陳勝利

（山東同正勘察設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營 257091）

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定有著極為重要的作用。農(nóng)田水利工程與農(nóng)業(yè)產(chǎn)量密切相關(guān)，提高農(nóng)田水利工程的灌溉保證率是使農(nóng)田水利工程發(fā)揮作用的重要因素，提高灌溉保證率最有效的方式是建設(shè)提水泵站。平原地區(qū)廣泛存在著中大型灌區(qū)覆蓋不到的農(nóng)田，隨著農(nóng)田水利配套設(shè)施的日益完善，越來越多的中大型灌區(qū)外的農(nóng)田采用提水泵站提高灌溉保證率。而在實(shí)際使用過程中，沿海平原地區(qū)的小型提水泵站往往在設(shè)計(jì)階段存在各種不足之處，所以對小型泵站的優(yōu)化設(shè)計(jì)勢在必行。

1 沿海平原地區(qū)水利工程中小型泵站設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 小型泵站的分類

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50265—2011）（以下簡稱《規(guī)范》）［1］中對泵站等別的描述，本文中小型泵站是指設(shè)計(jì)流量小于10 m3/s、裝機(jī)容量小于1 MW的泵站。在實(shí)際的沿海平原地區(qū)農(nóng)田水利設(shè)計(jì)工作中，泵站規(guī)模一般受流量參數(shù)控制。

小型泵站中常用的泵房為濕式泵房和干式泵房，水泵一般采用軸流泵、混流泵及離心泵。

1.2 小型泵站的設(shè)計(jì)原則

泵站設(shè)計(jì)需首先對水泵進(jìn)行選型，根據(jù)揚(yáng)程選用不同的泵型。在沿海平原地區(qū)的農(nóng)田水利工程中，一般根據(jù)揚(yáng)程確定泵型，然后根據(jù)流量大小確定水泵數(shù)量，最后根據(jù)確定的流量揚(yáng)程查水泵廠家樣本，確定水泵的具體型號。

在實(shí)際應(yīng)用中，一般軸流泵選用立式泵、濕式泵室，混流泵大多采用臥式泵、干式泵室，離心泵選用干式泵室。泵室的選型應(yīng)盡量減少工程投資，提高泵站建設(shè)運(yùn)行維護(hù)成本。干式泵房投資小于濕式泵房，因此一般優(yōu)先考慮干式泵房。但濕式泵房的潛水軸流泵檢修特別方便，而且基層運(yùn)行管理單位往往有能力自己檢修，因此，應(yīng)通過綜合考慮來確定合適的泵房型式。

1.3 小型泵站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.3.1 水泵選型要點(diǎn)。在泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程小于10 m時(shí)，一般選用軸流泵；揚(yáng)程為5～20 m時(shí)，一般選用混流泵；揚(yáng)程大于15 m時(shí)，一般選用離心泵。一般泵站設(shè)計(jì)流量小于1 m3/s時(shí)選用2臺(tái)，泵站流量大于1 m3/s時(shí)選用3～5臺(tái)。

在確定泵型時(shí)，水泵樣本中對應(yīng)一個(gè)葉片角度、電機(jī)功率的往往有3組流量沿程，應(yīng)盡量將設(shè)計(jì)流量揚(yáng)程與中間的一組數(shù)據(jù)相對應(yīng)，以保證水泵的設(shè)計(jì)流量盡量處于水泵的高效工作區(qū)范圍。同時(shí)，應(yīng)注意在水泵的性能曲線中，對應(yīng)最低啟泵水位的揚(yáng)程是否能夠滿足泵站要求。在保證水泵高效率的情況下，軸流泵盡量選取低轉(zhuǎn)速泵型。

1.3.2 泵室設(shè)計(jì)要點(diǎn)。根據(jù)確定的泵型，選用干式泵室或濕式泵室。小型泵站設(shè)計(jì)中，干式泵室埋深一般不大于3 m，濕式泵室埋深一般不大于8 m。如果滿足不了上述要求，需綜合對比后確定泵室類型及水泵類型。

