灌排泵站工程规划第七次课

泵站工程规划泵站工程规划的任务•灌排泵站设置的目的：–解决自流方式不能解决的灌溉或排水问题。•灌排泵站设置的任务：泵站工程规划的原则•规划的原则：–根据兴建工程的目的和当地的经济、地形、能源、气象等条件，因地制宜地进行泵站站点及泵站枢纽（包括取水口、引水渠、进水池、出水池、泵房、出水压力管道等）布置。–结合当地的远期目标和近期目标，处理好局部和整体的利益关系。力求投资小、见效快、运行管理费用低泵站等级划分•泵站的等级是根据单站的装机流量与装机功率来划分的。•表中是指单站指标。若有多级或多座泵站组成的泵站工程，按整个系统的分等级指标确定。一般选取最大等级ⅠⅡⅢⅣⅤ泵站建筑物等级划分•泵站建筑物等级划分可根据泵站所属等级及其在泵站中作用和重要性根据工程的重要性，确定防洪标准、安全超高各种安全系数等泵站建筑物防洪标准•泵站建筑物的防洪标准可根据已确定的泵站建筑物级别，按表6-3确定。同时如果是堤身式泵站的话一定要注意其建筑物的防洪标准不低于堤坝现有的防洪标准排涝设计标准、灌溉设计标准•排涝标准必须满足除涝方面的要求，能及时排除由于暴雨产生的田面积水，减少作物淹水时间和淹水深度，保证农作物正常生长。如：3天暴雨200mm，雨后2天排除不受涝灌溉设计标准设计保证率抗旱天数机电灌溉工程规划•问什么规划设计首先要解决灌排区的区域划分问题？•建站的方式：•集中建站的特点：泵站单位装机容量投资低，输电线路短、机组效率高、便于集中管理；但是地形损失功率大，开挖填方量大，占用耕地多。•分散建站的特点：工期短、工程量小、收效快，占用耕地面积小。地形损失率小排灌及时。但是机组效率低，输电线路长，单位装机功率投资高，管理费用大。–选择哪一种？一、灌区的划分方式•1.单站集中控制方式–一座泵站、一条干渠，控制整个灌溉区。泵站一次将水提升到灌区的最高点，然后在最高点布置干渠。南方地形高差不大的小片丘陵灌区，多采用这种布置形式•2.多站分区控制–在水源区布置几个泵站，每座泵站分别控制灌区内的部分土地。适用于面积大、与水源的接壤长度较长的灌溉区，如南方河网地区•3.多站分级提水，分区灌溉–将灌溉区内不同高程的地段分别用各自的泵站逐级提水控制。特点是一级泵除了提供本站的用水外还提供二、三级泵站的用水。适用与面积较大、区域内地面高差有较大变化、或地形上有较明显台地的地区。•扬程较高的提水灌区，应确定采用一级还是多级提水布置。确定方法如下：–1.根据地形条件、综合考虑行政区划，确定分区的数目。–2.结合“最小功率法”的原则分级。•级数越多，总装机容量越小，能源消耗越小。（为什么）•高扬程灌区分级提水可以节约能源,为什么？•灌区总净扬程为Hp，总灌溉面积为Ω，总灌溉流量为Q。•假设电动机效率、传动效率均为100%121221121211100010002120.50.5,k10001000k0.50.250.75pppppppppQHqHNkHHHHQHHQHNHHHQHQHQH1当只设级抽水时，其装机容量为：若采用级抽水，并设、级泵站的扬程和灌溉面积分别相等，则总装机容量为：（）（）p147231232323313p23233pppp312313131000100010001qqq310001000100011211qqq33333100010001000q231pHHHHQQHQHQHNHHHHHHH1如果用级抽水，并设、、级泵站的扬程和灌溉面积分别相等，，则总装机容量为：（+）（+）p2k0003H•讨论：–级数越多，总装机容量越省。但减少的速率也随之降低，效益也就不明显了。–最小功率法所确定的各级净扬程和灌溉面积，只是反映各级泵站装机容量之和最小，而不能说用此法所确定的站址和级数是灌区开发的最优方案–分级数多后，泵站数、机组数、输电线路、电器设备等附属设备增加，渠系建筑物随之增加，管理分散。因而工程投资和运行费用也增多。