小型泵站设计、施工安装与运行管理(141118)

报告内容一、泵站的组成与分类二、小型泵站工程设计三、小型泵站工程施工安装四、小型泵站运行管理（1）定义：泵站工程是将电（热）能转化为水能进行排灌或供水的提水设施。是机电排灌工程的核心，也是水利工程的重要组成部份。（2）组成：泵站通常由机电设备及其配套的土建工程组成。•机电设备是由作为核心设备的水泵及其配套的动力机、传动装置、管道系统、电气控制设备和相关的辅助设备所构成。•配套土建工程包括泵房及上部结构，进、出水建筑物及其配套的控制涵、闸等。泵站的组成要素主要有5项：水泵、进出水池、泵房、附属设备、运行管理设施。一、泵站的组成与分类1.1泵站的组成一、泵站的组成与分类泵站的组成要素（抽水站）在我国的农业生产中，灌排泵站己成为农业稳产高产、旱涝保收的重要保证。同时，随着国民经济的迅速发展，泵站已从单一的农田灌排发展到工业、交通、电力、船舶、城市供排水及防洪等国民经济的许多重要部门。根据泵站的用途、规模、泵型或动力类型的不同，分类方式不同，泵站有其不同的名称。•（1）按其用途可分为：灌溉泵站、排水（排涝、排渍）泵站、灌排结合泵站、供水泵站、调水泵站、补水（补库）泵站等。•（2）按泵站的提水高度可分为：高扬程泵站、中等扬程泵站、低（超低）扬程泵站。一、泵站的组成与分类1.2泵站的分类（3）按泵站规模可分为：大、中、小型泵站。一、泵站的组成与分类1.2泵站的分类•泵站主机组规模划分：宜根据水泵口径或进口直径与配套功率分等，其分等指标按下表确定：一、泵站的组成与分类1.2泵站的分类主机组规模大型中型小型轴流泵或导叶式混流泵机组水泵口径（mm）≥1600＜1600≥900＜900配套功率（kW）≥800＜800≥300＜300离心泵或蜗壳式混流泵机组水泵进口直径（mm）≥800＜800≥500＜500配套功率（kW）≥800＜800≥300＜300潜水电泵潜水轴流泵或潜水导叶式混流泵叶轮直径（mm）≥1600＜1600≥500＜500配套功率（kW）≥800＜800≥300＜300潜水离心泵或潜水蜗壳式混流泵水泵进口直径（mm）≥800＜800≥500＜500配套功率（kW）≥800＜800≥300＜300当主机组按分等指标分属两个不同等别时，应以其中的高等别为准。•泵站建筑物等级划分：泵站建筑物等级应根据泵站所属等别及其在泵站中的作用和重要性分级，其级别按下表确定。一、泵站的组成与分类1.2泵站的分类注：12•泵站建筑物防洪标准：按下表确定。一、泵站的组成与分类1.2泵站的分类•泵站建筑物防潮标准：受潮汐影响的泵站建筑物，其挡潮水位的重现期应根据建筑物级别，结合历史最高潮水位，按下表确定。•（4）按水泵的配套动力类型可分为：电力泵站、热能泵站和水能泵站、风力泵站、太阳能泵站。•电力泵站：将电能转换成机械能进行抽水的泵站。•热能泵站：将燃料燃烧产生的热能转换成机械能进行抽水的泵站。•水能泵站：将水的势能转换成机械能进行抽水的泵站。•风力泵站：将风能转换成机械能进行抽水的泵站。•太阳能泵站：将太阳能转换成机械能进行抽水的泵站。（5）按其所用的水泵类型可分为：轴流泵站、混流泵站、离心泵站、潜水泵站等。一、泵站的组成与分类1.2泵站的分类•一是依靠动力机械提水，需要的机电设备与一般水利工程相比，技术含量高，因而对工程管理和运行人员的技术水平要求也相应要高些；•二是能源消耗大、运行成本高，因而提高管理水平，降低运行成本至关重要；•三是能适应各种复杂的地形地貌，应用范围广，但大多数泵站分布在农村、平原湖区、丘陵、地势高亢的旱塬等地区，生产生活条件差。一、泵站的组成与分类1.3泵站的特点（1）总体布置应合理。排灌结合或自排、自引与提水相结合的泵站以及闸站结合的泵站，在布置上应力求紧凑，充分利用建筑物进行调节。（2）泵型的选择。一是应力求使泵站设计扬程与水泵额定扬程相一致，且满足灌溉与排水流量的要求。