王圪堵水库下游雷惠渠灌区供水方案探讨

孙军平

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安710001)

雷惠渠位于榆林市横山县北部的无定河中游右岸，距横山县城约25 km，距下游新建的王圪堵水库大坝约15 km。现雷惠渠干渠总长45 km，设计流量4 m3/s，设计灌溉面积1.8万亩，受益3个乡镇，受益人口5万多人。雷惠渠灌区在王圪堵坝址以上灌溉面积0.8万亩，坝址以下为1.0万亩，王圪堵水库大坝修建后，上游的0.8万亩灌区将被淹没，不考虑灌溉任务，坝址下游灌区的1.0万亩农田尚需灌溉。

水库大坝修建后坝址以上15 km长度渠线临水侧渠堤大部分位于水库浪击带范围内，堤面无砌护，水库建成后，在浪击作用下，土堤局部会坍塌破坏。要保证雷惠渠的正常运行，必须对位于坝前水库正常蓄水位以下的渠堤段进行加固改造。经布置需加固改造段渠道总长度11.13 km，估算投资直接费为4 960.36万元，因费用较太，所以考虑就近大坝设泵站从水库抽水至坝后雷惠渠，本次重点针对建抽水泵站方案进行探讨。

为了保证大坝下游现有1万亩灌区设计保证率下的供水要求，泵站设计主要任务是:从王圪堵水库抽水输送至坝后右岸现状雷惠渠中，满足对大坝下游现有约1万亩灌区的灌溉需要。依据对王圪堵水库下游灌区灌溉制度分析，水库下游14.6万亩灌区最大毛灌溉流量为7.98m3/s，灌水率为0.55m3/s.万亩，据此确定雷惠渠下游1万亩灌区灌溉流量为0.55m3/s，以此作为设计流量确定泵站规模。

1 泵站方案比选

根据论证比选，设计主要针对库内抽水岸坡斜拉式泵站方案和坝后电站尾水池抽水泵站方案做比较。

1.1 库内抽水方案

该方案采用斜拉自藕式潜水电泵装置，泵站由引水渠、进水池、泵车、坡道、输水管道、出水池、放水渠、牵引设备及副厂房等部分组成。

1)基本参数

泵站设计上水位:雷惠渠出水池水位1047.50m。

泵站设计下水位:依据水库60年系列径流调节成果分析，灌溉期水库水位最高为1 046 m，最低水位为1 027 m。

设计流量:0.55 m3/s。

泵站设计扬程:由于库水位变幅较大，计算所需水泵总扬程范围为:2.0 m～20.8 m，因此仅选用一种扬程水泵很难满足水位变幅要求，因此设计采用高、中、低多种扬程水泵来适应上述情况。

2)水泵选型

依据水库水位特征，结合设计扬程，泵站须选用高、中、低3套不同扬程，共计6台380V低压潜水电泵才能满足上述扬程范围，选型结果如下:2台高扬程水泵型号350QGW1200－18－90型潜水泵、2台中间扬程水泵型号为350QW1100－10－45型潜水泵;2台低扬程水泵，型号为500QZ100－45型潜水泵。水泵选型特性见表1。

表1 库内抽水水泵选型特性表

3)工程投资

通过对库内抽水方案进行设计计算，其土建、水机、电气设备等主要工程量直接投资总计为470万元。

1.2 坝后抽水方案

坝后电站位于大坝坝后无定河右岸一级阶地，抽水泵站布置直接从电站尾水池取水，经水泵加压后通过输水管道送至坝后段雷惠渠。坝后泵站设计包括:主副厂房、输水管路二大部分。

1.2.1 基本参数

泵站设计上水位:出水口雷惠渠过设计流量时的渠道水位 1 046.10 m;

泵站设计下水位:电站最低尾水位1 010.24 m;

设计流量:泵站的总设计流量0.55 m3/s;

泵站设计扬程:选用最低尾水位与出水口雷惠渠水位之差为净扬程35.86 m，选用一条DN600输水钢管，单公里线路长度水头损失13.5 m，泵站设计总扬程40.3 m。

1.2.2 水泵选型

根据确定输水扬程、流量和所输送水质情况，水泵选用3台12SH－9B型卧式离心泵，单台水泵工作点设计流量0.19 m3/s，机组总流量0.57 m3/s。总装机容量405KW。具体参数见表2。

表2 坝后抽水水泵选型特性表

1.2.3 工程投资

经计算坝下抽水方案泵站土建、机电设备等主要工程量直接投资费用总计为197万元。

1.3 方案比选

根据两种方案选型结果，从泵站工程运行管理、抽水电费、直接投资费三个方面比较如下:

1.3.1 运行管理

因坝前库水位变幅范围大，共选用3种不同扬程水泵，型号多，检修维护不便;泵车布置在斜拉岸坡上，运行时需根据不同库水位开启不同泵型、操作控制难度较大。相比之下，坝后方案采用干室型常规泵站布置形式，水泵工作点恒定、泵型单一、选型简单，泵站操作与坝后电站统一管理，运行简单、管理灵活方便。

1.3.2 运行电费

根据水库下游14.6万亩灌区多年灌溉需水量统计计算结果，平均每亩需水量为533 m3，所以水库下游1万亩灌区年灌溉期总需抽水量为533万m3，两种抽水方案耗电量计算如下:计算结果见表3。

表3 抽水耗电量对比表

灌溉用水可发电量计算:根据坝后电站设计成果，电站发电加权平均水头为30m，发电机机组效率为85%，533万m3库水在年灌溉期时间段内通过电站发电量计算结果见表4。

表4 灌溉用水可发电量

根据以上结果可知，采用坝后抽水方案年灌溉直接耗电总量约为71.4万 Kw.h，扣除灌溉用水可发电量后，总耗电量约为34.4万 Kw.h;库内抽水方案平均年耗电量约为35.1万 Kw.h，较坝下泵站方案年多耗电量约0.8万 Kw.h。按0.5元/Kw.h电费计算，坝后泵站按20年运行抽水电费为343万元，库内抽水方案按20年运行抽水电费为351.2万元，较坝后方案多7.8万元。

3)投资费用比较

根据主要工程量投资计算结果，库内抽水泵站土建、机电设备直接投资总费用合计为470万元，坝后抽水方案泵站土建、机电设备直接投资合计总费用为197万元，库内方案较坝后方案泵站直接投资费用多273万元。

2 结语

经过多方面分析比选，与库内抽水方案相比较，坝后抽水站供水方案优点突出，具有:水泵选型简单、泵型单一、泵站运行效率高、运行抽水耗电量小、管理统一便利、投资费用省等明显特点，故选为推荐实施方案。

［1］GB/T50265－97，泵站设计规范(S).北京:中国计划出版社1997.