泵站选型及管道水力计算

摘要 就提水灌溉对泵站选型及水力计算进行探讨，根据地形、地质、水源条件用泵站将水提至高处，利用地形落差形成的压力水头，进行自压灌溉。具体内容包括：水源确定、管线布置、灌溉方式选择、泵站电气部分要求、灌区规模确定、压力管道管径确定、压力管水锤压力计算、管径选择与管道水力计算等，从而为泵站工程的设计与实施提供参考。 
关键词 水利工程；泵站；选型；管道；水力计算；设计 
　　青海省幅员辽阔，但人均耕地面积不多，经济以农业为基础，农田精耕细作，水利是农业以至国民经济的命脉。为了改善灌溉条件，减轻洪涝灾害，实施各类灌溉、排涝工程对优化水资源配置至关重要。泵站工程设施对农田水利有十分重要的作用，其中泵站选型及管道水力计算又是关键环节[1-2]。泵站工程是运用泵机组及过流设施传递和转换能量、实现水体输送，以兴利避害的水利工程。泵站工程设施是专门的水工建筑物，是提水灌溉（供水）、提水排涝、翻水调水工程的主体工程，和其他一般水工建筑物及沟、渠、河道、水库（湖泊）共同构成水利系统。但是，泵站工程不同于其他一般水利工程之处在于：就设备和作业内容方面，泵站以水力机械之一的水泵为工作机，以电动机或内燃机为动力机，又是动力机械工程、电气工程之一。现就提水灌溉对泵站选型及水力计算作一探讨。根据地形、地质、水源条件用泵站将水提至高处利用地形落差形成的压力水头，进行自压灌溉[3-4]。 
　　1 水源确定 
　　以工程所处河段水位情况，根据实际河道比降，选定工程所在位置河道比降。 
　　1.1 设计洪水标准及相应洪水流量 
　　根据规定的防洪标准及设计洪水计算成果，确定工程所在河段的设计洪水标准和相应的洪峰流量。 
　　1.2 河道糙率确定 
　　天然河道糙率，利用当地特大洪水进行的洪痕调查（调查期确定为100年），反推该段河段的糙率，因糙率随河段及水位的不同而变化，按照实际情况确定河道天然糙率。防洪治理后的河道糙率，按各河床分别取不同的天然糙率值[5]，堤岸按不同材质的堤防，依据《水力学》中各种材料河槽的天然糙率n值表，取无抹灰的混凝土护面n=0.017，浆砌石挡墙n的取值在0.025 0～0.032 5，综合糙率n综，计算公式如下： 
　　1.3 洪水水面线计算 
　　在天然河道糙率确定的基础上，进行河段天然洪水水面线计算，在河道治理后进行设计洪水水面线计算，根据《防洪标准》和《泵站设计规范》的规定，确定该工程建筑物防洪标准。 
　　2 管线布置 
　　2.1 各级管道设置 
　　按项目区地块分布、整地方向等条件，确定灌溉管道系统按干管、支管、分支管3级固定管道和1级移动支管（软管）布置，干管大致沿山脊或山坡布置；支管、分支管均顺坡垂直等高线布置，双向控制灌溉；沟、穴灌为人工灌溉，考虑操作要求，移动支管不宜过长，经布置确定每条移动支管长30～60 m，固定支管间距100～150 m。支管及分支管每50 m设1个给水拴，矩形组合，控制整个灌溉区。管路系统设各类阀门井、分水井、检查井等。 
　　2.2 各级管道流量计算 
　　因为整个系统出水口同时出流，管网中上一级管道流量等于下一级各管道流量之和，所以支管各管段设计流量按其控制的出水口个数及各出水口设计流量进行推算；同样，干管的各管段设计流量按其控制数及各支管入口流量进行推算。 
　　3 灌溉方式选择 
　　根据项目区地形、地质、水源条件和灌溉要求，规划设计以临近天然河道为水源，用电灌站将水提至生态治理项目区顶部蓄水池后，利用地形落差形成的压力水头，采用压力管道输水进行自压灌溉，灌水采用软管沟灌方式[6]。 
　　4 泵站电气部分要求 
　　根据泵站设计需水量、净扬程及水泵产品目录，选用泵型号。项目区必须有10 kV架空线穿过，可作为基本电源供给抽水泵站，其输电容量满足工程负荷要求。 
　　5 灌区规模确定 
　　5.1 确定原则 
　　灌区工程建设在保证国民经济各部门合理用水的前提下，必须注重生态建设，且在保证技术可行的基础上，做到因地制宜、经济合理、运行可靠。根据当地自然和社会经济条件、水土资源特点和林业发展要求，通过技术经济比较，在充分考虑生态建设的前提下，确定适宜的灌溉规模、灌溉面积及灌溉制度。 
　　5.2 灌水周期 
　　根据项目区的实际情况确定，夏季根据干旱情况灌溉，全区每年冬、春各灌1次水，全年灌溉3～4次，每次灌水延续天数30 d，水泵每天间断性工作时间为10 h。灌溉水有效利用系数0.95。 
　　5.3 灌溉用水量 
　　经工程规划布置，根据项目区设计灌溉面积进行计算。 
　　6 结语 
　　通过以上简单的计算和分析，一个泵站的型号选择和水利计算基本完成。 
　　7 参考文献 
　　[1] 吴建华，王俊武.高扬程泵出口水流动力切断的过渡过程计算[J].农业机械学报，2004（4）：70-73. 
　　[2] 李焕新.高扬程抽水泵站出水管道剧烈震动的原因及对策[J].现代农业科技，2010（17）：256-257. 
　　[3] 李演科.浅谈板桥泵站出水管的水锤计算[J].陕西水利，2012（6）：128-129. 
　　[4] 张维聚，马果.水泵站过渡过程计算分析及技术研究[J].西北水电，2012（S1）：8-12. 
　　[5] 邱锦春，杨文容，刘梅清，等.梯级泵站水道系统过渡过程计算分析[J].中国农村水利水电，2003（5）：61-63. 
　　[6] 王卫东.原油输送管道工艺计算及校核计算方法的研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013（2）：231.