設(shè)計(jì)濕式泵室時(shí)，應(yīng)先根據(jù)水源的最低取水位，基于水泵樣本確定水泵進(jìn)水口高程及泵室底板高程，再根據(jù)樣本確定水泵中心離正墻距離以及同泵室內(nèi)兩水泵中心線的距離。然后在滿足各距離的要求下確定泵室的尺寸，泵室的水下容積需滿足同一進(jìn)水池內(nèi)所有水泵設(shè)計(jì)流量的30～50倍，若不足，需加寬或者加長泵室。小型濕式泵室往往埋深較深，自重較大，沿海平原地區(qū)的地基承載力往往不能滿足要求，因此，需要在有地勘資料的情況下驗(yàn)算地基承載力。如果滿足不了要求，一般采用粉噴樁或者灌注樁。粉噴樁投資較少，因此，一般采取粉噴樁，但在計(jì)算粉噴樁的復(fù)合樁基承載力時(shí)需注意樁本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

設(shè)計(jì)干式泵室時(shí)，若泵室底板高于渠道加大水位或者河道的防洪水位，應(yīng)在泵室集水坑設(shè)置自流管排水。若泵室底板低于渠道加大水位或者河道的防洪水位，應(yīng)采取鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)，并且在泵室集水坑內(nèi)設(shè)置小型排水泵。水泵的安裝高程應(yīng)根據(jù)汽化壓力值減去水泵的汽蝕余量、進(jìn)水管路的水頭損失、安全余量確定。泵室的寬度應(yīng)能布置開水泵及閥件，泵室的長度應(yīng)滿足《規(guī)范》要求進(jìn)出水管路的最小間距。在小型泵站的設(shè)計(jì)中，泵室的長度往往受水泵布置的影響，即進(jìn)出水管路滿足《規(guī)范》的情況下水泵不能在相鄰管路之間布置，此時(shí)應(yīng)加大管路間距，并且水泵與相鄰管道之間距離應(yīng)滿足運(yùn)行檢修的要求。此外，泵室上往往設(shè)置泵房，因此，泵室的尺寸還應(yīng)與泵房的尺寸相配套。鋼筋混凝土干式泵室內(nèi)一般設(shè)置人行通道，人行通道應(yīng)避免布置在水泵及電機(jī)正上方，以免水泵及電機(jī)無法吊運(yùn)。

1.3.3 進(jìn)水前池、出水池及進(jìn)出水管路設(shè)計(jì)要點(diǎn)。濕式泵房一般采用進(jìn)出水池，出水管路一般比較短，干式泵房進(jìn)出水管路一般比濕式泵室長。

濕式泵房根據(jù)泵站位置，進(jìn)水前池分為2種。泵室放置在緊靠水源時(shí)，一般進(jìn)水前池僅設(shè)置八字墻及底板。泵室放置遠(yuǎn)離水源時(shí)，進(jìn)水前池一般設(shè)置鋼筋混凝土擋墻及底板。進(jìn)水前池正向布置，坡底一般按照不陡于1∶4設(shè)計(jì)，擴(kuò)散角一般按不小于40°設(shè)計(jì)，并且盡量縮短進(jìn)水前池長度，減少工程投資。泵室出水池一般分為正向出水和側(cè)向出水，正向出水的水流條件好于側(cè)向出水，因此盡量按正向出水布置。

干式泵房中水泵安裝高程往往高于最低啟泵水位，因此，在設(shè)計(jì)過程中往往會(huì)增加抽真空設(shè)備。離心泵后往往設(shè)置排氣閥，因此應(yīng)注意排氣閥位置，切不可將排氣閥放置在閘閥上游，避免無法抽真空。同時(shí)，除特殊要求外，一般不宜在離心泵前設(shè)置閘閥，避免錯(cuò)誤操作，導(dǎo)致水泵損壞。離心泵及小型軸流泵的進(jìn)水管道設(shè)計(jì)流速一般取1.5～2.0 m/s，流速過大會(huì)急劇增加進(jìn)水管道的水頭損失，降低水泵安裝高程，增加土建工程量，流速過小會(huì)加大進(jìn)水管路工程量。除流速外，泵站的進(jìn)出水管路也應(yīng)滿足《規(guī)范》中對進(jìn)出水管路的要求。如果不滿足《規(guī)范》中對進(jìn)水管路的要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置下沉式進(jìn)水池，將進(jìn)水管路伸入進(jìn)水池內(nèi)，進(jìn)水池一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以保證其耐久性。

