一体式泵站在农田灌溉中的推广应用

王　昕，郑　强，倪新美（山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

一体式泵站在农田灌溉中的推广应用

王昕，郑强，倪新美
（山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

【摘要】简述一体式泵站技术来源及其应用现状，分析一体式泵站的设计与结构，通过平原县农田灌溉工程中的试点应用对一体式泵站与传统泵站进行了对比分析，提出推广前景。

【关键词】平原县；一体式泵站；农田灌溉；传统泵站

一体式泵站技术具有占地小，施工速度快，维修、管理便捷等特点，在国内雨水、污水、热力管网等市政工程的收集及泵送中得到应用。但目前在农田灌溉领域的应用极少，以一体式泵站在平原县农田灌溉工程中的试点应用为例进行论述，以期进一步推广应用。

1　平原县农田灌溉泵站现状

平原县位于山东省德州市中部，地处黄河下游，属潘庄引黄灌区，耕地面积5.47万hm2。为适应土地流转和适度规模经营模式的发展，自2010年实施小型农田水利建设以来，平原县发展节水灌溉面积1.06万hm2，全部为管道输水灌溉工程，其中以引黄水为水源的泵站提水管灌工程1.03万hm2，建设小型灌溉泵站55处，均采用泵站加变频柜控制方式，单个泵站控制面积33.33～266.67 hm2，系统流量160～1 250m3/h。

平原县目前建设的灌溉泵站全部为传统形式的泵站，传统泵站需建泵房、管理房、管理院、供电设施等，这种泵站存在投资高、施工速度慢、难度大等问题，尤其在河道有水的情况下，施工降水将进一步加大工程投资。另外，传统泵站还存在防盗困难，管理费用高等缺点。开发应用一体式农田灌溉泵站将彻底改变泵站的施工方式，降低投资，从根本上解决管理上的难题。

2　一体式泵站设计与结构

一体式泵站是将泵站所需水泵、电机、自动耦合设备、导杆、变频设备及自控系统等设备集成装配在预制筒体内形成一个整体，再与筒体外进出水管及供电设施联接，安装调试后即可进行农田灌溉。

1）水泵的选用。为最大限度地节约设备的安装、运输空间，同时兼顾设备的维修和养护需要，一体式水泵选用潜污泵，最大程度减少占用空间，潜污泵的电动机与水泵采用同轴结构。检修时，将水泵及电机整体从水中沿导杆吊出，无需人员进入水下或抽干水操作。

2）筒径的确定。一体式泵站较传统泵站最突出的特点就是将土建泵房变成可移动的筒体，筒体外观一般为圆形，筒径需考虑内部安置的水泵、电机、导杆、自动耦合设备、自控、变频等设备的空间需要，并兼顾筒体制作工艺及运输条件。水泵及电机的尺寸是筒径大小决定性因素。小型灌溉泵站控制面积在33.33～266.67 hm2之间，确定水泵的宽度大约在850～1 800mm范围内，考虑实际安装操作便利，因此一般将筒径设计为：1 200mm、1 500mm、2 000mm、2 500mm等规格。

3）抗浮力结构设计。一体式泵站的筒体一般采用地埋式或半地埋式。因地埋式装置在地下水位较髙时，可能会造成筒体的倾斜或从地下浮起，导致设备不能正常使用甚至遭受破坏。为防止一体式泵站出现上述现象，在筒体底部设混凝土基础（基础外径大于筒体），基础与筒体采用法兰式连接结构，该结构的主要作用有两个方面：便于与地基连接固定；利用法兰上方泥土的重力作用于一体式泵站上，以平衡地下水对筒体的浮力。通过分析该筒体竖直方向受力平衡可推导出，混凝土基础外径不小于筒体外径的1.22～1.44倍时可承受地下水对筒体的最大浮力。

3　一体式泵站应用

3.1在农田灌溉工程中应用

课题组在山东省平原县桃园办事处的杨庄村北沟北岸建一体式泵站1处，沟深3.2m，底宽2.5m，泵站控制灌溉面积33.33 hm2，种植作物为冬小麦、夏玉米。

作物净灌溉定额为570m3/hm2，每天灌水时间16 h，灌溉周期10 d，则系统设计流量为155m3/h。由水力计算得，灌溉系统扬程为25m。水泵选用WQ2290-427潜污泵，流量160m3/h，扬程26m，功率22 kW。水源来自马颊河和引黄干渠，沟内常年有水，枯水期水位0.5m，汛期水位1.5m，能够满足灌溉需水要求。

该泵站由于控制面积不大，水泵宽度为1 093 mm，泵站筒体直径选用1 200mm。将潜污泵、自动耦合装置、导杆、自控系统、变频设备等装置组装在筒体内，作为一个整体运输到现场，将筒体吊入预先开挖的基坑内，分别连接进水管道（含拦污格栅）和出水管，筒体外围逐步回填土至地面高度，连接各设备的动力和控制电缆，一体式泵站就此安装完毕，通过调试进行农田灌溉。

3.2一体式泵站与传统泵站对比

1）集成度高，安全性好。一体式泵站采用地埋式或半地埋式，上设防盗井盖，较传统泵站安全性好；筒体可以将传统泵站中的所有设备配置齐全，集成度高。

2）占地面积小。一体式泵站一般埋于地面下，露出地面的形状犹如一个普通阀门井，与传统泵站相比占地优势非常明显，从根本上解决了泵站占用农业耕地问题，降低工程投资。

3）运行管理费低。由于一体式泵站采用地埋式，灌溉自控设备直接内置于筒体内，真正实现泵站的无人值守，减少了泵站运行管理人员，降低工程运行管理费用。

4）施工简单，施工周期短。一体式泵站施工基本在工厂车间制作组装完成；安装前先在现场进行土方开挖，一体式泵站到场后调入基坑，定位回填，连接进出水管，调试控制系统即可。

5）应用寿命长，使用方便灵活。地埋式一体泵站桶体一般采用强化玻璃钢（GPR）、聚乙烯树脂（PE）等，具有很强的抗化学腐蚀能力；而半地埋式桶体一般采用钢筒体，在无腐蚀情况下，使用寿命可以达到50年。而且一体式泵站位置不固定，可以搬迁以再次使用。

以平原县桃园办事处杨庄村26.67 hm2耕地水源工程为例进行一体式泵站与传统泵站对比，对比结果见表1。

表1一体式泵站与传统泵站技术经济比较

通过对比发现，一体式泵站在小型农田灌溉工程建设上较传统灌溉泵站具有突出的优势，具有体积小、占地少、造价低、施工周期短、可移动、自动化程度高、无人值守等绝对优点。

4　推广应用前景

山东省从2009年实施小型农田水利重点县建设以来，截止2013年共发展节水灌溉面积76.93万hm2，其中新建小型灌溉泵站2 791处，控制面积约31万hm2，平均单座泵站控制面积106.67 hm2左右，占总节水灌溉面积的40.2%。若采用一体式泵站取代传统灌溉泵站，将降低工程投资、减少管理人员开支，直接经济效益可达3 000万元，减少占用土地53.33 hm2，其经济、社会效益是非常显著的。由于小型灌溉泵站的控制面积大多在66.67 hm2以上，也适宜发展适度规模化经营模式。因此一体式泵站在农田灌溉中的推广前景非常广阔。

（责任编辑张玉燕）

【中图分类号】S277.92

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-07-0005-02

收稿日期：2015-04-14

作者简介：王昕（1970—），女，高级工程师