农田水利工程中小型泵站设计

郭平凡 郭靖 王珍

关键词：泵站;灌溉;水利工程

一、中小型泵站应关注的设计问题

1.1水流腐蚀问题的防护设计方法

1.水流腐蚀问题

农田中配置的水利工程，其运行以水为驱动力。然而，同样在水驱动情况下，设备运行过程中将会发生质量问题。水体环境中的淡水总量较少，在地表径流中含有高盐或污染性水源，对工程结构形成了一定水流腐蚀作用。在平原或沿海地区，水利工程管道、蓄水池等设施中，均存在水流腐蚀问题。如若水利设施缺失必要的运行和维护保养工作，各类农田水利设施在长时间运行状态下，将会发生运行质量问题，甚至还会引发安全事故，对农业生产灌溉产生不利的影响。

2.设计方法

在设计中小型泵站时，应进行相应的防护工作，以此减少水流腐蚀问题。一般情况下，水流腐蚀问题的防护工作，有三种方法：一是刷防腐涂层;二是使用混合添加剂;三是增强管道原材料抗腐蚀能力。

（1）涂刷防腐蚀材料。在混凝土结构水流接触面，进行防腐处理，用料为水泥基抗渗涂料。

（2）混合添加剂的防护水流腐蚀方法，是在混凝土材料中增加阻锈剂，提升材料的防锈能力。

（3）增强管道性能，是以抗硫酸盐水泥为原材料，减少水流腐蚀问题。

1.2磨损问题的防护设计方法

1.磨损问题

在农田抽水灌溉时，对水质进行有效处理。处理水中含有的泥沙或其它杂质，保证农田灌溉水源的水质。因为灌溉水源中的泥沙或杂质，会造成水泵的不同程度磨损，降低水泵运行能力。同时泥沙沉积较多时，形成管道淤积、水泵管道连接部位严密性差、水泵整体运行不畅等现象，直接影响水泵的使用寿命。

2.设计方法

針对运行中的水泵易产生磨损问题，应对方法为：阶段性开展磨损部位的修补和运行质态的检查;使用清水润滑系统，引入循环泵、管路等设施，减少泥沙水在水泵中形成的磨损作用。同时，应以水泵运行安全性、使用年限为设计考量，使用不锈钢构件，替换原有的水泵叶片、泵壳。

1.3安全余量设计方法

在泵站建设完成、有序运行时，将会在地势作用下形成水位差现象，造成启泵水位的最小值，无法顺应取水的各项需求。在水泵实际安装期间，应有效完成安全余量计算工作，合理制定各项防范措施。

在水泵规格、品质、生产等各种因素共同作用下，部分水泵的运行效果并不理想。因此，在泵站规划设计时，应有效进行安全余量计算。采取3D模型构建方式，借助试验数据的有效分析，确保水泵运行有效性。在设计水泵安装高度时，应适量调整安全余量，保障泵站水源水位大于泵站启动水位的最小值，以进一步提升灌溉有效性。在泵站工程建设期间，要严格按设计和规范进行实施，确保泵站工程建成后能够安全稳定和高效运行。

二、中小型泵站的设计关键要领

2.1型号确定

水泵规格与选择方法如下：

（1）轴流泵：水泵扬程不大于10m。

（2）混流泵：水泵扬程介于10、15m之间。

（3）2台水泵：水泵流量控制在1m³/s以内。

（4）4台水泵：水泵流量控制大于1m³/s。

在水泵样本中，含有3组流量铅程，能够与叶片角度、电机功率相匹配。因此，在水泵设计时，保障流量扬程与铅程的匹配性，提升流量运行的高效性，在水泵规格型号设计时，应保证水泵性能的稳定性，确定水位扬程与设计规范的匹配性，在提升水泵运行效率同时，以低转速水泵型号为优选。

2.2泵室设计

结合水泵规格型号，完成泵室设计。在农田水利泵站工程设计中，有干式、湿式两种泵室设计方法。其中干式泵室在设计时，其埋深值应控制在3米内。湿式泵室在设计时，其埋深值应控制在7米内。同时，湿式泵室在设计期间，应关注水源取水位的最小值。在各参数设计符合标准的情况下，确定泵室规格，保障水下容量与设计流量的规范性。如若湿式泵室埋深值较大，应保证地基承载力符合设计标准要求，同时关注基础桩身结构性能。在干式泵室设计时，应保证泵室底板面高程位置，高于防洪最高水位。

2.3管路设计

湿式泵房所配置的出水管路不长。结合泵站所处位置，有序划分水池类型，一类为水源周边水池、另一类为远离水源水池。当水池与水源间距较近时，进水池位置设计为八字墙。当水池与水源间距较远时，进水池位置应增加钢筋混凝土挡墙。遵循1比4的原则，完成坡底设计，同时扩散角不小于40度，尽可能地控制水池长度，以达到成本控制的要求。在干式泵房中，水泵所在位置，应处于进水侧最高水位之上，增设抽真空设备，满足泵站正常运行要求。

在离心泵后方位置，增设排气阀，同时防止排气阀与闸阀处于上下对应位置。设计离心泵进水流速最小值为10m/s且不大于15m/s。如若速度大于15m/s，将会引起净水损失现象。如若流速小于10m/s，会提升管路运行压力。

2.4整体设计

1.进出水池并列排布方式

进出水池并列排布形式，在设计上，应保持进出水池底板高程处于相同位置，通过墩墙有效隔离进出水池。同时，水泵出水管应穿过墩墙，使其能够从进水池抽水，在进出水池闸门助力下，有效控制泵站运行。进出水池并列排布形式，具有开挖量不大、结构简易等优点，按照现场实际情况对泵室及进出水池位置的优化设计，能够有效避免基础沉降的问题。

然而，进出水池的并列布置形式，在泵站的整体设计上，对河道提出了一定的要求。泵站在有序运行期间，进出水汇聚形成漩涡现象，会对泵站的整体运行产生不利因素。应对此种情况，应选择拍门断流方式，顺应河道大宽度的水利工程水泵设计需求。在拍门断流设计时，以排水为主，设计参数为：扬程净值为1.7m，流速为1.3m/s，电机运行功率为67kW。

2.出水岔形布置

水泵在出水时，将其设计成岔形，此种布置形式是在出水胸墙外围完成金属出水管的延伸设计，水泵抽取的水，最终流向出水渠道。此种布置形式，使进水池闸门能够有效控制泵站，降低出水管道水流速度，在农田小型灌溉泵站中具有适用性。

三、结语

农田水利工程中小型泵站在进行设计的过程中需要注意很多问题，本文对泵站实际使用过程中存在的水腐蚀问题、泥沙磨损问题、高程的安全余量问题以及水泵管路安装等问题进行了讨论，设计人员在对中小型泵站进行设计时，要严格按照相关规定进行设计，根据泵站的具体情况以及现场条件，对技术经济进行综合考虑后，选择合适的布置型式，从而保证泵站建成投入使用后能够高效稳定的运行，以确保农田灌溉的有效性。

参考文献：

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