灌溉泵站（精选5篇）
灌溉泵站 篇1
灌溉泵站作为一项水利工程项目, 对当前建设小康社会, 推动农村经济快速发展具有非常重大的现实意义。怎样使灌溉泵站积极发挥其排灌效益, 是现今水利工作需要重点处理的问题。再加之水管体制改革的日益深入以及灌溉泵站的快速更新换代, 有效解决该问题已经是一件刻不容缓的事情了。
1 实例概况
南海区狮山街头灌溉泵站主要包括进水渠、拦污栅闸1座、进水前池、泵站、出水涵洞等建筑物, 节制闸一座, 净宽24.0 m。其中泵站设计装机3台, 装机容量540 kW, 设计引水流量13.74 m3/s。泵站按引水流量及装机功率定中型泵站, 等级为三等, 主要建筑物为三级, 次要建筑物为四级, 临时建筑物为五级。
2 施工方法
2.1 施工排水系统
泵站或者是挡土墙底板等区域中的土质不良、水分较高, 为了使基础顺利施工, 通常对基坑地下水选择井点方式进行排水。
2.2 预制钢筋砼桩
(1) 定桩位:应根据基础施工图确定桩基础轴线, 并将桩位测设到地面上, 桩位可用石灰点或钉桩标出。 (2) 打桩的顺序:打桩顺序要考虑群桩在平面上的密集程度, 以及对桩周围土的挤压的均匀性。根据不同情况可采用三种顺序:自中间向两翼对称地进行;自中间向四周展开进行;由一端向另一端逐排打设。 (3) 定锤吊桩:打桩机就位后, 先将桩锤和桩帽吊升起来, 其高度应超过桩顶, 并固定在桩架上, 以便开始吊立桩身, 待桩吊至垂直状态后送入龙门导杆内。吊桩时应合理选择吊点, 吊点数和位置与桩的规格长短有关, 吊点应符合设计要求和起吊弯矩最小的原则。 (4) 沉桩:桩立正后即开始打桩, 起始几锤应控制锤的落距 (短距轻击) , 待桩入土一定深度稳定以后, 再以全落距施打。这样可以保证桩位准确, 桩身垂直。桩的施工原则应是“重锤低击”“低提重打”, 以尽量减少对桩头的冲击力, 不损伤桩顶, 加快桩的下沉。
2.3 砼工程的施工
2.3.1 模板的制作以及架立
(1) 模板质量好坏对砼外露的美观性有很大的作用, 因此模板制作要符合标准的质量控制。制作模板要采取那些材质优良难开裂的木材, 等到彻底干燥后才可以使用。钢模板材料通常都用3号钢材, 要尽可能选择组合模板, 此外要确保钢模连接缝的紧密性以及光滑性。 (2) 关于模板架立问题:外部选择钢管进行支撑并加以固定, 而内部选择对拉结合限位的方式。在墙身结构内选择对拉螺栓, 其中对拉螺栓需要通过相关螺母进行焊接以当做墙宽尺寸进行限位。螺栓均为一次使用, 此外还要在模板外采取双夹围令钢筋并相关蟹壳螺母对对拉螺栓进行固定, 等到拆模后再将围令钢管拿掉, 先清理掉对拉螺栓附近的一些混凝土, 然后将对拉螺栓割裂, 最后再通过高标号防水砂浆将孔堵塞。
2.3.2 钢筋的加工以及架立
(1) 钢筋施工过程中要坚持试验先行使用在后这一原则, 当其进场后要先开展焊接试验, 采取分批方式实施取样试验, 选择好焊条, 与此同时还要确保施工电焊抽检工作做到位。在施工过程中按照图纸并有关变更通知单, 进行钢筋放样图的制作, 提供规格大小不一的钢筋用量表, 交给监理进行审批。当钢筋加工结束后, 应该就地堆放并且离地距离要达到15 cm, 同时注意防雨。 (2) 关于钢筋架立问题:基础底层部位的钢筋根据设计保护层厚进行垫块的放置, 而面层钢筋需要通过砼柱进行支撑并加以固定。砼柱标号和施工处的砼强度一样, 其表面部位的凿毛清洗, 关于柱顶面高度主要取决于面层钢筋位置。而其他处的钢筋保护层需要根据不同位置的保护层厚进行等标号砼垫块的制作, 关于垫块埋设, 需要通过铁丝以及钢筋将其扎紧, 彼此之间要错开, 而且要确保均匀分散, 这样才能使结构受力筋具有的砼保护层满足设计标准。不管是钢筋绑扎还是其焊接都要根据规范进行, 与此同时要确保钢筋表面没有锈蚀, 油污以及污物, 保持平直。
2.3.3 浇筑工作与相关准备
(1) 在气候不符合, 不能顺利开展浇筑工作时, 不宜开展混凝土施工。 (2) 混凝土结构物构造的地基一定要验收达标, 并通过工程师检验, 才能为混凝土浇注施工做准备。 (3) 在开展混凝土浇筑工作前, 要及时让工程师对相关准备进行审核, 主要有冷却系统, 地基处理, 止水设备, 模板, 预埋件, 钢筋以及灌浆系统等, 以确保其切实根据图纸要求进行, 要注意做好记录工作。只有工程师认可后才能进行浇筑施工。 (4) 关于基面浇筑仓问题, 在对首层混凝土进行浇筑前, 一定得先设置一层大约2~3 cm厚的水泥砂浆。关于砂浆水灰比, 相比于混凝土来说应该降低0.03~0.05。而砂浆强度, 相比于混凝土来说, 应多出一级, 铺设工艺务必要使新浇混凝土可以和基岩以及混凝土进行良好结合。若仓面不进行水泥砂浆的设置, 那么应交论证报告获取工程师认可。 (5) 混凝土浇筑施工, 要根据工程师认可的方向, 厚度, 分层以及次序开展, 以使混凝土的供给能够均匀增长。在倾斜面上进行混凝土浇筑施工的过程中, 要由低处出发进行浇筑, 要确保浇筑面的水平性。 (6) 浇筑层厚, 要按照浇筑速度, 拌和能力, 气温, 运输长短以及振捣器性能等方面的因素进行确定。浇入仓面部位的混凝土应该一边浇一边平仓, 禁止堆积。仓中如果出现粗骨料堆积, 要将其均匀摊开在砂浆较多的地方, 不过禁止水泥砂浆将其覆盖, 以防引发内部蜂窝问题。 (7) 不满足要求的混凝土不得入仓。拌制完成的混凝土禁止再次拌和, 所有变硬而无法确保顺利浇筑施工的混凝土一定要清除并将其废弃。浇筑混凝土的过程中, 不得在仓中添水。 (8) 混凝土浇筑要不间断进行, 如果因放中断且大于规定间歇时间, 那么要算作施工短处理看待。关于规定间歇时间, 一般都取决于实验。 (9) 对混凝土施工缝进行的处理:浇筑完成的混凝土强度没有上升为1.5~2.5 MPa前, 禁止为上层浇筑做相关的准备。混凝土表面通过刷毛机, 压力水以及风砂等制作成毛面, 用水对其进行清洁后清理积水, 同时根据规定进行处理后, 才能对新混凝土进行浇筑。
2.3.4 养护与保护
混凝土表面通常在浇注结束后的大约12~18 h进行养护, 不过在炎热以及干燥环境中要事先进行养护。早期阶段混凝土表面常选择麻袋等物来遮挡并保持湿润, 以防受到阳光暴晒。混凝土关键处以及使用后期阶段强度的混凝土, 并在炎热以及干燥环境中, 合理增加养护期通常都在28天以上。所有混凝土工程在验收前, 不仅要满足以上养护要求, 而且要加强维护以及保护。尤其是浇筑块棱角以及突出处要重点保护。
2.3.5 对沉降缝的处理
止水直接决定着建筑物使用是否安全, 为使止水施工质量合格, 施工过程中务必要相当重视, 紧抓施工过程的不同阶段: (1) 水平以及垂直止水:不管是水平止水还是垂直止水, 其需要材料, 规格, 尺寸大小以及品种都要符合设计标准, 选择搭接, 其长度最小为20 mm, 同时选择双面焊, 在焊接施工过程中需要在试焊样品后报请监理审核同意后才能开展。 (2) 在开始制作紫铜片前, 需要在加工场进行火烤, 等到铜片回软后再开展模压加工, 同时实施试水试验。等到现场安装好后再开展试水验收工作, 接着治理烘干并进行水平止水, 最后进行热沥青的灌注。 (3) 水平止水交叉以及垂直止水相交的部位需要首先于加工场进行水平止水交叉点的制作, 现场完成水平以及垂直止水二者之间的搭接焊接, 关于垂直止水铜片, 一定要和该基础厚度保持一致, 以使渗径长度满足要求。止水槽在还未进行热沥青灌注前, 一定要清理干净并将其烘干。热沥青灌注需要一次酒实, 当其冷却后收缩一些, 再开展二次灌注将其灌平。如果气温较低.那么灌注沥要注意做好保温工作。
2.3.6 砼表面质量
因为闸墩较大, 因此对砼表观质量提出的要求较高, 专门选择这些措施: (1) 合理以及均匀分层进行浇筑, 不仅能使振捣充足而且能防止过振问题。 (2) 为使迎水面以及背水面保持平整并使外观质量合格, 模板选择木模平整、而且接缝平滑, 不管是强度还是刚度都要满足要求。 (3) 关于砼接缝问题:如果条件允许, 要尽可能保证接缝处为原来下层模板的上面一段长度, 以避免接缝错台以及漏浆问题。
3 结语
该工程项目通过水利主管单位以及相关质量监督部门进行了单位工程验收并试运行后对一些遗留问题做了整改。从试运行开始运行直到现今为止, 泵站符合设计标准, 被选为优良工程。
摘要：南海区狮山街头灌溉泵站工程在街头水闸自流引水的基础上, 增加了动力提水, 提高了引水的可靠性, 解决了狮山镇官窑、松岗和大沥镇农业水质性缺水问题。本文主要对此灌溉泵站的施工技术进行探讨。
关键词：灌溉泵站,施工技术,实例
参考文献
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灌溉泵站 篇2
1、基本情况
（1）自然条件、社会经济和农业生产状况
宜城市位于湖北省中部偏北，汉水中游。全市面积2115 km2，地跨东径111°57′—112°45′，北纬31°26′—31°54′。东与随州、枣阳市相邻，南与钟祥、荆门市毗连，西与南漳县接壤，北与襄城区、襄阳区交界。汉水由西北向东南贯穿全境，焦柳铁路由北向南穿过市西境，207国道襄（樊）沙（市）公路纵贯市境中部，荆襄（荆门至襄樊）高速公路纵穿市境中西部。全市版图呈“蝴蝶状”。整个地势自西北微向东南倾斜。属鄂中丘陵区，其地形分为三种类型：东部和西南部为低山丘陵，海拔在150m以上，面积为431.1km2，占总面积的20.38%，中部和西北部为岗地，海拔在50m—150m之间，面积为1622.9km2，占总面积的76.73%，汉水两岸为冲积平原，海拔在50m左右，面积为61km2，占总面积的2.89%。璞河八角庙村河滩处，海拔高程为44m，是市境内地势最低点。东部属大洪山余脉，板桥店红山大坡和流水讴乐洪山大坡，海拔高程为555m，为市境内最高峰。
