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农田水利工程中的小型泵站设计研究罗礼明

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：罗礼明

[导读] 摘要：中国作为一个农业大国，以农业发展为根本，大力发展粮食生产，提高保障人民生活的生产质量。

        哈密托实水利水电勘测设计有限责任公司新疆哈密 839000
        摘要：中国作为一个农业大国，以农业发展为根本，大力发展粮食生产，提高保障人民生活的生产质量。加强水利工程建设，提升农业技术创新水平，提高生产力水平，是新时期农业生产的主要任务。对于农业发展来说，农田灌溉是水利工程建设与农业发展的交汇点。随着灌溉设施和工程的完善，许多地区都采用建设中小型泵站来保证灌溉效率，广泛应用于平原和丘陵地区，提高生产效率。但目前中小型泵站的设计仍有一定的改进空间，方案决策和技术有待提高。
        关键词：农田水利工程；小型泵站设计；分析
        农田水利工程研究是影响农业产量的主要因素之一，泵站是渠首建筑物中最重要的设备。泵站设计的改进对提高农业生产效率和产量有着明显的作用。泵站的建设可以提高灌溉保证率。对于平原地区，一些大型灌区不能全面覆盖农田，越来越多的水利工程开始建设中小型泵站，提高灌溉保障率。中小型泵站的优化设计对保证农业的可持续发展具有十分重要的意义。
        1中小型泵站设计中的常见问题及解决方法
        1.1水的腐蚀
        地下水含盐量高，对混凝土结构有一定的腐蚀，泵的运行时间在3年以上，部分钢筋混凝土结构会发生腐蚀脱落的情况，如果没有对进水管道的保护会增加腐蚀，从而污染内部水体。因此，在中小型泵站的设计中，必须考虑水腐蚀对混凝土和钢结构的破坏。采取的对策有：在混凝土中加入防锈剂、使用抗硫酸盐水泥等。由于抗硫酸盐水泥价格昂贵，可以采用添加防锈剂的方法作为主要的防腐方法。
        1.2泥沙磨损
        大部分灌溉水来自含沙量较高的河流。泵在运行多年后，容易造成轴承的严重磨损，从而使泵产生抖动，长期运行会造成泵的损坏。因此，在设计中可以通过增加水润滑系统和安装水箱的方式来减少泥沙对泵轴承的磨损。
        1.3高程安全余量
        泵站建成后一些泵站可能会出现无法取水的情况，经检查，水泵在设计标高时未正确设置安全裕度。在实际计算过程中，设计人员只通过泵的样本来计算泵的质量，存在虚标的情况。因此，有必要增加安全裕度，以保证泵站的安全运行，从而提高灌溉保证率。
        1.4管路安装
        农田水利工程管道安装水泵设计时，应结合工程实际情况，水管法兰应安装在距地10cm以上。
        2中小型泵站布置型式
        2.1进、出水口平行布置
        进、出水口底板标高应一致，并用墩墙隔开进、出水口，水泵及出水管应穿过隔墙，从河对岸到进水池进入出水池，通过安装进水池和出水池闸门，控制泵站的运行，确保水流呈直角弯曲。进、出水池平行布置，开挖量小，结构简单，站房与配电间设置底板，避免沉降。但这种布置对河道要求较高，需要满足进出口水池的设置要求。而且，泵站在实际运行中进水池和出水池都会形成漩涡，影响泵站的完整性。采用翻板门挡流，适用于渠道宽度较大的工程。以排水为主，净排水水头设为1.7m，流量1.3m3/s，电机功率设为70kW。
        2.2双向“x”型转轮布置型式
        双向“x”型转轮布置型式主要用于大型泵站的安装，将泵站的进、出水分为若干段，出水渠层位于入水渠层之上，水流从入水口进入上部水道，通过闸门控制泵站。双向“x”型渠道布局对渠道宽度要求不大。泵的出水可通过设置出口导叶来设置，无需设置出口管，流量条件较高。但双向“x”型流道布置的泵站底板较低，开挖量较大。

