郏县烟草泵站提水方案分析

□李　飒　□牛国强（河南省水利勘测设计研究有限公司）



郏县烟草泵站提水方案分析

□李飒□牛国强（河南省水利勘测设计研究有限公司）

摘要：提水工程是引（输）水、调水工程中常见的工程类型，提水方式和泵站布置也都各有特点。文章结合实际工程案例，通过对各提水方案的优缺点进行分析、论证，最终选定合理的提水方案。希望文章能够给经常做提水工程的同行们带来有益的参考。

关键词：泵站；提水工程；方案

1前言

随着经济社会的快速发展，水资源作为战略性要素资源的重要性日益显现。但现实中由于受特殊的自然、地理环境，水资源的赋存条件等因素影响，需要采取工程措施对有限的水资源进行合理调配，才能使宝贵的水资源发挥更大的利用效率和效益，更好的支撑经济社会的可持续发展。而提水工程是引（输）水、调水工程中常见的工程类型，为充分、高效、低成本地利用好有限的、宝贵的水资源，通过对项目中的工程背景和提水特点的进行分析，拟定出中常见的提水方案，并对其进行分析，选定因地制宜、经济合理的提水方案。

2工程概况

本提水工程位于平顶山市郏县，农业以种植小麦、玉米等粮食作物为主，经济作物主要是烟叶、蔬菜、瓜果。县内水利工程主要分布于北部丘陵区、汝河北岸平原区及汝河南岸平原区，而广阔渠以北地势较高的丘陵、岗地可用水利工程较少，地下水埋藏较深、不宜开采，区域农作物常年处于“望天收”境况。为解决郏县广阔渠以北地势较高的丘陵、岗丘区的农业缺水问题，通过在北汝河新建橡胶坝，抬高广阔渠渠首引水水位，同时利用现状广阔渠作为输水通道，在广阔渠沿岸赵寨村、张临渠村附近分别设分水闸、节制闸及提水泵站，通过提水管道提水至广阔渠以北的丘陵、岗丘缺水地区，以解决本区域的农田灌溉问题。

依据区内自然特点、经济状况、农业种植结构、可用水量、灌溉面积及灌溉方式，对灌区进行水量平衡计算分析。在充分利用当地水资源和北汝河水的条件下，可满足0.17万hm2的农业灌溉用水需求，其中：赵寨泵站覆盖灌溉区0.10万hm2；张临渠泵站覆盖灌溉区0.07万hm2。赵寨灌溉区、张临渠灌溉区通过广阔渠引水流量分别为0.56 m3/s、0.42 m3/s。

3提水方案分析

3.1提水方案拟定

赵寨泵站位于广阔渠入北汝河口上游180 m处，泵站处地面高程为145.30～146.70 m。赵寨灌溉区内最高处位于上丁村东部岗地上，高程为298.85 ～299.32 m。赵寨泵站至上丁村输水线路长为11.43 km，净扬程154 m。

张临渠泵站位于广阔渠距入北汝河口6.52 km处，泵站处地面高程为144.38～145.98 m。张临渠灌溉区内最高处位于天成洼村南部岗地上，高程为261.31～262.70 m。张临渠泵站至天成洼村输水线路长为4.33 km，净扬程118 m。

两个灌溉区中赵寨区、张临渠区设计灌溉面积均超过0.07万hm2，最大提水高度均超过100 m，由于扬程较高，提水方案直接决定提水工程的投资规模和工程建成后的泵站运行、维护、能耗等费用，为了使提水工程投资合理、技术可行、运行经济、维护方便，应对多种提水方案进行比较。

在同一灌溉区灌溉面积和灌溉天数相同的条件下，对赵寨灌溉区、张临渠灌溉区泵站提水工程考虑以下四种提水方案并进行方案比较。

方案一：不分级提水，泵站设在广阔渠分水闸后，单管输水，泵站内设一组工作水泵，提水时一次加压至灌溉区内的岗地蓄水池，灌溉时从输水线路末端岗地蓄水池自流至灌溉区内田地；

方案二：分段、分时提水，泵站设在广阔渠分水闸后，单管轮灌，泵站内设两组不同扬程的水泵，通过叉管分别连至输水干管上，提水时根据灌溉田地的高程，启动相应扬程的水泵工作，在输水线路中部和末端分别设一级蓄水池和岗地蓄水池，灌溉期间分段供水，输水线路中部一级蓄水池和输水线路末端岗地蓄水池不同时灌水；

方案三：分段、同时提水，泵站设在广阔渠分水闸后，采用双管独立提水，泵站内设两组不同扬程的水泵，在输水线路中部和末端分别设一级蓄水池和岗地蓄水池，灌溉期间分段同时供水，一级蓄水池和岗地蓄水池可同时灌溉田地；