全市属亚热带季风气候，具有南北过渡型特点，雨量较丰富，年平均气温15.7℃，冬季1月份平均气温2.6℃，极端最低气温-16.7℃（1977年1月30日），夏季7月份平均气温28.1℃，极端最高气温达40℃（1959年8月20日—21日），无霜期251天左右。多年平均降雨量861.5mm，雨量年内分配极不均匀，5—8月降水量占年降水量的60%左右，年最大降水量1346.7mm（1967年），最小降水量为499mm（1966年），相差近三倍。年平均蒸发量为1100mm左右。
全市的东部和西部多丘陵和低山，中部为低平岗地和平畈地带，汉江由西北向东南流贯全境，长59km，蛮河由西进入我市后折向东南汇入汉江。因受地势影响，以汉江为主干，构成“扇形状”。汉江以东主要有莺河、落花河、牌坊河、响水沟、南洲河、麻雀河、连江河、黑石沟、母猪河等支流，汉水以西主要有蛮河、木渠沟、赤湖沟等。流域面积5km2以上的河流有103条，全长1096.3km，其中100km2以上（一级）9条，50至100km2（二级）7条，5至50km2（三级）87条。
全市境内的汉江两岸为一级阶地，属新生界第四系全新统，为冲积层粘土、亚粘土、细砂、粉砂、砾石层，一般含水层厚度为2—20m，水量极其丰富。汉江以西主要处于蛮河流域境内，为丘陵岗地，由东往西，发育有南北向的汉江地堑，第四系全新统地层为砂、砂砾石，局部夹薄层粘土及淤泥质透晶体，上部为亚粘土，出露面积较大，主要分布在山涧河谷地带；汉江以东为大洪山余脉，第四系全新统冲积砂砾、卵石及亚土，埋藏于河流一、二级阶地及山涧河谷地带，呈条带状分布于河谷两侧，第四系中更新统，其底部为0—10m厚的砂砾石含水层，其间常混有粘土，一般在0—2m之间，层位很不稳定，多为适晶体状分布。汉江以东，与襄阳区交界的北部丘陵区，为古生界震旦系上统灯形组，上部为灰白色致密中厚层白云岩，夹燧石层燧石结核及含磷砂质页岩或粉砂岩、页岩；下部主要为灰白色厚层结晶或隐晶质白云岩，以不含有或少含燧石为特征，常夹一至数层灰白色薄层致密硅质状灰岩。
全市有建制镇八个（王集镇、板桥店镇、流水镇、刘猴镇、孔湾镇、郑集镇、雷河镇、小河镇），两个街道办事处（南营街道办事处、鄢城街道办事处），一个工业园区（上大堰工业园区），一个场（国营种畜场）。根据2007年统计资料，全市总人口56.4645万人，其中农业人口43.74万人。
2007年全市实现生产总值（GDP）50.9亿元，比上年增长15.5%，其中：第一产业增加值16.49亿元，增加3.9%；第二产业增加值19.18亿元，增长26.7%；第三产业增加值15.22亿元，增长15.1%。三次产业比例为：32.4:37.7:29.9。按常住人口计算，当年人均生产总值9941元，比上年增加1699元，按可比价计算，增长15.3%。
全市是一个以农业为主的县级市，曾被誉称“小胖子”县，也是国家商品粮基地之一。我市有耕地总面积74.12万亩，其中：水田46.23万亩，旱地27.89万亩。主要作物种类有：水稻、小麦、棉花、油菜、花生、玉米，也是全国有名的西瓜之乡。在种植的比例结构组成上，水稻为60%，小麦为56%，棉花为20%，夏油为17%，秋油为9%，夏杂为9%，秋杂为4%，复种指数为1.82。水稻单产685kg，小麦单产380kg，棉花单产76kg，油料单产219kg，杂粮单产604kg。
2007年，全市农村农民人均纯收入4571元，比2006年增加601元，增长15.1%。农民人均生活消费支出3122元，增长19.8%。农村农民的来源主要来自5个方面：一是粮食种植；二是棉花、油料；三是发展家禽、畜牧养殖；四是种植经济作物；五是其它副业。
（2）泵站工程概况
全市共有泵站436处，装机476台，20187千瓦，设计灌溉面积33.4万亩，有效灌溉面积23.6万亩。其中：中型泵站1座，为荣河泵站，装机10台，2090kw，设计灌溉面积10万亩，有效灌溉面积7万亩；10-1000kw泵站348座，装机379台，17718kw，设计灌溉面积23.27万亩，有效灌溉面积16.43万亩；10kw以下泵站87座，装机87台，379KW，设计灌溉面积0.14万亩，有效灌溉面积0.14万亩。
（3）泵站工程运用及运行情况
全市436处泵站大多修建于上世纪七、八十年代，这一批泵站的修建为当时我市农业灌溉提供了良好的条件。但经过几十年的运行，目前这些泵站能正常运行的仅占二成，不足100座；带病运行的占了一半，每年在需启动时紧急对泵站设备进行维修以便运行；已损坏不能运行的有三成，这些是使用年限已到，泵房破损严重，机电设备老化，部分泵站的厂房、进水池等建筑物的基础多处淘空、破裂、漏水严重，工程效益逐年下降。
（4）工程管理体制和运营机制现状
全市436处泵站除荣河泵站（中型）属国有外，其余均由镇、村进行管理。荣河泵站是我市唯一一座中型泵站，每年均由市财政挤出部分资金用于机电设备维护和渠道清淤整治，虽然如此，泵站的10个出水管道已破损7处，仅有3个能正常出水。而其它的小型泵站，由于镇、村财力困难，无力拿出资金进行整治，这些泵站破损现象十分严重，在五小改制时，将有的泵站都承包给个人经营，由承包者负责维修整治。
2、中（小）泵站的作用地位及工程效益（1）作用地位
全市436处泵站大多修建于上世纪七、八十年代，这一批泵站的修建为当时我市农业灌溉提供了良好的条件。如我市中型泵站——荣河泵站，它是一座备用泵站，当长渠水量不足时或遇到干旱时，从汉江提水以解决我市小河、郑集镇和鄢城办事处近十万亩农田灌溉用水。其它小泵站的修建，有效地解决了我市无法自流灌溉或灌溉死角农田需水问题。
（2）工程效益
我市泵站自建设以来，为提高粮食产量、解决灌溉死角、发展农村经济、提高防洪能力，增强抗灾水平发挥了不可替代的作用。如2002年我市发生了继2000年以来连续三年的特大干旱，旱魔肆虐，农田龟裂，严重影响了农作物的的正常生长和发育，我市紧急启动荣河泵站，开足马力连续抽水二十余天，解决了灌区7万亩农田需水，为灌区的粮食生产、农村经济发展提供了有效的保障。
3、中（小）泵站存在问题及原因分析
包括工程方面、运行管理体制方面、更新改造及建设管理方面存在问题等
我市泵站大都建于上世纪七、八十年代，大部分已达到设计使用年限，泵房破损严重，机电设备老化，部分泵站的厂房、进水池等建筑物的基础多处淘空、破裂、漏水严重，工程效益逐年下降，泵站安全运行存在着许多事故隐患，已经严重影响到我市农业生产和农村经济的发展。加上自上世纪九十年代末以来，我市连续遭遇旱灾的袭击，全市泵站普遍超负荷运行，每年维护和设备更新改造投入较大，运行费用较高，致使机电设备带病运行。目前泵站存在的主要问题有：机电、变压器等设备老化，配电柜、启动器，电动闸阀等不同程度地损坏，部分防浪墙渗漏。如荣河泵站（骨干泵站）在近几年受汉江洪水影响，受外江水位升高的压力，导致江水从防洪墙的裂隙缝流入泵房，使10台水泵、电机及电器设备浸泡在水中（因进水量大于排水量），加之泵房闸阀有5台已锈蚀严重漏水，使出水池至渠道的水倒灌，流至泵房，从而加剧了泵房的受淹程度。
5、中（小）泵站更新改造需求及投资 我市436处泵站需更新改造泵站主要内容为：（1）机电设备类
①输电线路改造295.7km；②改造水泵240台，更新151台；③改造电机136台，更新电机263台；④更新变压器18台；⑤更新补偿器67台；⑥更新配电柜107块；⑦更新电动闸阀158台。
（2）水工建筑物类
①进口引水渠衬砌挡土墙长736m；②进水口上下游护坡，总面积4400m2；③泵站防洪墙裂缝灌浆处理850 m；④新建泵站周围排水沟，总长596m；⑤出水池漏水处理228处；⑥引水渠两侧块石护坡，总面积4310m2。
（3）金属结构类
①更新进出口管道2616m，水泵进口吸水钢筋更新，长188.6m；②新建进口拦污栅，面积为448m2。
（4）计算机监控与信息化系统 购臵计算机2台。（5）管理及辅助设施类
①泵房漏水处理，面积1860m2；②管理用房漏水处理756m2；③新建中央控制室，面积为46.2m2；④新建管理用房围墙，高2.5m，总长648m；⑤管理房维修。
本次规划总投资18067.17万元。
6、意见和建议
泵站的建设不仅有可观的经济效益，而且社会效益也十分明显。水是农业的命脉，通过泵站可以充分充分利用有限的水资源，将灌区现有的低产田改造成稳产、高产的水稻田，使有限的土地发挥了最大效益，粮食质量提高了，产量上去了，农民的收入增加了，农业和农村经济的可持续发展有了保证。
为保证灌区的正常运行，建议采取以下措施：（1）进行水价改革，按成本计收水费，使灌区管理单位每年的水费收入可以维持正常的生产支出，同时又能提取和积累折旧资金，用于灌区的更新改造，保证灌区的良性运行和可持续发展。
（2）水管单位要安装计量仪器，实行计量收费。（3）从各地灌溉工程的多年运行经验来看，完全按成本水费标准直接向农民收取是有很大困难的，应根据灌溉地区经济发展水平和用水户承受能力，确定合理可行的水费收取标准，差额部分由政府补贴，来维持灌区的再生产。（4）进行体制改革，实行企业管理，促进灌区管理单位发展多种经营，使之走向市场，自负盈亏，自我发展，减轻国家负担。
中国灌溉排水泵站的发展与展望 篇3
1.1发展历程
中国灌溉排水泵站的发展,概括起来大致经历了以下6个阶段。
(1)起步阶段。新中国建立初期的三年国民经济恢复期和第一个五年计划(1953-1957年)时期为灌溉排水泵站发展的起步阶段。该阶段的工作重点是推广改良人力、畜力水车。其中,东部经济基础较好的部分省、市通过学习借鉴原苏联经验, 在国内率先建成了一批中小型泵站。这些泵站大多带有试点性质,所配套的动力多采用锅驼机、煤汽机或柴油机,采用电动机作动力的只占总数的1/6~1/5。到本阶段末,全国机电灌溉排水工程动力保有量达到40万kW。
