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灌溉泵站

以灌溉为主要目的的泵站。灌溉泵站要根据农业生产的要求、自然地形条件和行政区划进行分级分区选择站址、布置枢纽和渠系,确定泵站的流量和扬程以及设备选型。抽水灌区的分区和泵站布局为了达到投资省、运行费用少、受益快、管理方便的目的,必须对灌区进行分片分级灌溉。一般灌区分区和泵站布局有下列几种基本形式。

以灌溉为主要目的的泵站。灌溉泵站要根据农业生产的要求、自然地形条件和行政区划进行分级分区选择站址、布置枢纽和渠系,确定泵站的流量和扬程以及设备选型。

抽水灌区的分区和泵站布局

为了达到投资省、运行费用少、受益快、管理方便的目的,必须对灌区进行分片分级灌溉。一般灌区分区和泵站布局有下列几种基本形式。

一站一级抽水、一区灌溉全灌区由一条干渠控制整个面积,靠近水源修建一个泵站,一级抽水至干渠,然后经支渠供全区灌溉。这种分区的方法,适用于灌区面积不大、扬程较低、地形高程相差不大的小型灌区。

一首多站分级抽水、分区灌溉(图 1)根据地形的情况,全灌区按高程分成几个区多级抽水,即以前一级站的出水池为水源,修建下一级水泵站,由几级泵站控制整个灌溉面积。优点是比修一级抽水灌溉同样面积的泵站节省功率,因为这样可避免将部分水抽到最高处再跌下来灌溉高程较低的面积。这种方式适合于灌区的地形高差较大或地形上有明显台地的地区。

图1 多站分级抽水分区灌溉

多站分区一级抽水、分区灌溉根据水系和地形特征,将全灌区分成若干个小区,每个小区有单独的泵站和供水渠系。

一站分级抽水,分区灌溉(如图 2)对于某些地形高程相差较大的灌区,为了避免高水低灌,而采用不同扬程的水泵,分高低池供水灌溉。

选择站址 根据建站地区的具体情况,合理地确定泵站的位置,站址选择是否合理,关系到今后的安全取水、工程造价和运行管理等问题。

图2 一站分级抽水分区灌溉

选择站址时要满足以下几条要求:地形要开阔;地基要坚实;靠近电源(指电力灌溉站);靠近水源,河流取水时站址放在上游,河床稳定,靠近主流经过的岸边;交通方便,靠近居民点。

对于高扬程大灌区需要多级提水的每一级站址高程,可以按最小功率的原则初步确定,然后再根据灌区地形条件加以修正。

所谓最小功率,就是各级站动力设备功率总和最小,即抽水耗功最小。一级抽水,设备功率可用式(1)计算:

灌溉泵站

式中 q为灌水率(米3·秒-1·亩-1);η为泵站效率(%);K为;γ为水容重(千克/米3);H为灌溉总扬程(米);Q为灌溉流量(米3/秒);ω为灌区灌溉面积(亩)。

对于同一灌区改用二级提水时,其总设备功率如式(2)所示:

灌溉泵站

式中 ω1,Q1,H1为一级站控制的面积、流量和扬程;ω2、Q2、(H-H1)为二级站控制的面积、流量和扬程。

如ω1=ω2并代入式(2)可得二级提水时的总功率N2

灌溉泵站

式(3)与式(1)比较,得出两级提水的总功率比一级抽水的总功率节省1/4。分级越多,设备功率就越低,电费(或燃料费)也越少。但另一方面,分级越多,泵站数目、机组数、渠道、建筑物以及管理运行人员也会越多,投资和管理费增加,同时,上下级站配合也复杂,要合理地确定分级数目和站址高程,就必须通过技术经济比较。

灌溉泵站的总体布置

从河流或湖泊中取水的灌溉泵站,其总体布置一般可分为有引水渠和无引水渠的两种布置形式。

有引水渠的布置适用于岸边坡度较缓,水源水位比较稳定,或水源水位变化较大但提水量不大的场合。无引水渠的布置适用于岸坡较陡,水位变化不大,也适合于水位变化较大且提水量亦大的场合。

设计流量和设计扬程

设计流量 泵站的设计流量就是采用灌溉制度用水量过程线持续时间较长(20~25天)的最大灌溉流量。但一般多采用农作物最大一次的灌水定额计算泵站的设计流量。

当确定了最大一次灌水定额或日耗水深度以后,就可按式(4)计算灌溉设计流量。

灌溉泵站

式中 m为最大一次灌水定额(米3/亩);ω为灌溉面积(亩);T为全灌区(或作物区)灌一次水所需总延续天数;t为水泵每天运行时数;η为渠系水的利用系数。也有采用经验公式计算设计流量的。

设计扬程 泵站的设计扬程是指进出水池设计水位的差值,再加上相应的管路损失。当水源水位变化时,可用平均实际扬程加管路损失得设计扬程。平均实际扬程可用时间和流量的加权平均求出。

水泵的选型与配套

选型配套是否合理,直接影响泵站的投资、运行和管理。选型配套是指根据建站的条件和要求选择水泵及与其配套的动力机和辅助设备。

选择水泵时应考虑的几条原则:能满足流量及扬程的要求;长期运行泵站效率较高;泵站投资省;维修管理方便;便于综合利用。高扬程一般采用离心泵;中等或较低扬程采用混流泵或轴流泵;在井灌地区多采用井泵;喷灌时可以选用喷灌泵(自吸泵);以山区河流为水源时如有条件也可采用水轮泵或水锤泵。

与水泵配套的动力机,优先选用电动机,缺电或少电地区,选用内燃机,但也可以利用自然能源作为小型水泵的动力,如太阳能风能和水能。当选用电动机时,大型泵站常选用三相交流同步电动机,中小型泵站多用异步电动机。其他辅助设备的选型配套应保证主机组运转正常、安全的要求。