2 沿海平原地區(qū)小型泵站設(shè)計(jì)中常見的問題及解決方式

2.1 水的腐蝕問題

沿海地區(qū)地下水及地表水含鹽量較大，對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)腐蝕性。在部分沿海地區(qū)，水泵運(yùn)行3年，部分鋼筋混凝土已經(jīng)腐蝕剝落，未進(jìn)行防護(hù)的進(jìn)出水管路及井筒往往已經(jīng)銹穿，因此，沿海地區(qū)小型泵站的設(shè)計(jì)必須考慮水對混凝土及鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題。

鋼筋混凝土防腐一般有3種方式，分別是混凝土中添加阻銹劑、采用抗硫酸鹽水泥、混凝土迎水面刷水泥基抗?jié)B涂料。其中，抗硫酸鹽水泥價(jià)格較高，水泥基抗?jié)B涂料不能解決地下水對鋼筋的腐蝕問題，因此，實(shí)際工作中常選用阻銹劑作為鋼筋混凝土防腐的方式。

濕式泵室的立式水泵一般采用混凝土井筒替代鋼制井筒，井筒厚度一般不小于30 cm，內(nèi)圓外方，整體澆筑在泵室正墻上，并且設(shè)置水泵梁承擔(dān)井筒及水泵自重［2］。小型泵站還應(yīng)注意井筒與側(cè)墻距離不宜過小，避免無法立模板。

干式泵房的進(jìn)出水管路一般采用內(nèi)外防腐措施，以保證正常使用。

2.2 泥沙的磨損問題

山東省東營市灌溉水大部分取自黃河水，而黃河水泥沙含量較大，多年運(yùn)行后，往往對立式水泵的軸承磨損比較嚴(yán)重，水泵出現(xiàn)嚴(yán)重的抖動(dòng)，效率下降甚至不能繼續(xù)使用。因此，在泥沙含量較大的取水泵站設(shè)計(jì)中，需要增加清水潤滑系統(tǒng)，采用設(shè)置水箱、循環(huán)泵、循環(huán)管路，減少高泥沙含量的水對水泵軸承的磨損。另外，為保證水泵安全耐久，水泵葉片及泵殼均應(yīng)選用不銹鋼構(gòu)件。

2.3 水泵安裝高程的安全余量問題

在泵站建成運(yùn)行過程中，有些泵站往往在高于最低啟泵水位時(shí)依然無法取水。經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)在水泵安裝高程的計(jì)算方面不重視安全余量。市場水泵產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，小廠家水泵質(zhì)量往往不如大品牌水泵質(zhì)量，而在實(shí)際計(jì)算過程中，設(shè)計(jì)人員往往只有品牌水泵的水泵樣本，并且部分廠家汽蝕余量存在虛標(biāo)情況。因此，在計(jì)算水泵的安裝高程時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大安全余量，確保泵站在水源水位高于最低啟泵水位時(shí)即可運(yùn)行，提高灌溉保證率。

2.4 水泵管路安裝問題

在工程設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意設(shè)計(jì)與施工相結(jié)合，水泵進(jìn)出水管路法蘭應(yīng)離墻邊30 cm以上，離地面應(yīng)10 cm以上，以保證有足夠的安裝空間［3］。

3 結(jié)語

泵站設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)比較多，本文僅列舉了實(shí)際使用過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，以及沿海平原地區(qū)泵站設(shè)計(jì)中常見的問題。實(shí)際上，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按照《規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證泵站建成后高效運(yùn)行，保證農(nóng)田灌溉系統(tǒng)發(fā)揮出有效的作用，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高。