(2)稳步发展阶段。第二个五年计划(1958-1962年)和随之而来的三年国民经济调整时期为灌溉排水泵站的稳步发展阶段。该阶段人民公社化、农村集体经济的迅猛发展和农机工业的兴起,为灌溉排水泵站的快速发展提供了有利条件。该阶段不但在全国范围内兴建了一大批中、小型机电灌溉排水泵站,而且在1963年我国建成第一座大型灌溉排水泵站———江都一站后,长江中下游的江苏、湖北、湖南和黄河上中游的山西、陕西等省陆续兴建了一批大型泵站;在福建、湖南、四川等水力资源丰富的地区兴建了一批我国特有的水轮泵站,引起了国际同行的广泛关注。到该阶段末,全国灌溉排水泵站动力保有量约200多万kW。技术落后、使用不便的锅驼机、煤汽机逐步从泵站中淘汰,代表先进技术的电力灌溉排水泵站逐步发展到占总保有量的1/2,但是,由于设计、施工不规范,资金、设备、 技术支持得不到保障,给以后的管理工作带来了很多麻烦。
(3)快速发展阶段。十年文化大革命(1966-1976年)以及随后的两年为灌溉排水泵站的快速发展阶段。该阶段在“农业上纲要”等口号的号召下,全国兴起了大修水利的热潮,一大批大中型灌溉排水泵站相继建成并投入使用。到该阶段末,全国灌溉排水泵站数量达41万处,动力保有量达1 500万kW,其中电力灌溉排水泵站约占80%左右。这一阶段的特点是泵站工程建设速度快、规模大,但是,这些工程因为设备选型不配套、施工质量不可靠,建设之初就形成了“先天不足”,重建轻管又引起“后天失调”,导致工程整体效益长期得不到有效发挥。
(4)调整整顿阶段。党的十一届三中全会(1978年末)以后到20世纪90年代初为灌溉排水泵站的调整整顿阶段。在这一阶段,由于受农村实行的家庭联产承包责任制改革的影响, 我国的泵站工程建设速度有所放缓。工作重点也作了相应的调整。在该阶段,除了新建少数重点大中型泵站工程外,工作重点以抓管理和技术改造为主。到该阶段末,全国灌溉排水泵站总数约46万座,动力保有量约2 000万kW。
(5)管理体制改革及更新改造起步阶段。20世纪90年代中期至2008年为灌溉排水泵站的管理体制改革及更新改造起步阶段。在这一阶段的初期,由于投资力度小,我国的泵站工程建设基本处于停滞状态,各地只能开展以简单修复为手段、 以能维持泵站开机运行为最低要求的技术改造工作。由于改造速度跟不上老化速度,泵站老化问题日益严重,直到1998年我国遭遇特大洪水和严重干旱,导致重大灾害损失后,泵站问题得到了中央及各级地方政府的高度重视,各地普遍加快了泵站改造和建设速度。2000年水利部颁布了《泵站技术管理规程》(SL 255-2000),2002年国务院颁布了关于《水利工程管理体制改革实施意见》(国办发[2002]45号文),拉开了包括灌溉排水泵站在内的水利工程管理体制改革的序幕,促进了泵站管理水平的提高。2005年中央1号文件首次提出“更新改造老化机电设备,完善灌溉排水体系”,2006年中央启动了中部湖北、 湖南、江西和安徽等省的大型排涝泵站更新改造工作,带动了各地泵站的建设和改造工作,使泵站管理朝着良性运行的方向迈进。
(6)灌溉排水泵站更新改造及规范管理阶段。2009年至今乃至今后一段时期为灌溉排水泵站更新改造及规范管理阶段。 在本阶段,制修订发布了 《泵站更新改造技术规范》(GB/T 50510-2009)、《泵站技术管理规程》(GB/T 30948-2014)等10项国家及行业标准,各级政府及管理部门泵站高度重视泵站运行管理工作,泵站运行管理及维修养护经费逐步得到落实,有效地规范和提高了泵站工程建设与运行管理水平。为贯彻落实2011年中央1号关于“实施大中型灌溉排水泵站更新改造, 加强重点涝区治理,完善灌溉排水体系”的精神,在中部四省大型排涝泵站更新改造项目投资已基本下达完毕的基础上,启动实施了全国大型灌溉排水泵站更新更新改造工作,在全国大中型灌区节水改造、小农水重点县建设、高效节水灌溉示范县建设等项目中,也安排了部分资金用于中小型灌溉排水泵站建设及更新改造,极大地促进了各地灌溉排水泵站的建设和改造工作,使我国灌溉排水泵站事业朝着现代化的方向发展。
1.2建设规模与成就
(1)建设规模。中国泵站建设的特点是发展速度快、类型多、规模大、范围广,已建成的大面积排灌泵站地区有长江三角洲、洞庭湖地区、江汉平原、珠江三角洲及西北的高原灌区等。 我国中型泵站的建设起步于20世纪50年代中期,而大型泵站的建设则始于20世纪60年代初期。为了适应跨流域调水和大范围内排洪除涝的需要,我国于1961年开始在江苏兴建我国第一座大型泵站- 江都一站,之后的50多年中,特别在20世纪70~80年代期间,江苏、湖北、湖南、广东、安徽、山东、山西、甘肃、陕西、宁夏、河北、辽宁等省市相继兴建了一大批大中型泵站。据最新的中国水利发展统计公报统计,目前中国已建成固定机电灌溉排水泵站约43.5万处,装机功率约2 700多万kW,其中,各类装机流量1立方米每秒或装机功率50kW以上的泵站90 000多处,装机功率约1 600多万kW。据中国大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,大型灌溉排水泵站450处, 装机功率560多万kW;中型泵站约3 500座,装机功率580多万kW。
机电排灌事业的发展,特别是大中型泵站的发展,已经成为中国灌溉排水网络的骨干和支柱工程。目前全国机电灌溉排水面积约4 227万hm2,有力地提高了各地抗御自然灾害的能力,对保证农业稳产高产和国家粮食安全起到了关键性的作用,同时也对城乡防洪排涝以及城市供水、工矿企业、交通航运、发电等国民经济各部门的发展起着举足轻重的作用,为我国农业发展乃至国民经济持续、健康发展提供了强有力的支撑。
(2)辉煌成就。中国在灌溉排水泵站工程的建设、发展历程中,不断创新,创造了许多令人瞩目的成就和辉煌。如:集灌溉、排涝、调水等多种功能于一体的大型泵站群枢纽工程——— 江苏省江都泵站,共有泵站4座,装机33台5.58万kW,最大抽水能力508m3/s,江都四站还荣获国家水利工程设计金奖; 国内装机功率最大的多梯级灌溉泵站———甘肃省景泰川电力提灌工程,共有43座泵站,装机307台27.02万kW,总扬程713m,一级站(2座)提水能力33 m3/s;亚洲装机功率最大的排涝泵站———江苏省临洪东站,装机12台3.6万kW,排涝能力360m3/s;亚洲装机功率最大的灌溉泵站———陕西省东雷抽黄二期灌溉工程北干二级站,装机14台4.26万kW,提水能力40m3/s;扬程最高、单机功率最大的离心泵站———陕西省东雷抽黄灌溉工程二级站,单级扬程225m,单机功率8 000kW,单机流量2.25m3/s;单机功率亚洲第一的轴流泵站———湖北省樊口泵站,水泵转轮直径4.0m,单机功率6 000kW,单机设计流量53.5m3/s;转轮直径亚洲最大的轴流泵站———江苏省淮安二站,水泵转轮直径4.5m,单机功率5 000kW,单机设计流量60m3/s;安装亚洲最大口径水泵的混流泵站———江苏省皂河泵站,水泵口径6.0 m,单机功率7 000kW,单机设计流量97.5m3/s;国内最大的斜式轴流泵站———浙江省盐官泵站,装机4台,装机功率8 000kW,设计流量200m3/s;全国最大的贯流泵站———江苏省淮安三站,装机2台,装机功率3 400kW,设计流量66.0m3/s;世界上单机流量和叶轮直径最大的湿定子潜水贯流泵站———广西南宁竹排冲泵站,单机流量25m3/s,叶轮直径2.65m;世界上最大的水轮泵站———湖南省青山水轮泵站,安装水轮泵40台,装机功率约1.2万kW,设计流量17.2 m3/s。
2灌溉排水泵站的作用与地位
灌溉排水泵站作为国民经济和社会发展的重要公益性基础设施,是民生水利的重要组成部分,在全面建设小康社会中起着不可替代的重要作用。
(1)是农业生产的重要基础设施。我国的人口和耕地、气候、水资源等自然条件,决定了“水利是农业的命脉”的基本国情。有了可靠的灌溉排水设施,粮食产量就能成倍增长;在不少地区,甚至没有灌溉排水设施就没有农业。灌溉排水泵站作为水利设施的重要组成部分,已经成为重要的农村基础设施, 对保证我国粮食安全、社会稳定起到了关键性作用。
(2)是防洪除涝体系的重要组成部分。据全国大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,中国现已建成大型排涝和灌溉排水结合泵站327处,装机功率291.93万kW,设计总流量31 941.5m3/s,有效排涝面积约913万hm2,约占全国总排涝面积的42.9%;全国大型排涝泵站每年平均排水约400亿m3以上,保护着全国约200多座城市、1.5亿群众的生命财产安全。
(3)是农村经济发展的主要支撑。众多泵站工程的建成, 使灌溉排水区的农业生产获得了迅猛发展,经济成倍增长,农民收入大幅度地提高。据全国大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,规划时大型灌溉排水泵站受益区内的农村人口在1.5亿以上,农业产值1.45万亿元以上,农村人均纯收入超过4 200元,高于我国当时的农村人均纯收入的平均水平。实践证明,灌溉排水泵站已成为农村经济发展和社会稳定的主要支撑,为建设社会主义新农村奠定了坚实的基础。
(4)是改善区域生态环境的基本保证。灌溉排水泵站的建成对土壤改良、冲污排咸、水质改善、环境保护、血吸虫病防治、 遏制沙漠化等起到重要作用。随着国民经济的发展,农村城镇化进程不断加快,人民生活水平进一步提高,农村产业结构得到调整,灌溉排水区生态旅游得到开发和利用,灌溉排水泵站的功能将进一步增强。
(5)是改善农村饮水条件的骨干工程。许多大型灌溉泵站在供给农业灌溉用水的同时,为缓解受益区乡镇的饮水安全问题起到了相当大的作用。西北地区约有1 400万人的饮用水依靠大型灌溉泵站提供水源保障,还有大量的牲畜饮用水、草原灌溉更是依赖灌溉排水泵站。
3大型灌溉排水泵站更新改造
