排灌潜水轴流泵站在引黄灌区中的应用

宋淑红

（聊城市东昌府区水利局，山东 聊城252000）

1 灌区概况

王铺灌区属黄泛冲积平原，灌区位于马颊河以北，地势西北高东南低，涉及梁水镇镇、斗虎屯镇两个镇的106 个行政村，受益人口8.35 万。灌区内农业粮食种植以小麦、玉米为主，兼做棉花、蔬菜等，对灌溉排涝要求较高。王铺灌区骨干排水河道是马颊河，下级排涝体系由灌排合一的灌溉渠系组成。灌区原有水源王铺泵站，设计提水流量14.4 m3/s，共12 台机组，配套功率960 kW，由王铺分干、王岗分干两条输水干渠供水，长27.48 km，下辖支渠30 条，长97.33 km，配套建筑物177座，渠系及建筑物相对完整。通过新建李庄灌排潜水轴流泵站作为第二水源，解决灌区存在的用水矛盾，并增强排涝能力。

2 泵站设计方案

2.1 站址选择

马颊河位于王铺灌区的南部，是该区域的骨干排涝河道，河内常年有水，水质清澈能满足灌溉用水质标准，并且马颊河下游薛王刘节制闸闸底高程26.20 m，闸门5 孔，宽度10 m，高度5.0 m，正常蓄水量430 万m3，最大蓄水量520 万m3，年调蓄水量2 000 万m3。因此在薛王刘节制闸上游建提水泵站，水源有保证。

根据王铺灌区水系分布，王铺分干二支是向下游送水的主要渠道，由王铺分干桩号7+140 处分出，运行9.6 km 后穿聊临路之后继续向东北方向延伸直到灌区最下游。拟选站址李庄泵站位于马颊河与聊临路交汇处下游，马颊河左岸桩号62+945，是距王铺分干二支距离最短处，并且该现状位置是该区域入马颊河排水口，适于建设排灌泵站。

2.2 设计方案

2.2.1 总体设计

李庄排灌泵站位于马颊河与聊临路交汇处下游，马颊河左岸，桩号62+945，是排灌泵站。泵站设计流量为3.6 m3/s，配套700QZB-70G 潜水轴流泵2 台、500QZB-100GA 潜水轴流泵2 台，总装机容量290 kW。

李庄泵站包括进口段、引水管道、泵站前池、引水闸、泵室、出水管、出水池、出口排水闸、穿堤涵洞及出口段等10 部分。当水泵引水灌溉时，引水闸门开启，排水闸门关闭；当汛期排涝时，排水闸门开启，引水闸门关闭。泵站各部分呈直线排列，与马颊河大堤正交。

站址处马颊河现状滩地宽210 m（均为耕地），内外堤脚宽30 m，堤外为聊临路边沟外接王铺分干二支渠。为了少占耕地，李庄泵站除进、出口段外，所有结构都在现状地面以下，设计为下沉隐蔽式钢筋混凝土结构，地下隐蔽式结构的排灌泵站在东昌府区建设尚属首次。

2.2.2 设计要点分析

1）泵站引水段设计。泵站引水段长210 m，结构形式选择分别对明渠衬砌、砌石盖板涵、钢筋混凝土管3 种形式进行了比较：明渠衬砌结构施工简便易行，造价低，但需要永久占地；砌石盖板涵结构施工工期长，石材采购困难，造价较高，不需要永久占地；钢筋混凝土管结构施工工序简单，施工工期短，造价和砌石盖板涵基本一样，不需要永久占地。综合以上因素，经过分析，在尽量不占用耕地的前提下，确定泵站引水管道采用2 孔直径为2 m 的钢筋混凝土承插管，管底高程27.86 m，上游端与进口段八字墙相连，并设钢制拦污栅2 扇，下游端与泵站前池连接。

2）泵室段设计。在尽量少占用耕地的前提下，将电机层下沉到地面以下，设计为下沉隐蔽式钢筋混凝土结构，操作室移到管理房进行远程可视操作。泵室采用钢筋混凝土结构，长10.265 m，净宽4.4 m，分为上下两层，全部在现状地面以下。