二是要充分考虑泵站的用途和工作性质，运行时间较长的灌溉泵站应选择高效区范围宽,且效率高、汽蚀性能好的泵型；排涝为主的泵站则应选择工作性能可靠、结构简单的泵型。（3）工程布置，应尽量采用正向进水，确保每台机组的进水条件良好，流态均匀。当采用侧向进水时，应尽量延长侧向进水口与水泵的距离，并采取一定的导流措施。（4）出水池的设计，应尽量避免急弯而引起水流撞击、壅高。压力水箱的设计应避免各出水管道水流的相互冲击而增加能量损耗。（5）应尽量采用当地可利用的建筑材料。设计应保证施工简单、方便，且工程投资较少。2.1设计原则二、小型泵站工程设计•（1）资料搜集•（2）机泵选型•（3）枢纽布置•（4）站身布置•（5）辅助设备的布置•（6）水泵工况点核核•（7）进水建筑物设计•（8）出水建筑物设计（9）绘制机房平面和剖面草图（10）机房整体稳定及地基应力校核（11）结构设计（12）辅助设备的设计和选型配套（13）电气设计2.2设计步骤二、小型泵站工程设计1、山丘地区泵站特点•山丘岗地，由于塘库少，雨水蓄不住，水土流失严重，灌溉水源普遍不足，这些地区多通过建泵站多级提水灌溉。•在一些拦蓄条件较好的山丘区，库塘较多，机电排灌主要任务在于提水以补充地面径流蓄水的不足，提高灌溉保证率。这类泵站一般多是忙时灌田，闲时灌塘。在丰水年多用塘水，缺水年则开机补塘，平衡高峰用水量。•山丘区的耕地多集中于岗坡，提水扬程多在50m以下，一般通过建二级或二级站多级提水上山，泵型多为双吸式离心泵，单级扬程在10~30m左右。少数高扬程泵站使用单吸式离心泵，单级扬程可达50m以上。2.3泵站设计相关知识二、小型泵站工程设计2、灌溉设计标准•灌溉设计标准是确定灌溉泵站装机容量的重要依据，应根据灌区水土资源、水文气象、作物组成以及工程效益、灌溉成本等情况等合理确定。灌溉设计标准一般以灌溉设计保证率表示，即：2.3泵站设计相关知识二、小型泵站工程设计式中p—灌溉保证率（%）；n—设计灌溉用水量全部获得满足的年份（年）；N—计算的总年数，当采用时历年法计算时，时历年系列一般不应少于15年。%100Nnp•3、灌溉设计保证率•泵站工程设计中，灌溉设计保证率是以保证在比较严重干旱年份时使作物获得丰产所需的灌溉水量为设计标准。如泵站能解决5~10年一遇的旱情，即100年中有80~90年的灌溉用水可以得到保证，其灌溉保证率为：p=(80~90)/100=80~90%。•灌溉设计保证率p：对缺水地区，以旱作物为主采用50~75%，以水稻为主采用70~80%；对于丰水地区，以旱作物为主采用70~80%，以水稻为主采用75~95%。•在以江河水为主要水源时，能否取得干旱年所需的灌溉用水量，关键在于江河水位能否保证水泵正常提水。因此，保证率主要是要求江河枯水位的水位频率，设计时常以灌溉用水期江河80~90%频率的枯水位或历史上最枯水位作为设计依据。2.3泵站设计相关知识二、小型泵站工程设计土壤类别地下水埋深h(m)泡田定额（m3/亩）粘土、粘壤土—50~80中壤土、砂壤土h2m70~100h2m80~120轻砂壤土h2m80~130h2m100~160对小型泵站，常以干旱无雨作物需水量最为紧迫时的一次用水量作为灌溉设计标准。对旱作物区，一般以播前灌水定额为依据（50~60m3/亩）。对水稻区，以泡田期用水定额为依据，不同土壤的稻田泡水定额如下表所示。对于水源缺乏或扬程很高的地区，应适当降低灌水定额，以节约用水，扩大灌溉面积。2.3泵站设计相关知识二、小型泵站工程设计作物名称生长期轮灌天数作物名称生长期轮灌天数水稻泡田水7~10幼苗期灌水6~10生育期补水3~7棉花花铃期灌水6~10吐絮期灌水8~15冬小麦播前灌水10~20拔节期灌水10~15拔节灌水10~15玉米吐穗期灌水8~15灌浆灌水5~10灌浆期灌水5~10不同作物不同生长期的轮灌天数2.3泵站设计相关知识二、小型泵站工程设计灌溉面积（万亩）11~1010~3030~100100渠系利用系数η0.75~0.850.70~0.750.65~0.700.60~0.650.50~0.602.3泵站设计相关知识二、小型泵站工程设计渠系水利用系数1、设计流量灌溉泵站设计流量：应根据灌水定额、设计灌水率、灌溉面积、作物需水量、渠系水利用系数，灌区内调蓄容积等条件进行综合分析计算确定。