3.1存在的问题
(1)建设标准偏低,设计不尽合理。全国450处大型泵站中约90%建于20世纪80年代及以前。限于当时的政治条件、 经济条件和技术水平,很多泵站设计论证不足,工程设计标准偏低,泵站规划布局设计不合理。有些泵站在建设时机泵选型不当或进出水流道设计不规范,导致泵站效率低下,运行费用不断上升。
(2)装备落后,技术水平低。我国20世纪六七十年代建成的泵站,水泵大多采用原苏联的水力模型,效率低,性能差;机组尺寸大,结构形式单一;产品系列不全,性能指标低,加上制造质量差,不少泵站效率低。由于技术落后,设备老化陈旧,设计不合理,泵站能耗普遍较高。
(3)机电设备老化,淘汰产品居多。泵站机电设备老化问题非常突出。据大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,全国大型灌溉排水泵站老化需要更新的主机组约2万台套,占大型泵站全部机组的80%。相当一部分泵站建筑物完好率、设备完好率低于60%,使泵站工程安全性、可靠性大大降低,效益得不到充分发挥。
(4)建筑物年久失修,工程安全隐患大。据大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,有60%的泵站进水池和穿堤建筑物因不均匀沉陷产生不同程度的裂缝,工程安全隐患重重,大大降低了泵站工程本身防洪安全标准。不少泵站面对滔滔洪水不能开机运行,抵御自然灾害能力大大减弱。
(5)管理体制不顺,管理水平不高。新中国成立以来,我国兴建了一大批大中型泵站工程,初步形成了防洪、排涝、灌溉、 供水的灌溉排水工程体系。但是,受计划经济和“重建轻管”思想的影响,泵站管理一直是我国水利工作的薄弱环节,泵站管理中存在的问题日趋突出。主要表现在:一是管理单位性质定位不清,管理经费无正当来源;二是供排水价格形成机制不合理,水费难以计收,工程运行管理经费不足;三是泵站管理设施落后,人满为患,职工生活水平严重偏低;四是管理体制不顺, 服务水平不高。这些问题导致了泵站工程得不到正常维修养护,效益严重衰减,给国民经济和人民生命财产安全带来隐患。
3.2中部四省大型排涝泵站更新改造规划及实施
(1)规划情况。我国中部四省大型排涝泵站更新改造规划于2005年8月由中国灌溉排水发展中心编制完成,同年9月通过水利部组织的审查,并上报国家发展改革委。依据规划, 规划现状年为2005年,任务完成年为2008年,即到2008年完成我国中部的湖北、湖南、江西和安徽四省139处大型排涝泵站的更新改造任务,共改造、扩建和拆除重建泵站478座(改造412座、扩建17座、拆除重建49座),装机3 450台、装机功率110.69万kW、设计流量11 421m3/s,总投资为63.93亿元(单位投资0.58万元/kW)。
(2)实施情况。为确保中部四省大型排涝泵站更新改造项目顺利实施,国家发展改革委和水利部联合颁布了《大型排涝泵站更新改造项目管理办法》,并按国家基本建设程序,先后进行了泵站更新改造安全鉴定、可行性研究、初步设计等工作,最后经审查、复核和批复,中部140处(经国家发展改革委和水利部同意增加河南省1处)大型排涝泵站更新改造项目总投资约68亿元,其中中央补助投资34亿元。投资计划于2006年下达后,正式启动实施中部地区大型排涝泵站更新改造项目。2008年年底投资计划全部下达完毕,2010年140处大型排涝泵站基本完成了更新改造任务。
3.3全国大型灌溉排水泵站更新改造规划
(1)规划情况。2009年初,中国灌溉排水发展中心编制完成《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》(初稿),经规划复核和征求各地意见后,2009年5月形成规划送审稿;2009年7月经水利部水利水电规划设计总院组织有关专家审查后,做了进一步修改;2009年12月-2010年8月国家发展和改革委员会国家投资评估中心组织有关专家进行了评估,根据评估意见再次修改;2011年5月国家发展改革委和水利部联合印发《全国大型灌溉排水泵站更新改造方案》。依据方案,规划现状年为2008年,任务完成年为2015年,即到2015年完成全国251处大型灌溉排水泵站更新改造任务,共更新改造其中的骨干泵站和重要泵站1 936座(改造1 267座、拆除重建669座),共装机12 100台、装机功率298.10万kW、设计流量13 480m3/s,总投资180.02亿元(平均单位千瓦投资0.60万元)。
(2)实施情况。2009年初,《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》初稿完成后,为配合国家“拉动内需”计划的实施,水利部提前启动了列入《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》(初稿)中的99处大型灌溉排水泵站更新改造项目,2010-2015年继续投资实施了全国大型灌溉排水泵站更新改造项目。截止2015年7月,已累计下达投资147.49亿元,其中中央补助投资87亿元。截止2015年9月底,全国251处大型灌溉排水泵站更新改造项目,其中226处已下达了投资计划,有158处的中央补助投资计划已下达完毕。目前,约有100多处大型灌溉排水泵站更新改造工程已基本完成了更新改造任务,其余已下达投资的泵站更新改造项目正在有序进行。未下达投资的项目基本完成了更新改造安全鉴定、可行性研究、初步设计等前期工作,做好了更新改造实施的准备。
3.4更新改造效果
大型灌溉排水泵站经过更新改造,工程效益与社会效益逐步显现,主要成效如下:
(1)基本上解决了机电设备老化和建筑物破损失修问题。 泵站更新改造后,建筑物完好率和设备完好率从改造前不足70%,分别提高到90%和95%以上;安全运行率从改造前不足80%提高到98% 及以上,极大地提高了泵站运行的安全可靠性。
(2)恢复和提高了灌溉排水标准。泵站更新改造后,灌溉保证率达到 《灌溉与排水工程设计规范》(GB/T 50288)的规定,排涝标准普遍由改造前的3~5年一遇提高到10年一遇, 为国家粮食安全、防洪安全、供水安全等提供了强有力的保障, 促进了农民增收和农村经济社会发展。
(3)提高了装置效率,降低了能源单耗。泵站更新改造后, 装置效率由改造前的40%左右提高到平均60%以上,高的达到了75%以上;能源单耗由改造前6.8kWh/ktm左右降低到平均4.53kWh/ktm以下,低的降到了3.6kWh/ktm以下,节能效益显著。
(4)泵站自动化水平得到提高,泵站环境得到极大改善。 通过更新改造,部分泵站实现微机监控、保护,视频监视、网络通信和管理信息化等,大大提高了运行安全,减少了运行维护工作量及费用,提高了工程管理效益和管理水平。在工程改造的同时,进行了泵站环境建设,站区道路、绿化、环境得到极大改善,促进和带动了当地农村的经济社会发展。
4灌溉排水泵站技术标准建设
灌溉排水泵站的发展,离不开泵站技术标准的发展。近30多年来,中国在泵站工程方面持续不断地开展了科学研究及试点应用等工作,取得了一大批成果,积累许多宝贵经验。为了保证取得的成果和经验在更大的范围内得到推广应用,以进一步发挥和提高泵站工程的经济、社会和环境效益,原水电部于1985年制定颁布了《泵站技术改造导则》(SD 140-85)和《泵站现场测试规程》(SD 140-85),于1986年制定颁布了《泵站技术规范》(SD 204-86),包括泵站设计、泵站安装、泵站验收和泵站技术管理等分册。泵站技术标准经过30年的建设和发展,目前我国已颁布实施的泵站技术标准有《泵站设计规范》(GB/T 50265-2010)、《泵站更新改造技术规范》(GB/T 50560-2009)、 《水利泵站施工及验收规范》(GB/T 51033-2014)、《泵站设备安装及验收规范》(SL 317-2015)、《泵站技术管理规程》(GB/T 30948-2014)、《泵站安全鉴定规程》(SL 316-2015)、《泵站现场测试与安全检测规程》(SL 548-2012)、《灌排泵站机电设备报废标准》(SL 510-2010)、《泵站计算机监控与信息系统技术导则》(SL 583-2012)和《潜水泵站技术规范》(SL 584-2012)等10项,涉及泵站工程的设计、施工安装、验收、运行管理、现场测试、安全评价、更新改造等各个方面,初步形成泵站标准化体系。通过上述标准的制定和贯彻,建立了一支泵站标准化队伍,极大地规范和指导了灌溉排水泵站建设与运行管理工作, 对促进我国泵站工程技术进步和生产建设的发展正在发挥并将继续发挥积极作用。
5灌溉排水泵站技术研究及推广应用
5.1灌区大型泵站改造关键技术研究
为解决大中型灌溉排水泵站更新改造中存在的一些技术问题,在“十一五”期间,科技部和水利部首次将泵站方面的技术研究项目———“灌区大型泵站改造关键技术研究”课题纳入 “十一五”国家科技支撑计划。中国灌溉排水发展中心联合武汉大学、中国农业大学、河海大学和扬州大学等院校承担了该课题的研究任务,通过现场调研、理论分析、数值计算、模型试验及现场试验相结合的方法,在全面调研全国大中型灌溉排水泵站老化状况及更新改造情况的基础上,选择典型泵站,系统开展了泵站技术经济指标体系及其综合评价方法、泵站工程老化及设备故障诊断方法、泵站系统模拟仿真及测试技术、泵站系统优化配套与运行管理技术的研究,提出了大型泵站技术经济指标体系及综合评价方法;建立了泵站工程老化及设备故障诊断方法、泵站系统模拟仿真及测试技术、泵站系统优化配套与运行管理技术;获得泵站老化及设备故障诊断方法和泵站测试技术等方面的专利6项;获得泵站老化及设备故障诊断、泵站装置系统水力优化设计、泵系统运行仿真和灌区泵站运行管理决策支持系统等方面的计算机软件著作权10件;制修订《泵站更新改造技术规范》等标准4项;所取得的成果在试点泵站———山西大禹渡泵站和安徽凤凰颈泵站的更新改造工程应用后,装置效率平均提高10% 左右,能源单耗降低1.0kWh/ ktm以上,泵站运行安全性大大提高,节能效果显著。
