【灌溉系统】-灌溉泵站设计

灌溉泵站设计灌溉泵站设计[水泵及水泵站课程设计[水泵及水泵站课程设计]四川大学课程设计报告题 目专 业班 级学 号姓 名指导教师

灌溉泵站设计水利水电学院二〇一四年十二月0目录一、工程概况 2基本情况 2地质及水文地质资料 2气象资料 2水源 3干渠参数 3其它 3二、泵站规划 4泵房位置的初步选择 4泵房位置初步选择的对比 4三、泵站设计参数确定 5设计流量的计算 5设计扬程的计算 6四、水泵初选 7单泵流量计算 7初选水泵 8五、选择进出水管道 9六、确定泵房类型 10七、机组布置形式及泵房尺寸确定 11机组布置形式 11泵房尺寸确定 11八、出水管道布置 11九、选择泵房辅助设备 12起重设备示意 13十、进出水建筑物的布置及设计 14进水建筑物 14出水建筑物 14十一、水泵安装高程的确定 15十二、水泵工况点的校核 16十三、终选水泵及动力机 18十四、投资概算 20十五、参考文献 211一、工程概况基本情况本区地势较高，历年旱情比较严重，粮食产量低。根据规划，拟从附近河流中扬水灌溉该区的（5.3+4）5.7万亩农田，使之达到高产稳产的目的。机电扬水灌区内主要作物有小麦、玉米，其中小麦占灌区面积70%，玉米占30%。灌区缺少灌溉制度，现参考附近老灌区的灌水经验，拟定出本灌区灌溉保证率为95%的灌溉制度。其设计灌水率如表1所示：作物灌水定额（m3/hm作物灌水定额（m3/hm2）灌水时间（日/月）始终中间日小麦75017/527/522/5灌水延续时间（d）10灌水率（m3/s·100hm2）0.060890012/721/716/7100.0729玉米10501/810/85/8100.0365地质及水文地质资料根据可能选择的站址，布置6个钻孔。由地质柱状图明显的看出，3米以内表土主要是粘壤土，经土工试验，得到的有关物理指标为粘壤土的内摩擦角φ=35°，承载力为200kN/m2，地下水埋深3.5m左右。气象资料夏季多年平均旬最高气温3524m，降雨年内分配极不均匀，每年8980%以上。年200-8。平均年地面温度为15℃，平均年日照时数为2600.4h。累积年平均辐射总量为527.4lkJ/cm，平均日照百分率为59。热量和积温都比较丰富，能满足一年两熟作物生长的需要。2水源灌区南有一河流，是规划灌区的水源，其水量充沛。灌溉保证率为95％时的河流月平均水位如表2所示。表2 月平均水位月123456天数312831303130水位（m）503.8503.8503.9504.6504.8504.8月789101112天数313130313031水位（m）504.4504.3504.5504.1503.9503.8干渠参数根据规划，泵站出水池接灌区干渠，底坡i=1/4000，干渠长3500m，渠尾处530mm=1.25n=0.0250.3m，设有过12座，水头损失分别为（=0.15m,=0.1m）20℃。其它10kV33元/m3，0.3元/7.85T/m35000元/T。H （m）净H （m）净<200D（mm）250~300>350占H 的%净<1030~5020~4010~2510~30>3020~4010~3015~3010~205~153~103二、泵站规划泵房位置的初步选择对于站址的选择要考虑的因素主要有地形、输水距离、输电线路长度，材料设备运输距离，以及是否设置专门建筑物等。从地形图可以看出，干渠位置与河流走向基本平行且河流顺直，西边等高线密集且分布不均，地形坡度变化大，泵房填挖方量大，镇墩和支墩设置复杂，出水管线布置相对困难，边坡稳定性也最差；中部和东边等高线分布相对均匀，且公路在靠近东边，水流方向自东向西。此外，西边干渠与河流水平距离最远，出水管线相对其他位置都长，会增加管线投资；同时其距离公路较远，施工困难，占地较多，材料运输成本较多。泵房位置初步选择的对比21（泵房及管线位置示意图）所示。2种设计方案的比较如下：泵房位置方案比较比较因素比较因素12等高线分布密集且分布不均稀疏、均匀输电线路长度远近距公路距离远近站址坡度（填挖方量）大小施工难度总体比较难度大难度小表格可以看出，案2更适合，故方案2作为设计方案。4三、泵站设计参数确定计参数确定之前，应该确定灌溉面积。其中由工程概况可知总的灌溉面积为.5.7=38（100hm，其中小麦占灌区面积70，玉米占30。小麦：38*70%=26.（100hm38*30%=11.100hm。设计流量的计算给定的设计灌水率如下表：作物灌水定额作物灌水定额（m3/hm2）灌水时间（日/月）始终中间日小麦75017/527/522/5灌水延续时间（d）10灌水率（m3/s·100hm2）0.060890012/721/716/7100.0729玉米10501/810/85/8100.0365根据该表绘出初步灌水率图经过修正后得到修正后的灌水率（需要满足灌水率图修正应遵循的原则）如下：作物灌水定额作物灌水定额（m3/hm2）灌水时间（日/月）始终中间日小麦75017/525/521/5灌水延续时间（d）10灌水率（m3/s·100hm2）0.060590012/724/718/7120.0605玉米10501/87/84/860.0605确定了设计灌水率后，可按下式计算灌溉设计流量：Q=qA/η式中，Q为灌溉设计流量，m3/；q（m3/）/100hm；A为泵站为灌溉水利用系数，为渠系水利用系数和田间水利5[水泵及水泵站课程设计]5.7万亩时渠系0.65；旱作灌区田间水利用系数设计值不应低于0.90；水稻灌0.955.3万亩，渠系水利0.650.95。计算结果如下：因此，Q设=3.46m3/s设计扬程的计算根据规划，泵站出水池接灌区干渠，干渠长3500m，渠尾处渠底高程（518+尾数i=1/4000m=1.25n=0.02512（=0.15m,20℃。渠尾处渠底高程：H=518+8*1.5=530m出水池高程：H出水池=530+i*3500+0.15+0.1*2=522.8+1/4000*3500=531.225mH532.3m。灌区的水源河流月平均水位如表所示：月123456天数312831303130水位（m）503.8503.8503.9504.6504.8504.8月7896101112[水泵及水泵站课程设计]天数313130313031水位（m）504.4504.3504.5504.1503.9503.8578月这三个月中，河流最低水位为504.3m，即进水口水面高程为设计水位：H进=504.3mH （m）