2.2.3 泵站水力机械设计

1）泵型选择。根据以往工程经验，对立式轴流泵、潜水轴流泵、潜水混流泵进行比较。选用潜水轴流泵和潜水混流泵，具有立式轴流泵不可比拟的优点，一是电机与水泵构成一体，无需在现场进行电机、传动结构、水泵轴线对中的装配工序，现场安装方便、快速；二是能省去机泵间长轴和轴承，机组运行更为可靠；三是能减少泵站上部工程，从而节约工程造价。但是潜水混流泵相对潜水轴流泵扬程较高，流量较小，因此本设计采用潜水轴流泵。

2）单机流量选择。单机流量大的水泵机组，虽然机组数量减少，厂房规模减小，但单机设备功率增大，需要的淹没深度增加，不利于渠道水位变化时机组的调节运用；如选用单机流量过小的水泵机组，则水泵数量增多，厂房及出水池规模增大，投资增加较大。因此，根据多年运行经验，综合考虑进水池水位、灌区用水需求，选用两套不同功率、不同流量的4 台潜水轴流泵，分别为：700QZB-70G2 台，设计流量为1.2 m3/s，配套电机功率为90 kW；500QZB-100GA2 台，设计流量为0.6 m3/s，配套电机功率为55 kW。当水位高、用水需求大时开启大功率轴流泵；当水位低、用水需求较小时开启小功率轴流泵，既满足用水需求，又达到节能目的。

3）水泵出水钢管布置。李庄泵站4 台机组横向梅花型布置。水泵出水钢管通过钢制三通分别伸向上下游两个方向，出水钢管上安装手电两用蝶阀控制出水方向。

2.2.4 泵站远程操作系统设计

为了便于操作，在管理房内设置了控制室和操作室，4 台软启动柜呈一字型布置，启动柜内分别设有限流器、限位器和限压器和电机相连，进行非常状态下的自动控制，对电机进行多重保护。在泵站进口设有水位远程控制，与操作室的远程控制系统相连。在泵站出口输水区段设有自动测流仪，对泵站出水流量进行自动测量。

2.2.5 出口段输水渠道设计

出口段输水渠道长135 m，下游接王铺分干二支渠向下游送水。输水渠道设计断面为复式断面，输水断面结构形式为全断面现浇混凝土，厚度10 cm。由于站址处地势较低，输水渠道设1 m高堤防，堤防为均质土堤，顶宽2 m，边坡1∶2，内堤脚处设1 m 宽混凝土硬化戗台，既保证了土堤的安全，也作为管理人员巡视水情的交通便道。

3 实施及运行效果

李庄排灌泵站于2017 年12 月底建成运行。作为王铺灌区的第二水源，与上游的王铺泵站共同运行，互为水源补充。以聊临路、京九铁路为边界，王铺泵站承担边界以西区域，李庄泵站承担边界以东区域的灌溉任务。项目建成后，经历了2018 年、2019 年两年灌溉提水检验，共开机4 350 台时，提水量达到1 277.71 万m3，完成灌溉1.06 万hm2，春灌灌溉周期由原来的47 d 缩短到39 d；由于马颊河常年有水，李庄泵站根据需要可以随时开机提水，除春秋灌溉外共开机提水1 872 台时，提水量543.45 万m3，使王铺灌区下游区域实现了适时灌溉，提高了灌区的适时灌溉率，每年新增粮食产量110 万kg，增产效益达到220 万元。李庄泵站运行两年来，工程设备完好率、安全运行率、装置效率、能源单耗等各项指标均满足设计要求，运行情况良好。该泵站的投入使用缓解了王铺灌区的用水矛盾，实现了水资源的科学调配和合理使用，解决了王铺灌区下游用水难的问题，同时也可减少区域洪涝灾害发生的频次，降低洪涝灾害损失。