排水泵站设计流量：应根据排涝标准、排涝方式、排涝面积及调蓄容积等条件综合分析计算确定。农村饮灌结合泵站设计流量：应根据灌溉期间的设计流量和供水对象的用水量标准等综合分析计算确定。工业及城镇供水泵站设计流量：应根据企业生产用水量和城镇供水人口的用水量标准及规模综合分析计算确定。排污泵站设计流量：应根据企业生产污水排放量和城镇人口生活污水的排放量，按照实际处理能力，计算确定。2.4泵站主要设计参数的确定二、小型泵站工程设计下面根据一个实例了解泵站设计流量怎么确定：——某灌区共有12500亩耕地，其中稻田8500亩，棉花田4000亩。灌区土壤均为粘壤土。现6月15日开始泡田插秧，要求8天内完成，在这期间正值棉花现蕾也需浇灌。试求灌溉泵站的设计流量应为多少，才能满足上述灌溉要求？【解】根据表有关标准及要求，取水稻田泡田定额为70m3/亩，泡田时间为8天，棉花现蕾期灌水定额采用40m3/亩，轮灌时间为8天，全灌区根据土质和灌溉面积大小，渠系利用系数取η=0.85。泡田期8天，平均每天泡田8500/8=1062.5亩，棉花田灌溉水4000/8=500亩最大用水流量发生在第八天，泵站不但要提供第八天的1062.5亩泡田用水和500亩棉花田灌溉水，还要提供前七天已泡田栽秧的7×1062.5=7437.5亩的秧苗补水。2.4泵站主要设计参数的确定二、小型泵站工程设计一般水稻生育期每昼夜耗水6~10mm，孕穗开花期每昼夜耗水10~15mm，取稻田苗期每日耗水深为8mm。按灌溉站每天开机20h计算，则每天泡田水和棉花灌溉用水流量为：2.4泵站主要设计参数的确定二、小型泵站工程设计542.185.0208360040004085007036001TtmAQ第八天秧田的灌溉补水流量为：648.085.0203600008.06675.74372Q灌溉泵站设计流量Q=Q1+Q2=1.542+0.648=2.19m³/sm³/sm³/s2、泵站特征水位（1）灌溉泵站特征水位2.4泵站主要设计参数的确定进水池水位a)防洪水位：根据泵站建筑物的防洪（防潮）标准分析确定；b)设计水位：从河流、湖泊、水库取水时，取历年灌溉期水源保证率为85%～95%的日平均或旬平均水位；从渠道取水时，取渠道通过设计流量的水位；c)最高运行水位：从河流、湖泊取水时，取重现期5～10年一遇洪水的日平均水位；从水库取水时，根据水库调蓄性能论证确定；从渠道取水时，取渠道通过加大流量时的水位；d)最低运行水位：从河流、湖泊、水库取水时，取历年灌溉期水源保证率为95%～97%最低的日平均水位；从渠道取水时，取渠道通过单泵流量时的水位；e)平均水位：从河流、湖泊、水库取水时，取灌溉期多年日平均水位；从渠道取水时，取渠道通过平均流量时的水位。上述水位均应扣除从取水口至进水池的水力损失。出水池水位a)最高水位：当出水池接输水渠道时，取与泵站最大流量相应的水位；b)设计水位：取按灌溉设计流量和灌区控制高程的要求推算到出水池的水位；c)最高运行水位：取与泵站加大流量相应的水位；d)最低运行水位：取与泵站单泵流量相应的水位；e)平均水位：取灌溉期多年日平均水位。二、小型泵站工程设计2、泵站特征水位（2）排水泵站特征水位2.4泵站主要设计参数的确定进水池水位a最高水位：应取排水区建站后重现期10a~20a一遇的内涝水位。排区内有防洪要求的，最高水位同时应其影响；b)设计水位：应取由排水区水位推算到站前的水位；c)最高运行水位：应取按排水区允许最高涝水位的要求推算到站前的水位；d)最低运行水位：应取