5.2大中型灌溉排水泵站改造与高效运行关键技术及设备研究
在“十一五”国家科技支撑计划———“灌区大型泵站改造关键技术研究”课题研究取得良好效果的基础上,中国灌溉排水发展中心联合中国农业大学、武汉大学、扬州大学和河海大学等院校又承担了“十二五”国家科技支撑计划———“大中型灌溉排水泵站改造与高效运行关键技术及设备研究”课题。从2012年开始,开展了离心泵装置系统三维数字化设计技术、轴流泵装置系统三维数字化设计技术、泵站运行调控与节能技术、高性能水泵水力模型系列型谱、泵站标准化技术和排灌泵站改造与高效运行关键技术工程应用等方面的研究;目前,课题研究取得了许多研究与应用成果,其中,中国农业大学和中国灌溉排水发展中心等单位取得的“大流量双吸离心泵压力脉动调控与节能关键技术及应用”成果,显著提高了离心泵机组运行稳定性,降低了机组综合运行能耗,增强了供水保障能力,提高了灌溉保证率,为大型泵站安全稳定和经济高效运行提供了技术支撑。经教育部组织的专家鉴定委员会鉴定,该成果推动了我国双吸离心泵理论与技术的创新,总体上达到国际领先水平, 2014年1月荣获教育部科学技术进步一等奖。
5.3技术推广应用
2010年以来,水利部高度重视水利科技推广工作,连续6年将“节水灌溉水源工程(泵站)运行调度技术推广”(项目号: TG1027)、“水泵抗磨蚀综合防治技术”(项目号:TG1124)、“新型复合材料拍门技术”(项目号:TG1125)、“灌溉泵站更新改造水泵选型优化技术推广”(项目号:TG1215)、“大型泵站水泵机组运行工况‘双调’技术推广”(项目号:TG1306)、“灌溉泵站离心泵机组调速技术推广”(项目号:TG1514)等项目列入国家水利科技推广计划。中国灌溉排水发展中心联合有关单位承担了上述6项技术的推广任务,在山西、安徽、湖北等10多个省(自治区、直辖市)的近百座大中型灌溉排水泵站更新改造工程中进行了推广应用,提高泵站装置效率3%~5%以上,平均降低能源单耗0.2kWh/ktm以上,不仅节能效果显著,还大大提高了泵站运行的安全可靠性和稳定性。
6灌溉排水泵站建设与运行管理展望
虽然中国灌溉排水泵站建设取得了巨大成就,其数量及装机功率等在世界上占有一席之地,但是,中国灌溉排水泵站的技术装备水平和运行管理水平等与美国、荷兰、日本等世界上灌溉排水泵站发达的国家相比,还存在一定的差距。但是,随着全球气候的变暖、旱涝等灾害发生频次的不断增多、水资源短缺及地区水资源不平衡等问题更加突出,中国各级政府及部门将对灌溉排水泵站事业越来越重视,建设投入、管理投入和科研投入将不断加大,人才队伍建设不断加强,泵站事业将得到快速发展,建设与运行管理水平将逐步达到国际先进水平。
6.1扩大泵站更新改造范围,完善灌溉排水体系
“十一五”、“十二五”期间,国家投入大笔资金对大型灌溉排水泵站实施了更新改造,使大型灌溉排水泵站在保证国家粮食安全、防洪安全、供水安全等领域发挥了越来越重要的作用。 中小型灌溉排水泵站是大型灌溉排水泵站、蓄水、输水、调(引) 水等大型水利工程的延伸和发挥效益的载体,但是,中小型灌溉排水泵站设备老化和建筑物破损失修等问题还未得到有效解决。因此,“十三五”乃至“十四五”期间,国家对灌溉排水泵站更新改造的投入力度将不断加大,在改造大型灌溉排水泵站的同时,扩大泵站更新改造范围,实施中小型灌溉排水泵站更新改造,以进一步完善我国灌溉排水体系。
6.2实现泵站“安全、高效、经济”运行。
目前,中国灌溉排水泵站更新改造主要是以解决工程安全问题和恢复泵站提排水能力为主,但是,部分泵站由于受资金、 技术等原因限制,改造后装置效率提高的不明显、优化运行和优化调度等经济运行方式不能有效实现。现代农业的发展,对灌溉排水的实时性、可靠性和稳定性等要求越来越高;节约型社会建设,对泵站节能的要求也越来越高。因此,下一步的灌溉排水泵站更新改造,在解决泵站安全问题和恢复泵站提排水能力的同时,还应将解决泵站“高效、经济”等问题作为重点,以真正实现泵站“安全、高效、经济”运行。
6.3实现泵站工程运行智能化和管理信息化
泵站自动化与信息化是为泵站工程管理服务的,是提升泵站运行效率的科学管理手段,是泵站技术发展与科学管理过程中必要的系统之一。随着自动控制、网络通信等技术的发展, 智能设备在泵站自动化与信息化系统中应用将会越来越广泛, 将有效实现泵站工程运行智能化和管理信息化。如在泵站自动监控系统中增加主机组振动、摆度、噪音等智能监测设备,并在泵站管理信息系统中建立故障分析处理数据库等,以实现泵站检修由传统的计划检修转变为动态检修,即由智能设备采集泵站主要设备的运行状态,传输到泵站自动化与信息化系统进行处理,自动识别设备是否需要进行检修。
6.4泵站工程将进一步大型化及多功能化
目前,针对水资源短缺及地区水资源不平衡等问题,国家建成了以梯级泵站提水为主的南水北调东线工程,各地也正在建设或规划建设一批集农业灌溉、城乡居民生活用水、工业用水和生态用水为一体的超大型泵站提水+ 调(引)水工程。如正在建设的山西省小浪底引黄工程地下泵站,拟装设6台立式、单吸、三级蜗壳式离心泵,设计扬程251 m,单机设计流量5.0m3/s,单机配套功率约1.6万kW。随着这些超大型提水泵站的建成,我国地区之间水资源不平衡问题将得到有效缓解,农业灌溉等用水将得到进一步保证。
6.5水泵效率及可靠性、稳定性将进一步提高
目前,中国研制开发的水泵模型性能基本上达到了国际先进水平,但是水泵制造水平与世界先进水平还存在一定的差距,一些要求较高的泵站工程往往采用进口水泵,这一问题引起了泵站行业和水泵制造行业的高度重视,正在努力改变这种现状。随着中国水泵科研水平、制造工艺水平、所用材料的制造水平等的不断提高,加之中外合资及引进消化世界上先进的水泵制造技术及材料技术,灌溉排水泵站将能大量用上效率及可靠性、稳定性更高的且经济的水泵,以进一步提高我国灌溉排水泵站技术装备水平。
摘要：介绍了中国灌溉排水泵站的发展历程,历经起步、稳步发展、快速发展、调整整顿、改革及更新改造起步及更新改造并规范管理六个阶段。总结了中国灌溉排水泵站的建设规模及成就,陈述了灌溉排水泵站的作用与地位并指出了大型灌溉排水泵站存在的问题。总结归纳了中部四省及全国大型灌溉排水泵站的更新改造、规划、实施及效果,介绍了30年来泵站技术标准的发展及科学研究,技术推广方面的情况,最后,对灌溉排水泵站今后的建设与管理工作进行了展望。
关键词：灌溉排水,泵站,标准,技术推广,建设,运行
参考文献
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[3]全国大型灌溉排水泵站更新改造规划及实施[Z].中国灌溉排水发展中心,2008-2015.
灌溉泵站 篇4
广西是一个半山区、半丘陵的省区,境内降雨时空分布极度不均,降雨多集中在4-9月份,约占全年降雨量的70%～85%,加之河川径流量的地区分布及年内分配相差很大,不但容易形成江河的特大洪水和严重枯水,甚至发生连续大水年和枯水年,造成水旱灾害频繁交替发生。此外,广西境内石灰岩岩溶地区分布面积广,约占广西土地总面积的51%,由于石灰岩地区溶洞、溶孔、溶隙极为发育,且土壤覆盖层薄,土质多为砂壤土,造成表土层保水性能很差。基于广西境内特殊的水文气象和地质地貌,灌溉排水泵站历来是广西农业抗旱、水资源调节分配和有效利用的重要水利工程。当前,在中央切实保护好耕地特别是基本农田、确保基本农田总量不减并制定实施一系列惠农政策的强力支持下,农民种田积极性提高,灌溉排水泵站的重要性更加突出,加快推进广西中小型灌溉排水泵站建设显得更为迫切。
1 中小型灌溉排水泵站现状
截止2010年底,广西有中小型灌溉排水泵站1.321 0万座(不含涉及城市防洪、调水、冲污泵站,以及移动泵站、机电井泵站、喷微灌泵站和低压管道输水灌溉泵站),其中:灌溉泵站1.307 6万座,排涝泵站99座,灌排结合泵站35座。1.321 0万座中小型灌溉排水泵站总装机容量38.27万kW,总设计流量1 083.53 m3/s。其中:中型灌溉排水泵站31座(灌溉泵站27座,排涝泵站1座,灌排结合泵站3座),总装机容量5.23万kW,总设计流量110.34 m3/s;小型灌溉排水泵站1.317 9万座(灌溉泵站1.304 9万座,排涝泵站98座,灌排结合泵站32座),总装机容量33.04万kW,总设计流量973.19 m3/s。中小型灌溉排水泵站现状实际灌溉总面积31.40万hm2,约占全自治区2010年水利工程有效灌溉面积152.20万hm2的20.6%。灌溉排水泵站为促进广西农业生产的发展、减少水旱灾害损失、合理分配和有效利用水资源等方面发挥着巨大作用。广西现有的31座中型灌溉排水泵站均由市、县(市、区)行政主管部门管理,近几年平均水费收到率43.3%,维持正常运行资金缺口674万元;现有的1.317 9万座小型灌溉排水泵站,市、县(市、区)级直管的有15座,乡、镇一级、街道办和农垦、农场直管的有1 188座,由村、屯或农民用水者协会自行运营管理的有1.197 6万座,占中小型灌溉排水泵站总数量的90.7%,近几年平均水费收到率21.8%,维持正常运行资金缺口1.311亿元。中、小型灌溉排水泵站近几年平均水费收到率32.6%,与2006年调查统计的广西农业用水水费平均收到率37%相比,低4.4%。
广西现有的中小型灌溉排水泵站绝大部分建于20世纪60-80年代,建于该时期的中小型灌溉排水泵站建设标准低,设备配套不合理,加之运行了30～40多年,普遍存在机电设备老化、磨损严重,泵房结构陈旧老化严重,运行管理自动化、信息化水平低等问题,不少泵房已成危房,严重危及运行管理人员和机电设备的安全。由于设施的老化、磨损和落后,中小型灌溉排水泵站正常运行率仅为15.3%,带病运行率为81.8%,无法运行的占2.6%。
