农田水利工程中小型泵站设计

□黄超雄

（广东水科院勘测设计院）

0 引言

中国作为农业大国，以农业发展为根本，大力发展粮食生产，提升保障人们生活的生产质量。对于新时期农业生产来说，加强水利工程建设，提升农业技术革新，提高生产力水平是当今的主要任务。对于农业发展来说，农田灌溉是水利工程建设与农业发展相融入的切合点，随着农田水利设施和工程的日益完善，诸多地区都采用建设中小型泵站来保证灌溉效率，提高生产效益，在平原、丘陵地区应用较为广泛。但是现阶段，农田水利工程的中小型泵站设计仍然有一定提升空间，其方案决策和工艺技术都有待提高。

1 农田水利工程中小型泵站的设计原则

泵站设计是基于水源分布以及水量来决定的，在实际的沿海平原地区农田水利设计工作中，泵站规模一般受流量参数控制。小型泵站中常用的泵房为湿式泵房和干式泵房，水泵一般采用轴流泵、混流泵及离心泵。一来是帮助优化农业生产布局，兴建水利工程，二来是调整农田水利灌溉结构，通过引流与疏导来改变流向进行灌溉。所以对于水源的调查是泵站设计的前提内容，以为确定各种扬程、校核原水泵安装高程、防洪措施是否符合事实依据，对后续可能会出现的事故做好相关预防措施。水源分布、流向与水量决定了当地农田的生产体系，其养殖结构的分布根据水源进行分配，所以泵站设计要基于水利灌溉的覆盖面进行设计，一般来说，在丘陵、平原地区，泵站的应用较为广泛，能够有效缓解局部水资源缺少地区的灌溉与给排水工作。对于塘区内部的水源调蓄能力，也是决定泵站工作水平的一个标准，不但能够预防旱涝灾害，而且能够起到救急作用，解决农忙用电、缺水等矛盾问题。所以，对于泵站设计来说，蓄水能力也是起到决定性作用的影响因素。同时，机电设备的运行和处理状况，需要加强检查和维修工作，对产品仪器的质量、规格、数量、使用要求以及投入运行的状态进行全面了解，基于故障和限制对相关问题进行改进。其次，对于泵房的设计原则方面，要注重结构布置和相关机组的安装，对于当地地区的自然气候和地形特征进行勘察，全面了解可能会出现的潜在风险和事故因素，进行有效的排查，对于泵房的设计优越性及劣势进行衡量，对比通风、采光、给排水等问题进行优化，对于防洪抗旱、稳定使用等功能进行推演。除此之外，还要了解水流的流向、稳定性及趋势，对灌面的范围进行计算。

2 农田水利工程中小型泵站的设计要点分析

农田水利工程的中小型泵站设计首先需要开展选型工作，根据具体的扬程的差异选择不同的泵型，一般来说，都是根据流量大小确认其水泵的数量，水泵的型号通常取决于具体的应用，一般轴流泵选用立式泵、湿式泵室，混流泵大多采用卧式泵、干式泵室，离心泵选用干式泵室。泵室的选型应尽量减少工程投资，提高泵站建设运行维护成本。干式泵房投资小于湿式泵房，因此一般优先考虑干式泵房。但湿式泵房的潜水轴流泵检修特别方便，而且基层运行管理单位往往有能力自己检修，因此应通过综合考虑来确定合适的泵房型式。

在泵站设计的型号选用时，一般根据扬程的具体数值来决定，通常情况下，在扬程＜10 m时，以轴流泵为主要方案，扬程＞15 m时，选用离心泵，在这范围内，还包括混流泵以适应扬程的不同变化，具体数量根据其流量大小而定。

泵型的样本所对应的机电设备与流量扬程的数据互相对应，既能够保证灌面，又能够提升泵机的使用性能。对于水泵的使用性能来说，要根据扬程对水泵的影响，选择适配性较高的泵性，以提高水泵工作效率。

泵室的设计要点除了根据所需要确定的泵型来选择泵室的属性，还要在挖埋深度上做足功夫。泵室分为干湿两类泵室，中小泵站的设计中，两个泵室的区别首先体现在深度中，干式泵室埋深≤4 m，湿式泵室≤7 m。通过对比水泵和机电设备的类型来决定泵室的属性，对于不同泵室来说，设计上也存一定差异。在湿式泵室的设计中，需要确定下水位，根据样本数量及扬程确定流量，根据进水口高程与泵室底板高层确认上限。在尺寸的设计上需要注重蓄水量的要求，一般来说，其容积要保证同一进水池内容量满足其流量的50 倍左右，如果存在缺陷，则需要适当加宽或加长泵室进行整改。湿式泵室根据标准来说，对于埋深度都有一定限制，尤其是对于区域地质和岩层的软硬程度决定了泵室的承载力，在设计和实施建筑时要注重勘察推演其范围，对于一些可能会出现的坍塌、破裂事故，需要做好预防措施。如采用粉喷桩或者灌注桩。主要是以粉喷桩为主，因为其性价比较高。在计算粉喷桩的复合桩基承载力时，要注重结构布置，控制相应的强度。

