以反修排灌站项目为例探讨排灌站工程设计要点

孙文龙

(辽宁省大石桥市建一水利服务站，辽宁 大石桥 115100)



以反修排灌站项目为例探讨排灌站工程设计要点

孙文龙

(辽宁省大石桥市建一水利服务站，辽宁 大石桥 115100)

排灌站工程是我国防治洪涝灾害和发展农业的重要工程，文章基于反修排灌站的实际情况，从排灌站的灌溉水位、排涝水位等水位特征，主泵的选择、泵房尺寸设计，及主要控制高程、排灌站的布置几个方面分析排灌站工程的设计要点，可为类似工程提供参考。

反修排灌站；水位；工程设计

随着工农业的迅速发展，人们越来越重视对资源的维护和自然灾害的防治。洪涝灾害是重要的防治对象，一直以来排涝泵站是直接、有效的防治方法[1-2]。与此同时，根据工农业的需要，排涝泵站的灌溉功能也十分重要。为满足防治以及灌溉需求，我国十分重视泵站的设计，如今泵站的设计均要具备灌溉和排涝的双重功能。

1　反修排灌站概况

反修排灌站位于大石桥市旗口镇北部劳动河东岸21+185处。始建于1973年，安装4台900 ZLB2.0-5.4型水泵、5台28ZLB-70型水泵，总装机容量1395 kW，原站设计流量10.8 m3/s，设计灌溉面积0.187万hm2，排涝面积28.42 km2。

2　存在的问题

反修排灌站始建时因冬季施工条件差，无有效防冻措施，工程质量差。泵站基础出现管涌破坏，底板被掏空、破损、裂缝，右侧地基发生不均匀沉陷，站体倾斜，已不能满足规范安全运行要求。

电机层混凝土结构老化现象十分严重，大面积剥落和开裂，碳化、钢筋严重锈蚀，裂缝开度过大，基础边墙砌石脱落，泵房房顶漏水，房内潮湿，通风不良，没有副厂房、检修间。

出水口右侧翼墙裂缝、破损，闸墩露筋，冻融破坏严重，进口非单流道水流条件紊乱。主机组、主电机、电气设备、金属结构、压力管道老化、损坏严重，水泵综合装置效率低下，不满足规范要求，电机噪音大，部件老化，锈蚀严重，传动装置扭曲，机泵不同心，闸门变形严重已无法使用，无计算机监控系统。配电设备老化严重，运用不安全，经常出现故障停车，影响泵站运行。

3　反修排灌站重建工程设计要点

反修排灌站工程设计步骤主要为前期的设计规模确定、特征水位确定，在此基础上配置合适的主泵，并计算泵房尺寸及主要控制高程，最后进行合理布置。

3.1设计规模的确定

通常情况下排灌站的功能主要有灌溉和排涝，因此排灌站的设计参数要包含排涝和灌溉，泵站流量包含灌溉流量和排涝流量[3-4]。灌溉流量需根据灌溉面积、灌水率等进行确定，排涝流量则根据当地的排涝标准、排涝面积计算确定[5]。排涝和灌溉不同工况下，进、出水池特征水位有所不同。总之，排灌站的工程设计须同时满足灌溉和排涝需求。

3.2进、出水池特征水位的确定

进、出水池水位的确定是排涝和灌溉的重点。以反修排灌站为例，原站设计灌溉面积0.187万hm2，排涝面积28.42 km2.，本区洪涝主要由暴雨造成，该站位于劳动河左岸，经复核计算反修站设计流量Q灌=4.9 m3/s，Q排=10.8 m3/s，确定反修排灌站改造规模采用设计流量10.8 m3/s。

(1)前池特征水位确定

反修排灌站位于劳动河上，前池特征水位采用高水位2.77 m，设计水位1.51 m，低水位1.21 m。

(2)站体排水设计

边远处低洼地地面高程1.7 m (排渍深度h渍=0.5 m) ，排水干沟长2600 m，排水支沟长1400 m，排水斗沟长400 m。各级沟道设计比降i干=1/7000，i支=1/5000，i斗=1/2000。桥1座，过桥损失0.05 m。经计算排水位为0.29 m。灌期排水水位-0.06 m；灌期设计水位1.36 m，灌期最低运行水位1.06 m 。

(3)出水池水位确定

根据边远代表地面高程，加上田间灌水层深度，加上各级渠道的设计比降乘以各级渠道的长度，再加上经过渠道内的各种建筑物的水头损失，即得渠首设计灌溉水位。代表地面高程h地=4.2 m，田间灌水层深度：h田=0.10 m，干渠长2600 m，支渠长1400 m，斗渠长500 m。各级渠道设计比降i干=1/7000，i支=1/5000，i斗=1/2500。经过渠道内建筑物的水头损失，过闸损失0.15 m，过桥损失0.05 m，涵0.15 m，建筑物数量：桥2座、闸1座。