二、灌水泵站站址的选择•站址的选择是根据建站处的具体情况合理地确定灌溉泵站枢纽的位置，包括取水口、机房和出水池的位置。•站址的选择好坏关系到工程的安全、造价、运行管理等问题，设计的时候必须对地形、水源、地质等方面做全面的调查，经过分析和比较确定。•站址的选择一般要满足如下：站址的选择•泵站位置的确定包括取水口、泵房、出水池位置。–考虑地形：平坦、开阔，以利于泵站建筑物的总体布置。能控制全区面积。灌溉站选择在全区上游地势较高地段。–地质：坚固的地基上–水源：水量水质水温符合要求–综合利用：–电源：靠近电网处，减少输变电工程投资–其他：有利运输•详细列举站址选择的要求–结合水源、地形地质特点，使得泵站压力水管短，开挖少，施工方便，安全可靠。•从河流引水应尽量选择在河段顺直、主流靠近岸边、河床稳定、水深和流速较大的地段，一般选择在河床最窄处。如遇河湾，应选择在凹岸。避免在支流汇流处或分岔处设站。–续–从灌溉渠道引水的泵站，如果地形变化较陡，应选择在等高线集中处的下方–从水库取水，可以设在坝的上游或下游。取水口应选择在淤积范围之外–从湖泊中取水，应选择在靠近湖泊出口的地方或远离支流的汇入口出–取水口处必须河床稳定，少淤积或冲於平衡的地方。考虑取水口附近河床和岸坡的加固三、灌溉泵站设计参数的确定•泵站设计参数主要是设计流量和设计扬程，它们是水泵选型和泵站建筑物设计的依据。•灌溉设计流量的确定–灌溉泵站设计流量是在对设计灌水率、灌溉面积、灌溉水利用系数以及灌区内调蓄容积进行总和分析的基础上计算确定的。irmqtAqQ=0.36T有调蓄河塘的情况下•灌溉设计扬程的确定–灌溉泵站的总扬程，包括净扬程和损失扬程（与管路有关）。净扬程就是，一般是指水泵出水池和进水池水位之差。确定防洪墙顶高程用于校核工程的安全•出水池设计水位（设计上水位△H上设）：为出水池通过设计流量时的水位，即灌溉渠系的渠道水位。按泵站设计流量和用户高程的要求推算到出水池的水位。用于水泵选型和出水池设计•出水池的最高水位（最高上水位△H上高）：运行时出水池可能出现的最高水位。可取水泵运行最大流量时对应的水位；若出水池后接渠道则，出水池的最高运行水位为最高水位•出水池的最低运行水位，即最低上水位△H上低：出水池通过最小流量时的水位，是灌溉控制最低水位，用于校核水泵运行工况和确定出水管口中心高程。–以上所计算的扬程加上管路水力损失后，就可以得到水泵总扬程机电排涝工程规划•治涝规划–我国各大河流、湖泊沿岸以及河口三角洲地区，是经济发展较好的地区。但是这些地区地势低洼，每逢汛期，外洪内涝，渍水不能自流外排，严重影响生产。因此对治涝的工作一直进行，也积累了很多的经验：•分片排渍，等高截留。即等高截留，分片排渍，高水高排，低水低排。高低分排的目的，在于使高地的渍水从高处自流外排，不会流向低处汇集。解决高低地之间的矛盾，也减少抽排设备减少抽排费用。•留湖蓄渍，排蓄结合•自排为主，抽排为辅•以排为主，排灌兼顾•排水区的划分和骨干排涝工程的布置–由于外河水文条件和圩内地形，水系等条件不同，结合上述的治理经验和规划原则，排水区的布置一般有这样几种：•一级排水。当圩地形比较平坦，高差不大，面积不大时，采用一圩一站、一级排水的布置形式。•等高截留，分区一级排水–当圩内高差较大，可按高低分排的原则，根据地形条件设置截流沟，将圩区内划分成高、低排水区低排高排•多站分级控制。–面积较大，地面高差也较大，又有蓄水容积较大的湖泊围垦区，这时候后可以用这种方法排涝泵站站址选择•排涝泵站站址选择选择，有部分是和灌溉泵站站址选择一致。其不同在于：–要充分利用原有排水系统，减少开挖排水渠道的工程量，将站址选在排水系统的出口处。该处地势最低，能够控制较大的收益面积。但是这种地方大部分是淤泥软土，地基承载力小，要经分析后确定–以河流作为容泄区的排涝泵站的出口位置，要选择在河床稳定的地段，避免在淤积严重的地方建设。