广西现有的1.321万座中小型灌溉排水泵站中需更新改造的总计1.114 5万座,占总数的84.4%,需更新改造装机功率31.95万kW,装机台数1.331万台。其中:
(1)中型泵站:需更新改造23座,占中型总数31座的74.19%,需更新改造装机功率3.82万kW,装机台数139台。
(2)小型泵站:需更新改造1.112 2万座,占小型总数1.317 9万座的84.39%,需更新改造装机功率28.13万kW,装机台数1.317 1万台。
目前为止,已进行更新改造的中小型灌溉排水泵站611座(中型8座,小型603座),仅占需更新改造的中小型灌溉排水泵站1.114 5万座的5.55%。
2 中小型灌溉排水泵站存在的主要问题
2.1 工程运用及运行状况总体上较差
广西中小型灌溉排水泵站绝大部分建于20世纪60-80年代,由于受当时设计施工水平的制约,现有泵站普遍存在标准低、设备技术落后等缺陷,且多数泵站已运行30～40多年,运行时间长,已超过20～25年的正常安全使用期,泵站机电设备和工程设施老化损坏较为普通和严重,绝大部分泵站设备带病运行,导致不安全因素时有发生,泵站运行效率逐步下降,能耗不断提高,运行管理费用增长,成本不断上涨,效益逐年降低,不少泵站已经无法正常运行甚至停止运行,严重影响了泵站安全运行和效益的发挥,工程运用及运行情况总体上较差。
(1)使用年限长,功能衰减。
中小型泵站绝大部分建于20世纪60-80年代,虽然这一时期泵站建设速度较快,但相当一部分泵站工程设计标准低,水工结构施工质量差,到现在大部分泵站超过20～25年的正常安全使用期,设备老化,运行功能日渐衰减。
(2)设计不规范,运行可靠性差。
由于历史的原因,大部分泵站可谓“先天不足”,有的泵站进水池设计不规范,导致进水池流态紊乱,并伴有旋涡、汽蚀、振动等现象,有的泵站出水池设计不符合要求,导致水头雍高,水头损失大,泵站运行可靠性较差,运行效率和工作性能急剧下降。
(3)工程老化,失修严重,灌排标准逐年下降。
许多泵站机电设备和结构老化,主机组陈旧破损,电气设备绝缘性能下降,安全可靠性明显降低。大部分泵站由于维修经费缺乏,年久失修,泵站的闸阀、钢管锈蚀、腐蚀严重,泵站结构碳化、开裂、沉陷、破损严重,机电设备故障频发,灌排标准在逐年下降,不少泵站仅能达到5～10年一遇的灌排标准,严重影响泵站安全运行和效益发挥。
(4)运行效率低,能耗超标。
大多数泵站由于缺乏管护资金,维护少,导致泵站工作性能下降,灌排流量比额定流量小许多,泵站装置效率远低于现行部颁标准,泵站运行工况点常年偏离泵站的高效区,运行效率低,能耗较高。
(5)效益衰减,抗灾能力显著减弱。
由于设备年久失修,老化严重,泵站设备的完好率和运行可靠性大大降低,抵御自然灾害能力明显减弱。在汛期,由于受洪水顶托,外河水位抬高,排水阻力增大,排水流量减少,在枯水季节和干旱年份,外河水位或者地下水位较低,提水扬程增大,由于设备老化,灌排效益下降,有的泵站在较高洪水位或较低水位时甚至被迫停机,泵站抗御洪水和干旱灾害能力显著减弱。
2.2 工程管理体制和运营机制问题突出
随着市场经济体制的逐步建立和发展,传统的工程管理和运营方式同新的生产体制不相适应。特别是中小型水利工程,多数由国家和集体投资、群众投劳兴建,随着农村生产关系的变革和联产承包责任制的实行,农业生产由集体经营转变为家庭经营,原来属于国家、集体所有的工程的管理体制与农村分户经营的模式不相适应,加大了工程管理和运营的难度,制约了工程效益的发挥。由于农村水利体制改革滞后于农村经济体制改革,致使工程设施处于建、管、用相脱节的状况,泵站工程管理体制和运营机制问题突出。
(1)管理体制不完善,管理责任不落实。
目前,广西的中型灌溉排水泵站由市、县(市、区)行政主管部门管理,小型灌溉排水泵站绝大部分由村、屯或农民用水者协会自行运营管理。农村实行家庭联产承包责任制后,农村集体经济组织逐渐退出了中小型灌溉排水泵站工程的建设和管理,工程的归属不明确,管理责任不落实,农民的分散经营和水利设施集体受益之间的矛盾日渐加剧。农民长期受计划经济的影响,承担义务与责任的意识淡薄,只用不管;市、县(市、区)水管单位只负责中型灌溉排水泵站和极少数比较重要的小型灌溉排水泵站的管理,绝大多数小型灌溉排水泵站管理缺失,老化失修严重,甚至丧失功能。近年来,灌区管理形式逐步改革,许多灌区为鼓励用水户参与灌区管理,帮助用水户成立用水者协会,但由于相关制度没有完善,很多协会成立后没能正常运行,大量以公益性、准公益性为主的小型灌溉排水泵站,运行管理和维护责任难以落实,老化失修的趋势没有得到遏制。
(2)管理单位性质定位不准,收入匮乏,运行管理十分困难。
水管单位基本都是自收自支、自负盈亏事业单位,财政基本终止对灌区运行管理的投入,灌区运行管理费用只能通过计收水费来解决,而灌区服务的对象农业为弱质产业,政府为了减轻农民负担一直在控制水价,水费收入要达到成本水价还有一定差距,加之水费收缴率低,灌区收入低下、资金短缺,造成水管单位难以正常运行及队伍不稳定,大部分水管人员不得不外出务工,至使不少灌区的运行管理已陷入瘫痪或半瘫痪状态,泵站工程设施得不到及时维护,灌溉排水泵站工程老化失修严重,工程效益日趋下降,影响了农业生产。
(3)“一事一议”操作难度大。
2004年,广西实行了农村税费改革,取消“两工”,小型水利工程的建设和维护由受益群众遵循“村民自治”和“量力而行,群众受益,民主决策,上限控制”的原则,采取“一事一议”方式进行筹资和筹劳。实行“一事一议”后,方式由指令性变成了指导性,群众成了主角, 从实施的情况来看,操作难度大,实际效果差。有项目带动的、有财政补助的一般能议成,且能取得较好的效果,但绝大部分项目因缺乏引导资金,事难议、议难决、决难成,效果不理想。主要原因有:①“一事一议”缺乏规范的操作性程序和管理办法。村内公益事业涉及教育、水利、道路等领域,要议的事多,但筹资非常有限。②“一事一议”缺乏表决和强制执行的约束机制,少数人不同意就造成事情办不成,即使议成的事也由于部分农民不出资投劳也无法办成。③青壮年劳力外出打工,留守在家的妇女、老人缺乏参与意识和决策能力,造成村内议事会难以开成功。④灌溉排水工程受益范围一般涉及多个村组,如果不能同步议成,工程不能整体建成并发挥效益。⑤有些农田灌溉排水工程投资大、收益低,超出农民的承受能力,往往议不成功。
(4)用水定价标准低,水费征收困难。
水价是分配水资源和促进节水的重要手段,然而由于受政治、经济、社会、制度等多方面的限制,如何确定水价一直没有达成一致意见。灌溉水价目标是多重的,主要包括最大化水资源的分配效率、弥补供水成本、促进水资源公平分配、保证用水者有能力负担、提高水资源利用效率等。
目前,广西大部分灌区仍沿用1988年制定的水费标准(每公顷172.5 kg稻谷),按当时的物价水平和采取由粮食部门统一代收的方式征收,收取额刚能满足水管单位基本支出。但随着各项改革的不断深入和经济社会的快速发展,农业用水水费标准已明显偏低,尤其是灌溉排水泵站其运行成本较大,尤为显得更低。据国家计委、水利部经济调节司联合调查组2002年的调查结果表明,中南四省一区农业供水成本为0.07～0.11元/m3,现行水价约占供水成本的35%左右。过低的水价对于用水者而言,不易形成水资源商品属性的观念,在用水上没有节约与效益的鼓励,对水管单位而言,造成亏损经营,水利设施维护不足,从而反过来影响灌溉排水服务,形成恶性循环。虽然广西物价局2004年出台了《广西水利工程供水价格管理办法》(桂物1号),对广西农业供水价格制定了新的标准,但由于缺乏有效的征收手段,未能得到很好的落实。
此外,水费征收形式由“以粮代收”改为与群众的直接货币结算后,水费征收困难成为制约农田水利灌溉工程发展的新问题。由于大部分灌区水费计收体制没有随之改变,未建立有效的水费计收机制,致使水费收缴难度加大。大部分用水户对水是商品的认识不足,特别在国家对农民实施减负政策,取消农业税及统筹提留等税费后,大大增加了农业水费征收难度。根据2006年统计,广西农业用水水费平均收取率为37%,收取率最高的市为61%,最低的市仅有3%,平均农业用水水费收取率比2005年下降了9%,比2004年下降了16%,呈逐年大幅递减趋势。
(5)管理体制不顺畅,经营机制不灵活。
由于受计划经济的影响,水管单位管理体制不顺畅,经营机制不活的问题仍没有得到根本解决,水利工程正常的运行管理和维修养护经费不能得到很好的落实,“事”“企”不分,“大锅饭”“大锅水”现象依然存在,愈来愈不能适应社会主义市场经济对水管单位的发展要求。在经营机制上,部分灌区虽然推行了企业化管理的模式,但由于受周边环境的影响,仍不能很好地实现自主经营和高效运转。
广西中、小型灌溉排水泵站分布范围广,权属情况复杂,在日常的运行管理中情况多样。由于产权不够明晰,管理不方便,而且权责不明确。而权属的多样性,则对泵站的管理和资金争取带来了很多困难。
2.3 投入严重不足,更新改造步伐缓慢
(1)国家及地方各级财政对更新改造建设资金投入不足,地方配套资金筹措渠道不多,筹措难度大。近几年来,虽然中央及地方各级财政加大了水利工程更新改造建设资金投入,但投入力度与国民经济增长的幅度不相称,与数量庞大急切需要进行更新改造的水利工程投资需求差距较大。广西为欠发达地区,全区大部分市(县、区)财政比较困难,对水利工程的投入极为有限,绝大部分县(市、区)没有能力将水利工程建设纳入年度财政预算,同时地方对配套资金的筹措渠道不多,筹措难度大,造成配套资金基本不到位或标准较低,导致资金缺口较大。
