化，为了满足该项目区的灌排需求，拆建原有泵站，新建一多功能泵站，满足自灌、自排、抽灌、抽排等功能。同时也对项目区进行重新规划，调整渠网布局，完善灌排系统。调整规划后的规划图见图2。

图2 一分场5 大队规划图

一分场5 大队调整规划后，拆除中八滩河上的老泵站，新建一多功能泵站；中八滩河南侧新建一条防渗渠；在防渗渠两端各建一座溢流闸，防止河水漫渠；将防渗渠南侧的杂地改建为耕地，增加40 亩新耕地；该区域农田周围是一封闭的中沟；在田间分布着农渠与农沟；在农田中间为一南北走向的5 大队引水河；在农田中间的各农沟农渠的端处，新建农沟排水涵和农渠进排水涵。

项目区重新规划和建设后的灌排系统达到了以下功用：

1）自灌。当中八滩河水位较高时，中八滩河的水通过该泵站进入泵站南侧新建的防渗渠，分别由东西两侧的防渗渠流入农渠中，实现自灌；并且当二支渠水位较低缺水时，可通过多功能泵站将中八滩河中的水自流到二支渠中。

2）自排。农沟中的水，既可以向北排出，也可以向南排出，汇入中沟中，然后可通过新建多功能泵站，将水排入中八滩河内。

3）抽灌。当中八滩河水位较低时，可以通过泵站进行抽水灌溉；或者二支渠有足够的水量时，将其输送到5 大队引水河中，再通过多功能泵站抽取5 大队引水河中的水进入5 大队北侧新建的东西向防渗渠中，然后再流入农田中的各农渠，进行灌溉；当干旱时，二支渠和中八滩河中都没有充足的水量时，可以由泵站抽取农沟汇入到中沟的回水进行抽灌。

4）抽排。当雨季来临，外河水位较高时，农田排水通过农沟汇入中沟里后，再由多功能泵站抽至中八滩河中，缓解涝灾。

3 灌排流量计算

3.1 排涝流量

根据《灌溉与排水工程设计标准》[5]，排涝流量可按以下公式进行计算：

式中：Q 为设计流量，m3/s；qP为综合设计排涝模数，m3/s·km2；A为泵站排涝面积，km2。

经计算，多功能泵站计算流量和设计流量见表1。

表1 多功能泵站计算流量和设计流量表

3.2 灌溉流量

项目实施后，渠系水利用系数取0.7，田间灌溉水利用系数取0.95 则所需要灌溉流量按以下公式进行计算：

式中：Q 为设计流量，m3/s；q 为灌水率，m3/s·万亩；A 为泵站控制灌溉面积，km2；η 为灌溉水利用系数，η=ηsηf=0.7×0.95=0.66。

经计算，多功能泵站计算流量和设计流量见表2。

表2 多功能泵站计算流量和设计流量表

4 泵站的结构与功用

经计算，该泵站选用800ZLB-125 轴流泵1 台，叶片安放角-2°，单台水泵配用电机功率为80 kW，水泵流量1.5 m3/s，水泵扬程2.78 m，效率84.0%，转速为585 r/min。

泵站坐落于中八滩河旁边的中沟上，采用双层泵室结构，用于连接中八滩河与防渗渠、中沟和5 大队引水河，构成了一水流交汇相通的枢纽。

泵站的平面布置图、剖面图、侧视图分别见图3、图4、图5。

图3 泵站平面布置图（尺寸单位：cm）

图4 泵站剖面图（尺寸单位：cm）

图5 泵站侧视图（尺寸单位：cm）

4.1 泵站的结构布置

该多功能泵站位于中沟上方，采用上下层双层泵室封闭式结构，泵房位于泵室的上方，泵站正身采用钢筋砼结构，泵站沿中沟方向各设1 个底孔（净宽3.0 m），控制闸门为5、6。底板顺水流方向长为9.0 m，垂直水流向宽3.8 m，底板底高程-2.60 m，底板面高程-2.10 m，泵墩顶高程3.00 m。

4.2 泵站的功用

1）自灌：当中八滩河水位较高时，可以先关闭闸门1，然后打开闸门3、4，最后打开闸门2，使水流通过上层泵室，进入新建防渗渠中，然后流向农田中各农渠，进行灌溉；当二支渠水位较低需水时，关闭闸门2、5、6，打开闸门1，最后再打开闸门7，使中八滩河中的水通过泵室下层，自流进入二支渠中。

2）抽灌：当中八滩河水位较低，二支渠缺水时，可以关闭闸门2、5、6、7，打开闸门1，使水流就入下层泵室，然后打开闸门3、4，通过轴流泵抽水进入上层，使水流进入新建防渗渠，然后流向农田中各农渠进行灌溉；当中八滩河水量不足，且二支渠有水时，可以引二支渠的水进入五大队引水河中，关闭闸门1、2、5、6，然后打开闸门7，使水流进入泵室下层，然后打开闸门3、4，再通过轴流泵抽水至上层泵室，使水流进入新建防渗渠，然后流向农田中各农渠进行灌溉。

3）自排：当雨季来临，内水位增高且高于中八滩河的水位时，各农沟的水流到中沟里，关闭闸门2、3、4、7，再打开闸门1，然后打开闸门5、6，使水流通过泵室，流入中八滩河中。

4）抽排：当外河水位较高，水流自排不出去时，可先关闭闸门1、3、4、7，然后打开闸门5、6，使水流进入泵室下层，再打开闸门2，通过轴流泵抽水至泵室上层，将水排出至中八滩河内。

5）回水抽灌：当中八滩河和二支渠在干旱季节水位很且低缺水的的情况下，可抽回水进行灌溉。即先关闭闸门1 和闸门7，然后关闭闸门2，再打开闸门5、6，使农田中回水通过中沟进入泵室下层，然后打开闸门3、4，通过轴流泵抽水至泵室上层，使水流进入新建防渗渠，然后流向农田中各农渠进行灌溉。

5 结语

对一分场5 大队进行规划后，改变了渠网布局，形成一个新的灌排体系。新建的多功能泵站实现了自灌、自排、抽灌、抽排的多种功能，实现一泵多用，满足了灌排需求，节约资金，并提高了经济效益，为农田增产和经济发展打下了基础。