灌排泵站工程规划第七次课 PPT课件

1 泵站工程规划 2 3 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 4 5 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 6 7 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 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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 13 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 14 15 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 16 17 18 19 20 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 21 灌区总净扬程为Hp 总灌溉面积为 总灌溉流量为Q 假设电动机效率 传动效率均为100 p147 22 23 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 24 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 25 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 26 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 27 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 28 29 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 有调蓄河塘的情况下 30 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 31 确定防洪墙顶高程 用于校核工程的安全 32 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 33 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 34 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 35 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 36 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 37 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 38 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 39 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 40 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 41 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 42 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 43 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 44 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 45 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 46 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 47 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 48 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 49 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 50 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少越好 从年运行费用来看 机组设备容量大效率高 机组台数少需要的人员及维修费少从排灌保证性和适应性来看 机组台数多 越容易适应不同时期的不同的灌排要求 调度较灵活 51 泵台数的确定因此根据以上一些特点水泵台数一般为3 9台 流量变化大的泵站 台数宜多 当排水流量为小于4个流量时可以选用2台 当大于4个流量时可以选用3台以上 对于灌溉泵 当流量小于1个流量时用2台 大于时可用3 6台 对于灌排结合的泵站 既要满足排水要求也要满足灌溉要求 52 水泵的结构形式 1 立式泵 要求泵房平面尺寸较小 水泵叶轮通常浸没在水下 启动方便 电动机安装在上层 有利于防潮和通风 但是基础开挖深 对地基要求高 适用于水源变幅较大扬程较高的水泵 卧式 安装的精度要求比立式泵低 便于维修 但是除了贯流式泵外一般启动前要抽气冲水 轴承磨损快 要求的厂房面积大 适用于水源变幅不大的场合斜式 介于两者之间 53 水泵选型的步骤185 1 确定排灌站的设计流量和设计扬程2 以排灌站的设计扬程为依据 从水泵综合型普图中找出几种可以满足设计扬程要求的水泵 根据流量的大小确定台数3 根据选出来的水泵型号拟定管路和附件 并计算其管路损失 初估的时候 可假定管路损失为设计扬程15 20 求出工作点 4 校核工作点是否在高效区以内 如果不在高效区内就考虑水泵或管路及附件是否选择的合适的问题5 校核所选水泵在最大扬程 最小扬程 设计扬程是否超载和气蚀 在设计工况下是不允许超载和气蚀的 不然从新选择管路和附件 54 例题 55 56 镇墩 出水池 灌溉干渠 57 灌溉泵站有引水建筑物的布置形式 这种布置多在湖泊 河流渠道等水源岸边坡度较缓 水源水位变幅不大 且水源与供水点相距较远的场合 在满足引水要求的情况下 为节省费用通常将泵房建在靠近水源点的挖方中 水源变幅较大的时候要设进水闸 58 采用引水暗管的布置 适用于水源水位变幅较大 站址地质较差 不能开挖引水渠 泵房采用沉井的场合 59 无引水建筑物的布置形式 当水源岸边坡度较陡 水位变幅不大 或灌区距水源较近时 常常将泵房与取水建筑物合并 直接建在水源岸边或水源中 泵房本身要挡水 60 在水库中取水的布置形式 从大坝上游取水的形式与有引水 无引水建筑物的布置形式相似 管道直通库中或从底部泄水管引水 泵房不受水库水位影响 61 62 排水泵站枢纽布置 63 排水泵站枢纽布置 提排自排的布置形式分建式 泵房与排水闸分开建造 如图 排水闸是建站前已建的工程 当暴雨来时 北闸关闭 北部高处来水通过自排闸排入河道 同时开启西闸 西部低洼地区的涝水通过排水站排入河道 当自排闸不能自排时 则开启北闸 使北部涝水和西部涝水共同经排水泵排入河道 64 65 66 合建式 排水闸和泵房合建在一起 当内河水位高于外河水位时 开闸排水 当外河水位高于内河水位时候 关闸开机排水 67 68 灌排结合泵站枢纽布置形式 这种泵站在枢纽布置时除了要考虑满足抽水排灌外 还要考虑能否自流排灌和通航 已达到一站多用的目的 一般也分为闸站分建和站闸合建两种 一般情况下 如果提灌 提排 自灌 自排就要配套四座节制闸 提水灌溉 开1 3关2 4提水排涝 开2 4关1 3自流引水 开3 4自流排水 开1