(2)农村税费改革后,取消了“两工”,农村基层政府组织农民兴修水利的能力削弱,村内事务实行“一事一议”后,部分农村开展小型水利基础设施建设出现了“事难议、议难成、成难办”的现象,加上我区劳务输出量大,留守农村的劳动力严重不足,农民投工投劳建设和维护农田水利设施的投入严重不足,基础设施建设及管护受到较大的影响。
(3)难以吸收社会资本的投入。农业灌溉排水泵站服务的直接对象是农民,加上现行的水价较低,水费征收也比较困难,投入和产出效益比较差,投资回报少,风险高,很难吸引社会资本的投入;此外,目前广西的农业经济发展水平还比较低,农民群众收入水平低,对于与自身利益密切相关的水利工程,能够进行自筹资金进行改造的很少,甚至无力筹集资金进行基本的维修和保养。
3 加快推进中小型灌溉排水泵站建设对策和建议
灌溉排水泵站是与农村、农业、农民“三农”直接相关的公益性水利基础设施,也是农民最关心、最直接、最现实的农村基础设施,在中央切实保护好耕地特别是基本农田、确保基本农田总量不减并制定实施一系列惠农政策的强力支持下,农民种田积极性提高,对泵站效益正常发挥的期望也与日俱增。
灌溉排水泵站基础设施薄弱、老化失修、管理不善、效益衰减、发展滞后,严重阻碍和制约农业和农村经济的发展,特别是2009年秋冬季和2010年春季广西经历持续旱情之后,广大农民群众对中小型灌溉排水泵站进行更新改造的要求更为强烈,也是各级政府急切解决的民生问题。要改变这种局面,仅靠地方各级政府的政策措施以及地方各级政府和受益区群众筹资投劳进行更新改造难以实行。因此,国家和地方省级政府应尽快出台有关中小型灌溉排水泵站更新改造的政策和措施,启动并加快中小型灌溉排水泵站更新改造的步伐,从而提高粮食安全生产保障能力。
针对广西目前灌溉排水泵站现状,在更新改造措施、资金筹措、建设管理体制及运行管理体制等几个方面提出以下对策和建议。
3.1 更新改造措施
对于需要进行更新改造的中小型灌溉排水泵站,以现代化技术改造为目标,因地制宜采用先进技术、先进设备、新材料和新工艺,既要对泵房及进出水建筑物进行更新改造,也要注重加大提高泵站机电设备的更新换代和升级力度,确保泵站灌溉排水能力满足当前农业生产和今后农业发展的需要;更新改造要以人为本,加大泵站运行管理自动化方面的投入,改善和提高灌溉排水泵站运行管理人员的生产生活条件,把灌溉排水泵站建设成为技术先进、运行稳定和安全、自动化管理水平高、标准高、效益好、生产生活环境好的水利工程。
3.2 资金筹措
广西地处边疆,为经济欠发达地区,各级地方政府财力有限,地方配套资金比较困难。为农业灌溉排水服务的灌溉排水泵站是服务于“三农”、以社会效益为主的公益性水利基础设施,应争取国家一级财政进一步加大对广西灌溉排水泵站更新改造资金投入力度,各级地方政府通过创新政策措施和拓宽筹资方式及渠道,建立水利多元化投融资机制,努力保障灌溉排水泵站建设资金的需要。
(1)农业灌溉排水泵站是公益性水利基础设施,项目建设投资必须以国家一级财政资金为主、地方各级财政为辅。国家和地方政府应通过对财税收入宏观调控措施提高对水利基础设施的投入力度,并出台相关政策加大对水资源费、土地整治费筹集力度,增加水资源费、土地整治费对农业灌溉排水泵站投入额度。
(2)加强水利投融资政策研究和机制改革,努力建立“政府投资、政策筹资、社会集资、企业融资”的多元化投融资新机制,保障建设资金的需要。建议各级政府尽快研究、制订和实施民间资金及农民筹资投劳各级财政实行补助的政策和措施,以政策和措施激励社会资金投入灌溉排水泵站工程建设。
(3)从中央到地方各级政府应建立稳定的水利基础设施建设财政资金投入机制,把建设资金纳入年度投资计划和财政预算,并建议从国家一级到地方各级政府,每年从财政增收部分中拨出适当比例的资金用于水利基础设施建设,并为中小型灌溉排水泵站更新改造设立更新改造专项资金。
(4)中小型灌溉排水泵站更新改造建设投入规模大,应通过政策引导,市场运作,拓展社会、企业和民间投入。调动中小型灌溉排水区域内受益企业和农民参与中小型灌溉排水泵站更新改造建设的积极性,通过建立受益企业工业反哺农业专项经费机制筹集专项经费,用于中小型灌溉排水泵站更新改造建设。
(5)各级政府要依法足额征收防洪保安费、堤防维护费、水资源费、河道采砂管理费、水土流失补偿费等规费,在保证目前规费征收的基础上,建议国家和地方政府研究制定提高防洪保安费、水资源费等涉水规费征收费率的可能性及相关政策措施,并划出一定比例专门用于中小型灌溉排水泵站更新改造建设。
(6)建议采取土地储备方式筹措中小型灌溉排水泵站更新改造建设资金。由政府授予投资人或业主土地储备职能,利用土地增值收益来弥补工程建设资本金缺口。
3.3 建设管理体制
中小型灌溉排水泵站更新改造建设,其公益性为主的性质决定了建设管理应以政府管理为主导,各级政府要创新建设管理体制,以科学有效的制度和措施规范建设管理,同时也应适应社会经济发展的需要,规范和引导民间投资者和受益农民、或者农民用水户协会积极有效参与工程建设管理。
(1)根据中小型灌溉排水泵站更新改造建设规模和受益范围的大小,实行分级负责、分类管理。对中小型灌溉排水泵站更新改造建设,在建设中要充分发挥农民用水户协会的作用,建立有效的用水户协会参与建设新机制,确定协会建设主体、项目法人的地位,将小型泵站工程交给协会建设与管理。
(2)对农民筹资筹劳政府补偿的泵站工程,采取以奖代补、先建后补、民办公助等办法,实行筹补结合、多筹多补,主要用于项目建设的材料费、设备费及机械作业费等补助。同时建立健全水利建设项目和资金管理的制度和办法,切实规范项目建设和资金使用的管理,并建立经常性水利项目资金专项检查制度,加强监督检查和跟踪问效。
(3)上级水利部门要建立对水利基层管理单位和农民用水户协会参加建设管理的能力和水平的技术指导工作和业务培训的长效机制,全面提高水利基层管理单位和农民用水户协会建设管理的能力和水平。
3.4 运行管理体制
中小型灌溉排水泵站,应结合各地区的实际情况和区域环境、内部机构和人事分配制度以及经营机构改革入手,调整理顺内部关系,完善水费政策措施,以政策和措施进一步促进和发挥农民用水者协会和受益农民直接参与水利工程运行管理的积极性,继续推进灌区管理体制及运行机制改革,建立良性循环的运行管理体制。
(1)在泵站和灌排区推行用水户参与灌排区管理的积极性,制定相应的管理模式,借鉴灌排区运行管理改革的成功经验,逐步实施推进;在水费计收办法上要根据各地区社会经济发展水平和当地农民的承受能力,实行新水新价、计量供水、按方收费,在收缴上根据工程规模和分布情况采取灵活的方式,成立供水经营专业队伍,依法收取,或以支渠、斗渠为单位,成立用水协会,负责工程管理和水费收缴。
(2)根据工程实际情况,泵站工程实行“定人员、定机组、定标准、定任务、定期维修经费、定奖罚办法”,使工程完好率和机电设备完好率达到较高水平。大力推广节水灌溉技术,科学调度、计划用水,以达到节水、节能、降耗、增效的目的。
(3)目前水费征收比较困难,尤其是小型泵站,水费几乎征收不到。农村税费改革后,目前面向农民收取的农业生产费用只有农业水费,农民群众对减免农业水费要求非常迫切,完全按成本水费标准直接向农民收取已经不可能。为了解决水管单位由于水费计收不到位造成的运行管理困难问题,确保水利工程良性运行,要进一步完善水费政策措施,建议国家尽快研究和制定并全面实施由国家和各级政府财政直接补贴农业水费政策,由国家和各级地方政府多级财政按一定的比例拨补给水管单位,全面实施由国家和各级政府财政直接补贴农业水费政策,将基层水管单位定性为准公益性事业单位,并将水利管理人员足额定编纳入国家编制,切实解决灌区水管单位的运行管理经费及工程维护经费困难问题,确保水利工程安全及长效运行。
(4)组织和发动农民用水者协会和受益农民直接参与水利工程运行管理,是目前农村小型水利工程管理中比较好的模式之一,建议出台有关办法,明确规定农民用水户协会等群众管理组织的职责与权力,明确用水户协会的法律地位,规范协会的建立与运行方式。进一步完善和明确农民用水者协会和受益农民直接参与水利工程管理的“责、权、利”,各级政府和水利部门应设立农民用水者协会和受益农民直接参与水利工程运行管理专项资金,促进运行管理“建、管、用”良性循环。
(5)各级水利部门要落实农村水利基层技术服务体系建设,加强工程运行管理技术指导,形成业务技术指导和培训长效机制,加强农村水利管理技术人员的业务技术培训,开展各种业务技术学习培训活动,全面提高各级农村水利技术人员综合素质,不断提高运行管理水平。
(6)建议将国有小型灌溉排水泵站工程产权移交农民用水户协会或农民用水合作组织。工程运行管理与维护等由用水户协会或用水合作组织具体负责。农民用水户协会或农民用水合作组织根据规定注册登记,依法开展相关管护活动,各级政府为农民用水户协会或农民用水合作组织设立专项管护资金。用水户协会或用水合作组织为非盈利社会组织,在规定的职权范围内自主管理、自主决策、自主运营。
4 结语
中小型灌溉排水泵站是广大人民群众最关心、最直接、最现实的农村基础设施,随着国家粮食安全生产重要性的日益提升,对中小型灌溉排水泵站的安全运行提出了新的更高的要求,建立一支稳定的管理队伍和长效的运行管理机制势在必行。在以现代化技术进行更新改造的同时,积极稳妥地推进中小型灌溉排水泵站管理体制、运行机制和水费制度的改革,使之能够良性运行,对提高粮食安全生产的保障能力显得十分迫切和重要。
灌溉泵站 篇5
关键词：长距离输水管,浮船泵站,固定泵站,移动泵站,水位变幅
1 非洲某地农业灌溉项目概况
项目位于非洲某地宽扎河中游拦河建设的一座大型水库-卡潘达水库北岸的一个新建农场, 建设规模1.3万hm2, 其中耕地7 400hm2。原规划采用旱作, 完全靠自然降雨来灌溉, 雨季种植, 一年一季。农场采用边开荒边种植的发展方式, 分5年开荒逐步达到建设规模。但种植的前3年, 当地遭遇30年一遇的干旱期, 不仅降雨量减少, 而且降雨呈现出典型的暴雨型特性, 有效降雨次数不足, 严重影响作物生长, 作物减产达80%以上, 旱作农业遇到严重挑战。为探索灌溉农业的发展之路, 项目利用靠近卡潘达水库的有利条件, 采用高新节水灌溉技术, 建立了灌溉面积为500hm2农场灌溉示范区, 为以后大规模实施灌溉农业积累经验, 推动项目区所在地农业向着高产、稳产、高效的方向发展。