设计干式泵室时，要注重排水系统和通风系统的设计，以确保干式泵室的效应，对于水位变化和防洪措施要做好相关自流管排水工作。对于一些需要物理设置的泵室底板高于渠道加大水位或者河道的防洪水位，应在泵室集水坑设置自流管排水。特殊情况下，还应采取钢筋混凝土整体结构，并且在泵室集水坑内设置小型排水泵。水泵的安装高程应根据汽化压力值减去水泵的汽蚀余量、进水管路的水头损失、安全余量确定。

3 农田水利工程的中小型泵站设计注意事项

3.1 侵蚀问题

农田水利工程以水为原动力，但是同样也会让设施设备形成隐患，是一把双刃剑。由于水源中的淡水分布较为稀少，所以地表径流中的水源盐分较大，对于钢筋混凝土结构有一定的侵蚀性，尤其是在沿海地区，无论是设施管道还是蓄水池井，都有经过长时间的水流侵蚀而产生腐蚀作用。如果缺少定期维护和修补，年久失修，会造成相关安全事故的发生，并且严重影响农村生产的效率。也就是说，中小型泵站设计还需要考虑到相关的防护工作，对于抗侵蚀措施办法进行优化。一般来说包括三个方面，分别是涂抹防腐蚀材料，混合添加剂以及调配原材料。混合添加剂是在混凝土中添加阻锈剂、调配原材料是采用抗硫酸盐水泥、涂抹防腐蚀材料是在混凝土迎水面刷水泥基抗渗涂料。

湿式泵室的立式水泵多采用采用混凝土井筒替代钢制井筒，因此也需要在浇筑过程中做好防腐蚀措施，一般来说，对于井筒厚度要进行控制，范围在20～35 cm内，内圆外方，整体浇筑在泵室正墙上，并且设置水泵梁承担井筒及水泵自重。小型泵站还应注意井筒与侧墙距离不宜过小，避免无法立模板。干式泵房的进出水管路一般采用内外防腐措施，以保证正常使用。

3.2 磨损问题

部分农田灌溉的水源必须要经过净水处理，一些含有泥沙的水源需要进行预处理，以保证灌溉质量。这也就意味着，水泵会出现较为严重的磨损情况，影响工作效率。诸如管道问题、水箱泄漏、水泵抖动等。需要定期进行修复修补，还要增加清水润滑系统，采用设置水箱、循环泵、循环管路，减少高泥沙含量的水对水泵轴承的磨损。另外，为保证水泵安全耐久，水泵叶片及泵壳均应选用不锈钢构件。

3.3 安全余量与安装问题

泵站在建成投入运作后，经常会出现地势问题导致水位差异，最低启泵水位也无法达到取水要求，在实际安装过程中，需要重视安全余量的计算，做好防范措施。由于水泵规格质量与制造原因，一些水泵的实际应用效果并不具有真实性，所以在安装前期需要做好计算推演，进行3D绘模，通过样本数据进行演算，确保运行效果。在计算水泵的安装高程时，应适当加大安全余量，确保泵站在水源水位高于最低启泵水位时即可运行，提高灌溉保证率。同时在工程设计过程中，应注意设计与施工相结合，要留有足够的安装控件，控制好水泵和水管与墙边的安全距离，确保施工安装的有效性。

4 结语

农田水利工程与设施的创新与发展，是现代化新时期农业生产模式的变迁，对于农业粮食生产来说，农田灌溉系统始终是提升生产效率的重要原因。农田水利工程的建设带来了新时期的改革与发展。在当今社会农户个体高度分散的状态下，只有协调需求，减少农民分化程度，走出农田水利困境，加强水利制度体系建设。通过优化中小型泵站的设计，加强实地勘察工作，合理解决水利工程中的泵站设计困境，克服难题，加强技术改革与人才引进，重视农田水利组织结构的变化，推动可持续发展，加强社会主义新农村建设，推进现代化农业粮食生产。