排水要与外河水流流向平顺–选择地质条件好的，减少工程量–排灌结合排涝泵站设计流量和设计扬程的确定•机电排涝标准–一般都会明确定出：设计暴雨频率、排涝时间、外河水位频率•排涝流量的确定–农田排水泵站必须满足除涝和防渍排水的要求，要能及时排出由于暴雨产生的田间积水，减少盐水时间和淹水深度，控制和降低地下水位，以保证农作物的正常生长。（续）–设计排水流量分为排涝流量和排渍流量–（1）排涝模数经验公式法。设计排涝模数可根据实测暴雨径流资料分析得出的平原地区排涝模数经验公式。mnq:mnKRFK=反映河网、排水沟等因数的综合系数；反映洪峰与洪量关系的峰量指数；反映排涝模数与面积关系的递减指数•（2）平均排除法：–平均排除法是以排水面积上的设计净雨在规定的排水时间内排出出去的平均排涝流量或平均排涝模数作为设计排涝流量或排涝模数的方法。–排渍泵站的设计流量1000h1000h3600tFPEFPFQT河水田田蓄旱地河蓄hqQF•作业：–胜利公社总面积12000亩，其中水稻8000亩，湖、河、够港面积1200亩，其余为旱地、道路、村庄等共2800亩。根据公社地形等各种条件，拟集中设一座泵站，统一排渍。按10年一遇一日暴雨192mm雨后三天拍完的排涝标准计算该站排水设计流量为多少？水稻淹没深度60mm。河湖水位在汛前可预降0.5m。暴雨60708090100110120140200250净雨深2230364250566478118164径流系数0.370.430.450.450.500.510.530.550.590.66•2.排涝设计扬程：–排水泵站的设计扬程都比较低，其计算方法有以下：–1.根据内外河特征水位计算设计扬程•内河最高水位：△H内高：用以确定泵房电机层楼板高程和防洪墙高程。取排水区建站后重现期10~20年一遇的内涝水位。•内河最高运行水位：△H内蓄：•内河设计水位△H内设：排水期经常出现的水位，排水期经常出现的水位，取由排水区设计排涝水位推算到站前的水位；对与有集中调蓄区或与内排站联合运行的水泵，去由调蓄期最高调蓄水位或内排站出水池最高运行水位推算到站前的水位。作为水泵选型。•起排水位△H起排：是泵站运行中的一个控制水位，当进水池中出现该水位时，水泵开始抽水。•内河最低水位△H内低：调蓄容积的死水位•外河最高水位△H外高：采用历年排水期外河最高水位平均值。–外河设计水位△H外设：一般采用与设计暴雨同频率或典型年法，泵站设计规范中规定采用重现期5~10年一遇的外河3~5d平均水位作为泵站出水池设计水位。具体计算时候取每年排涝期3~5d连续最高水位平均值进行排频，然后去相应5~10年一遇的外河水位作为设计水位。–外河最高运行水位：最高运行水位是确定水泵站最高扬程和虹吸式出水流道驼峰顶底部高程的主要依据。对于容泄区水位变幅较小的取设计洪水位作为最高运行水位；对于容泄区水位变幅较大的，取重现期10~20年一遇洪水的3~5d平均水位作为最高运行水位。•外河最低水位△H外低：一般采用历年排水期内河最低水位平均值，用以确定出水管中心高程。–设计扬程计算如下：•设计扬程：H设=△H外设-△H内设•最大设计扬程：H大=△H外高-△H内低•或H大=△H外高-△H起排水泵机组选型•什么是机组？–水泵与配套的电动机是泵的主要设备，称为主机组。•水泵选型的要求：–能符合设计扬程和设计流量的要求–泵工作期间应在高效区内–机组大小和台数应使水泵的投资较省–便于维修管理，维修费和管理费低–水力特性和气蚀性能良好•主泵类型的选择–确定水泵类型的主要因素是流量和扬程–泵站扬程大于25m时宜选用离心泵；轴流泵适用于低扬程大流量，特别是扬程小于6m；混流泵的扬程和流量介于上面两着之间，通常扬程是6~25m的场合。混流泵具有较好的气蚀性能和管理维护简单，适合在扬程变化大的场合•泵台数的确定–包括工作泵和备用泵–从投资建站来看，在设备容量一定的情况下台数越