2 项目区基本条件及水源现状
2.1 项目区基本条件
项目区属于热带草原气候, 地处高原丘陵地貌区, 海拔高度在1 000~1 200m之间, 地形坡降约在1%~4%之间, 年均降水1 200~1 400 mm, 气候有旱季雨季之分, 雨季为高温季节, 每年的9月底至来年的4月初为雨季;旱季为低温季节, 整个旱季几乎没有降雨。年均气温21~22℃, 1月份最热, 7月份最冷。土壤为红色的沙壤土, 土壤呈酸性, pH值4.5~5.5, 项目区基本为原始森林所覆盖, 土地开垦难度较大。当地无地震、台风、霜冻等自然灾害。农业的主要灾害有暴雨、雷电、干旱、虫灾和野生动物侵害等。
水库库盘及其周边绝大多数区域为弱风化基岩结构, 岩性为砾岩。地下水不丰富, 主要以岩层裂隙水为主, 埋藏较深提取困难, 不能满足灌溉要求。
2.2 水源现状
项目区的灌溉水源来自地表水, 即宽扎河。
宽扎河从项目区南缘流过, 该河是当地具有重要经济价值的河流, 河流全长965km, 流域面积15.6万km2, 项目区地处河道的中游, 经项目区处断面的多年平均流量836m3/s, 多年平均径流量263亿m3。
卡潘达水利枢纽工程是建在宽扎河上的最大的水利枢纽, 位于项目区下游30km处, 最大坝高110m, 水库总库容48.0亿m3, 水电站装机52万kW。根据资料统计, 该库最高水位959.12m, 最低水位926.12m, 水位年变幅33m。受丘陵区缓坡地形的影响, 最高水位时和最低水位时的水面线距离在300~500m之间。水库回水线呈多支叉, 窄叶型, 并随河道弯曲, 吹程较小。
灌溉地选在距库区约4km的区域内, 最低水位到灌溉区平均高差119.2m。
3 灌溉泵站方案的选择
根据水源条件, 灌溉地位置, 引水工程采用的是提水灌溉方案, 通过多种方案比选, 确定的田间灌溉方式为圆形喷灌机喷灌;输水方式采用管道输水。本文主要讨论在现场环境中采用何种扬水泵站布置形式, 能够获得更好的技术经济指标和安全运行效果。
3.1 灌溉泵站边界条件
(1) 水源:卡潘达水库取水。
(2) 输水管道:由水库将水输入灌溉区的输水管道, 采用地埋式钢管, 共长3 859m, 管径800mm。
(3) 取水点条件:根据灌溉地位置, 选择出最有利于设置泵站的位置, 确定的位置的基本条件是:取水点及其周边为出露基岩, 岩性为砾岩, 且为微分化岩;最低水位时水面线到岸边距离450m。
(4) 泵站采用一级扬水, 采用4台水泵 (两用两备) , 全年工作。
3.2 方案拟定
针对本工程的具体情况及特点, 参考类似工程的经验, 拟定了两种泵站布置方案, 即浮船式泵站和竖井式固定泵站。
(1) 方案一:浮船式泵站。采用浮船式泵站, 即将泵站机组设备及其控制设备设置在浮船之上, 将浮船置于深水区, 采用一组浮箱将输水管道托于水面之上, 管道间采用球形金属补偿器连接, 形成柔性连接管道, 浮船及浮箱采用锚链将其限制在一定的活动范围之内。浮动输水管道再于岸边的固定管道连接, 在浮箱上设置人行桥, 构成了一座完整的浮动式泵站 (见图1) 。
本项目选用的是江苏河海给排水成套设备有限公司制造的模块化多级浮动泵站, 灌溉泵站的载体就是浮船及其船体, 包括取水口至岸边的所有机械设备及电气设备, 主要由浮船船体、托管箱、人行栈桥、球型密封接头、水泵、电机、各类控制阀、起吊设施、浮船泵房、水泵软启动柜、高压进线柜、PLC柜、低压配电箱、直流屏、岸上箱变室、工作艇、救生系统、消防系统、拦污设施、舾装设施等构成。
(2) 方案二:竖井式固定泵站。采用竖井式固定泵站, 即在深水区设置进水塔, 保证低水位时的引水要求;在进水塔与岸边之间设置栈桥, 为进水塔提供交通条件;在进水塔与岸边之间开挖引水隧洞, 并在岸边设置一眼竖井, 与隧洞末端联通, 构成引水通道;利用竖井设置级泵站, 泵站出水管与地埋管道连接, 构成了一座完整的固定式泵站。
本项目固定式竖井泵站方案由进水塔、栈桥、引水隧洞和取水竖井组成, 其中进水塔布置在水库的深水区, 距水库岸边400m, 塔身总高度49.75m, 进水塔进口处设置有两孔进水闸和两孔检修闸, 进水塔后接引水隧洞;栈桥为钢筋混凝土排架, 梁板桥结构, 长度394.2m;引水隧洞设计总长度为450m, 横断面采用城门洞形式;在放水隧洞的末端设置一口圆形取水竖井, 竖井直径3m, 采用30cm厚钢筋混凝土衬砌。竖井与隧洞相通。
3.3 方案比选研究
3.3.1 固定式泵站存在的主要问题
采用竖井式固定泵站, 进水塔施工须先建设围堰, 将围堰区域内的水全部抽干, 在进行清基浇筑, 同时开挖隧洞, 主要缺点如下。
(1) 围堰施工周期长, 工作量大, 费用高。
(2) 受水库水位涨落的影响, 低水位期, 限制着进水塔, 栈桥和隧洞的施工期。
(3) 泵站取水口设置在水库最低水位以下, 施工中需增加排水费用, 运行中取出的是底层的原水, 泥沙含量较高。
(4) 进水设备一直沉在水底, 如遇污物堵塞, 不易发现和很难清理。
(5) 泵站建设时对环境影响大, 安全系数低。
为了克服上述缺点, 近年来, 根据不同取水要求, 结合各地实际情况, 一些泵站设备企业专门研发了各类特种汲水泵站, 其中浮船式泵站就是比较典型的一种。
3.3.2 浮船式泵站主要优势
浮船式泵站以其建站简单方便、周期短、造价低、取水效率高、水质好、安全可靠、不受水位涨落变化等因素的影响, 比较成功的应用在城市供水、农业灌溉等取水工程中。适用条件为最高水位和最低水位落差大于40m, 岸坡较平坦, 取水口离岸边距离大于40m。其主要优势如下。
(1) 浮船采用工厂化生产, 分段组装, 形成多个浮仓, 既有利于运输, 也有利于浮船的安全运行, 在一仓进水后仍能保持正常运行。
(2) 由于采用工厂化制作, 现场安装的方式, 施工完全在旱地进行, 施工条件好, 施工周期也短。
(3) 由于不再进行围堰、基坑开挖、隧洞开挖和混凝土浇筑等工作, 工程造价较低。
(4) 浮动泵站随着水位涨落而自动升降, 水泵与吸水口的位置始终保持不变, 水泵吸水口一直保持在液面以下1~2 m的位置, 取出的水泥砂含量低, 污物减少。
(5) 由于基本没有土建工程, 对周边环境影响小。
成功的案例有:伊拉克华事德电厂、根廷火地岛电力化工厂、缅甸达贡山镍业集团、黄河水权转换工程、鄂尔多斯水利局农田灌溉工程、湖南宁乡水库取水工程等。
3.3.3 经济性比较
从投资方面看, 浮船式泵站比竖井式固定泵站投资少很多, 可节省投资30%。结合本工程的具体情况及特点, 经过综合考虑, 实施选择了浮船式泵站方案。
其他方面比较见表1。
3.4 比选结论
根据以上对两方案的叙述可以看出, 其优点、缺点是明显的。
(1) 浮船泵站主要优点投资低, 施工便利, 外界自然因素的影响较小;缺点就泵船和管道接头日常运行管理的要求较高。
(2) 地下固定泵站主要优点就是引水保证率相对较高, 运行可靠, 管理简单;缺点就是闸门和隧洞检修维修困难, 水力条件差, 投资相对高。
(3) 地下固定泵站较浮船泵站的建设内容、工程量相比, 多出许多, 而且施工难度大, 工期长, 运行条件受照明、通风、排水、垂直交通的影响。
4 建成后运行效果及经验教训
本文所述的浮船式泵站采用浮船为载体, 其建筑面积259.44m2。出水管采用一根DN700的钢管, 长4502m, 布设在水面上。
浮船泵站及配套设施主要建设参数情况详见表2。
浮船式泵站经过一年共3 500台时的运行考验, 证明各项性能符合要求, 达到比较理想的应用效果。这些成功的经验对于以后在非洲其他农业灌溉项目中推广应用浮船泵站有很好的借鉴作用。
本项目采用浮船泵站在农业灌溉工程中提水的成功经验, 使得当地有几处原计划用固定泵站的灌溉泵站, 已经决定用浮船泵站取代。
当然, 浮船泵站运行环境, 如水位的频繁变化, 造成水泵出水量、管道内压交替变化, 加之在建设初期水泵电机启动采用软启动, 运行工况稳定性较差, 从而建设中也有一些经验教训。
(1) 管理不便。为了改善浮船运行工况, 在水位变化很大时, 需要适时调整出水管路高度, 每次调整时都在半天以上;为了启动水泵, 人员需要在岸、船之间往返, 比较麻烦。
(2) 运行费用增加。管理上的不便利, 加之输电线路、变压器及浮船等均需要有人看护, 增加了泵站运行成本, 包括电费和日常维修费用等。
(3) 运行会导致船体附近局部水流紊乱, 但在可控范围内, 在水面较宽的区域, 对环境影响不大, 和泵站经济效益相比, 可以忽略不计。
以上诸类情况, 后期通过改原来软启动为变频柜控制、辅以稳压阀解决后, 通过实践检验, 运行正常, 效果很好。
5 结语
浮船泵站在国内应用很多, 但在非洲农业灌溉工程中应用运用较少。由于其具备适应水位变化频繁、变幅大、取水点距岸边远等情况, 投资较少、施工简单、安装便利、变动站体位置灵活、对环境影响小等优点, 可以广泛的运用与非洲农业开发、城市供水、厂矿供水等项目中。
浮船泵站作为固定泵站的一种补充, 对农作物应急抗旱的优点十分明显。结合现有情况, 笔者认为在非洲推广浮船泵站主要考虑以下两个方面。
一是在一些大的河流、水库以提水为主的农业开发项目的灌溉工程, 适宜推广浮船泵站。
二是对于灌溉区域靠近水源, 但面积不大, 零散分布区域, 通过浮船泵站机动灵活的特点, 来解决旱季灌溉问题。
参考文献
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