经推求渠首灌溉设计水位为5.75 m。最低运行水位为该站最小流量所对应的水位4.0 m。排水设计水位：本站排水采用机排至出水池，然后经站体回水洞自排至河道，根据劳动河汛期水位2.77 m，确定出水池排水设计水位H排=3.9 m。

反修排灌站最终确定进、出水池特征水位见表1。

表1　反修排灌站水位

注：地面高程1.7 m

3.3主泵的配置

根据设计流量10.8 m3/s，设计扬程5.68 m，选用900ZLB-70型水泵7台，安装角度+4°，转速480 r/min，单机流量2.34 m3/s，配用JSL-14-12电机7台，配用功率180 kW。反修站工况设计及校核情况见表2。

表2　　反修站工况设计及校核情况

3.4泵房尺寸及主要控制高程的确定

泵房尺寸的确定是指站体经整体布置后泵站的长度、宽度和高度。控制泵房主要尺寸和高程符合建筑统一模数制，才能使为使泵房达到标准化。反修站的泵房长9.3m，宽26.2 m，机组中心距3.6 m，泵房分二层，下层为水泵层，上层为电机层。由900ZLB-70型轴流泵样本查得，喇叭口的悬空高度h悬为0.75 m，喇叭口至叶轮中心线的垂直距离a为0.468 m，叶轮中心线至最低水位0.69 m，喇叭口至水泵梁顶部的高度b为1.44 m，进水池的最低运行水位为1.06 m，因此推算出机房各部的高程。

3.5整体布置

站提体的整体布置需根据实际的地形、水流、供电能力等条件，综合设计要求，机组形式等，合理布局。站体的总体布置包括进、出水池、变电站、泵房等建筑物。

反修站拆除重建需安裝900 ZLB-70型水泵7台。反修排灌站上、下游延轴线总长74.4 m(顺水流)，泵室段长9.3 m，宽26.2 m，分为7孔，每孔净宽3.2 m，采用铸铁闸门7×5 t双吊点手、电两用螺杆启闭机。泵室采用墩墙式湿室型结构，底板厚0.7 m，底板顶面高程-2.5 m，水泵层高程为-0.3 m，层高为4.1 m，电机层高程为4.5 m，层高为7.7 m。

进、出水池的布置是站体整体设计的重中之重，进、出水池的有地下式和开敞式两种，具体布置形式须根据场地的地理性质、水位特征、地坪高程等地理条件确定。反修站进出水池布置：前池长10.0 m，进口处净宽24.8 m，底板厚0.7 m，底板高程-2.5 m抬至-2.0 m，侧墙高程5.20 m。出水池与泵室采用分体式结构，池长22 m，宽度由净24.8 m渐变至14 m，底板厚0.6 m，底板高程由2.5 m抬至3.0 m，两侧翼墙高程为6.2 m，下游护砌段为18 m(其中浆砌石10 m，干砌石8 m)。

4　结　语

排灌站对我国农业的发展起到十分重要的作用，排灌站的设计功能与排灌站所在地的灌溉能力、排洪能力息息相关。反修排灌站的设计：(1)经过确定特征水位配置机型，提高灌溉的科学性和精确度，同时可有效防洪，确保反修站正常安全运营。(2)本次灌溉工程设计结合国内常规灌溉方法，每一步的设计均经过实际测量分析，确保重建各项工程设计符合标准，保证站体设计的质量。(3)泵房安全系数分析有利于反修站的远期使用，设计结构更加轻巧、安全，确保反修站长期内能够正常运营。

[1]段雪莹,阮建飞,于野. 关于中小型排灌站设计的几点经验[J]. 水利水电工程设计,2015(4):22-24.

[2]田作佳. 中小型排灌站自动监控系统设计与实现[J]. 水利规划与设计,2014(5):70-73,92.

[3]何俊,陈送财. 水利工程深基坑排水方案设计与试验[J]. 水电能源科学,2013(1):89-91.

[4]刘安庆. 浅谈茨淮新河沿岸中小型排灌站设计与施工经验[J]. 治淮,2013(10):39-40.

[5]宋才仁旦. 浅谈农田水利建设中灌渠整治设计的优化建议[J]. 科技风,2013(20):116.

孙文龙(1981-)，男，工程师，主要从事农村水利工程建设管理方面的工作。

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