方案四：分级提水，在广阔渠分水闸后和输水线路中部一级蓄水池后分别设一、二级泵站，单管接力提水，岗地蓄水池的水通过一级蓄水池和二级泵站加压供水至岗地蓄水池。

3.2提水方案比较

方案一：不分级提水，该方案的优点为蓄水池、泵站、机组、管线等各项设施数量较小，工程布置简单，占地较小，运行管理简便；缺点为一次加压提水，对于片区地势较低的下段不必要提水过高，易形成能源浪费及运行不经济的情况。

方案二：分段、分时提水，泵站设在广阔渠分水闸后，由于扬程相差较大，故采用不同机组提水，水泵后管道通过叉管和主输水管连接，采用单管输水，在输水线路中部和末端各设一级蓄水池和岗地蓄水池，由于受灌溉时节限制，灌溉期间一级蓄水池和岗地蓄水池分时段灌水。该方案的优点为一条输水管线，分段提水较节能，机组集中于一座泵站厂房内，占地较省、管理较简便；缺点为一级蓄水池与岗地蓄水池库容均较大，占地较多，工程量较大，灌溉不同区域需切换相应扬程的水泵。

方案三：分段、同时提水，泵站设在广阔渠分水闸后，采用两型机组、双管独立同时提水，在输水线路中部和末端分别设一级蓄水池和岗地蓄水池，灌溉期间上、下段灌区可同时灌水。该方案的优点是分段提水较节能，一级蓄水池与岗地蓄水池库容较小，总库容与方案一相同，泵站厂房占地较省、运行管理较简便；缺点是输水线路下段为双管布置，涉及临时占地较多。

方案四：分级提水，在广阔渠分水闸后和输水线路中部一级蓄水池后分别设一、二级泵站，岗地蓄水池通过二级泵站及一级蓄水池加压供水。该方案的优点是一条输水管线，分级提水较节能，一级蓄水池与岗地蓄水池库容较小，总库容与方案一相同；缺点是需设两座泵站厂房，土木工程、占地较多，运行管理较复杂。方案一至方案四特性见表1。

3.3提水方案选择

从工程布置上，方案一只设一座提水泵站，2台机组（容量2×710 KW），一条输水管线，设一处蓄水池；方案二设一座提水泵站，4台机组（容量2×400 KW/2×710 KW），一条输水管线，在管线中部阶地和末端岗地分别设一大、一小两座蓄水池；方案三设一座泵站，4台机组（容量2×250 KW/2×355 KW），两条输水管线，在管线中部和末端分别设一大、一小两座蓄水池；方案四设两座泵站，每座泵站设2台机组，机组容量分别为2×500 KW/2 ×132 KW，一条输水管线，在管线中部和末端分别设一大、一小两座蓄水池。由此可以看出，方案一工程布置最简单，方案二、方案三工程布置较方案一复杂。方案四在四个比选方案中最复杂。

从运行管理上，方案一灌溉时直接由一级泵站提水至岗地蓄水池内，然后由田间管道输送至灌区耕地，运行操作简单；方案二灌溉时先由泵站提水至一级蓄水池或岗地蓄水池内，轮流灌溉各自控制范围内的田地内。由于两级蓄水池扬程不同，须根据供水目标对泵站不同机组进行相应的操作；方案三灌溉时由于采用了两条不同的输水管线，可同时开启不同扬程的机组，同时提水至相应蓄水池并进行灌溉且不受时间限制；方案四灌溉时先由一级泵站提水至二级泵站处一级蓄水池内，然后二级泵站同时提水至岗地调节池，运行操作复杂。此外，方案四由于新建两处泵站，需配置运行管理人员较多，设备年运行费较前三个方案高。

表1　各比选方案特性表

从工程投资效益分析，四方案中方案二土建工程部分投资较大；方案四涉及管理人员工资、设备运行费用较多；方案一每年运行电费最多，其他三个方案每年运行电费基本持平。对运行期25年的投资效益进行计算，在满足灌溉目标的前提下，方案四总费用最多，方案三总费用最少。各方案投资对比情况见表2。

表2　分级提水方案投资对比情况表　单位：万元

综合考虑建筑物工程布置、设备运行管理及投资效益等方面进行分析，推荐采用方案三，即分级提水，泵站设在广阔渠分水闸后，采用双管独立提水，在输水线路中部和末端分别设一级蓄水池和岗地蓄水池，灌溉期间一级蓄水池和岗地蓄水池同时提水且同时灌水。

4结语

提水工程作为引（输）水、调水工程中常见的工程类型，是水利设计工作者经常接触的工程类型。满足提水要求的提水方式和工程布置也是多种多样、各有特点。只有熟悉工程所在地的水环境，因地制宜地进行分析，才能制定出合理的提水方案。

（责任编辑：赵鑫）

中图分类号：TV671

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）05-0120-02

作者简介：李飒（1981-），男，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。

收稿日期：2016-04-28