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为了满足泵站的运行条件，一些必要的设备，如拦污栅或闸门，需要沿泵站的水流方向布置，泵站沿水流方向的长度较长，采用混凝土流道通水，所以一般选用水泵断流方式。对于中小型泵站的设计，更适合采用铸铁闸门作为泵站的截水方法，但这种方法的截水时间较长，为了避免水泵倒转的情况，需要在水泵叶轮轮毂处安装螺母，防止叶轮倒转。
        2.3泵出水的双向岔管型式
        类似于双向“x”型流道的布置，进水布置相同，出水有一定的差别，在这种型式的出水口中，金属出水管伸出出水口胸墙，水泵从进水流道流向进水流道出口通道。这种出水管与渠道相连。出口管的高流速会造成一些损失。该阀可代替闸门控制出水管。
        3农田水利工程中小型泵站的设计要点分析
        农田水利工程中小型泵站的设计首先需要进行选型工作，不同的泵型一般是根据具体扬程的不同来选择的，是根据流量大小来确定其泵的数量，泵的类型通常取决于具体的应用场合，一般选用立式轴流泵，湿式泵房、混流泵多采用卧式泵，干式泵房、离心泵干式泵房选用。泵房的选择应尽量减少工程投资，增加泵站的建设、运行和维护成本。干泵房投资比湿泵房少，所以一般以干泵房为主。但潜水轴流泵在湿泵房内检修非常方便，基层运行管理单位往往能自行检修，因此应综合考虑确定合适的泵房类型。
        泵站设计选型时，通常根据扬程的具体值来确定。一般来说，当扬程小于10米时，轴流泵是主要方案，而当扬程大于15米时，则选用离心泵，还包括混流泵，以适应不同扬程的变化，具体的泵数取决于其流量大小。泵型所对应的机电设备与扬程数据相互对应，既能保证浇注面，又能提高泵的性能。对于泵的性能，根据扬程对泵的影响，选择适应性较强的泵来提高泵的效率。泵房的设计要点除了需要根据泵房的性质确定泵房外，还要在开挖深度上做足够的工作。泵房分为干泵房和湿泵房两种类型，在中小型泵站的设计中，两种泵房的差异首先体现在深度上，干泵房埋深≤4m，湿泵房≤7m，通过比较泵的类型和机电设备来确定泵的性能机房，对于不同的泵房，在设计上有一定的差异。
        在湿泵房的设计中，需要确定水位，根据样本数和扬程来确定流量，根据进水高度和泵房底板来确定上限。在尺寸设计上需要注意蓄水的要求，一般来说，同一水池的容积要保证流量的50倍左右，如果有缺陷，则需要适当加宽或扩建泵房进行整改。根据标准，湿式泵房的埋深有一定的限制，特别是区域地质和岩层软硬程度决定了泵房的承载力，对于一些可能发生的坍塌、破裂事故，需要做好防范措施。如采用干喷搅拌桩或灌注桩。它主要以粉喷桩为基础，具有较高的性价比。在计算粉喷桩复合桩基承载力时，应注意结构布置，并控制相应的强度。
        干泵房的设计应注意排水系统和通风系统的设计，以保证干泵房的使用效果。对于一些需要在河道上方设置物理泵房底板以提高河道水位或防洪水位的，泵房集水坑应安装在自流排水中。特殊情况下采用整体钢筋混凝土结构，泵房集水坑内设小型排水泵。泵的安装高度应根据蒸发压力减去汽蚀余量、进水管水头损失和安全余量后的数值确定。
        4结论
        水利设施的创新发展是新时期农业生产方式的转变。对于农业粮食生产来说，农田灌溉系统一直是提高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。在农民个体高度分散的今天，只有协调需求，降低农民分化程度，走出农田水利困境，加强水利体系建设。通过优化中小型泵站设计，加强实地考察，合理解决水利工程泵站设计难点，攻坚克难，加强技改和人才引进，关注农田水利组织结构变化，促进可持续发展，加强社会主义新农村建设，推进现代农业粮食生产。
        参考文献：
        [1]陈胜利.沿海平原地区农田水利工程中小型泵站设计研究[J].乡村科技，2018（24）：118-119.
        [2].农田水利重点县装配式建筑物推广应用[J].江苏水利，2015（04）：51.
        [3]李爱林.小型农田水利工程建设和运行管理研究[J].低碳世界，2014（23）：139-140.
        [4]刘红丽，刘秋蓉.小型农田水利工程建管初探[J].农村经营管理，2013（12）：37-38.