H静=H出-H进=28m直径D（mm）净 <200

250~300

>350占H 的%净<1010~30>30

30~5020~4010~30

20~4015~3010~20

10~255~153~10由水头损失估算取值表可得，在泵站设计流量较大，管径应该在350mm以上，H10~30mH15%进行计算。设计扬程为：H设=（H出-H进）*（1+15%）=28*1.15=32.2m四、水泵初选单泵流量计算泵站设计流量为：Q=3.46m3/s=12456设=32.2m。考虑安3~5台水泵，则安装台数和单泵流量关系如下图所示：7[水泵及水泵站课程设计]初选水泵3DH800-5500-32，4600S32，524sh-13。三种泵型参数如下表所示：4台时，流量和扬程更接近水泵工作效率最高时的流量和扬600S325600S32型泵，600S32型单级双吸离心泵的外形及其尺寸如下：8[水泵及水泵站课程设计]型号600S-32

外形尺寸（mm）L2029L11085L21100L2029L11085L21100L3900B1800B1800B21300B31000外形尺寸（mm） 进口法兰尺寸（mm）HH1H2H3n-ΦdDN1D01D117069505326634-41600725780出口法兰尺寸（mm）

DN2 D02 D2 n2-Φd2400 515 565 16-25相配套的动力机选择如下：整台机组尺寸如下：mm3920

mm1800

mm1710五、选择进出水管道由经验公式可知：当Q＞129m³ /h时 DQVQ/πD22此处的流量为所以D=641mm经过公式2D=700mm计算。9

验算符合经济流[水泵及水泵站课程设计]钢管最小厚度由经验公式

1 D130 =700/130=5.4mm《中国灌排设备手册》选用厚度为=10.8mm 钢管重量173.9kg/m.六、确定泵房类型根据工程的概况可知泵房由河流取水，泵房条件宜采用固定式泵房。然而固定式泵房又有分基型、干室型、湿室型、块基型4种。根据初步比较选分基型和干室型两种类型。对两者泵房的比较如下：分基型的特点如下：没有水下结构和每套水泵机组均有各自单独的基础，并且与泵房墙基础分离。该泵房结构简单，施工方便容易，造价低廉，它适用于：泵站流量不大的中小型卧式水泵机组；泵站工作期间，水源或进水池变幅小于水泵的有效吸上高度；建站处地基比较稳定。干室型的特点如下：适用于于流量较大的水泵，由于水泵机组的重量较大，为了按照两种泵房的特点及其使用条件，该泵站流量较大，选择干室型比较适合。在干室型泵房中又有矩形、圆形等泵房型式。该地区水位变化不大，平面面积较大，地下埋深较浅，故该泵站选择矩形干室型泵房，工艺布置比较方便，建筑面积能合理利用以及便于利用标准的建筑结构和起重设备。10[水泵及水泵站课程设计]七、机组布置形式及泵房尺寸确定机组布置形式由工程概况可知，对于泵房的面积并没有什么特别的要求，而且根据设计总共只5（连同备用水泵泵房尺寸确定已知初选机组尺寸（，取值为4m长，机组宽度取2m长，在两个机组直接设置1m宽的间隔，在横向上设置1.5m宽的走道，1.5m27m长，8m宽。但对于泵房来说3m宽，同时设3m30m。八、出水管道布置泵房外出水管的布置，应根据泵站总体布置要求，结合地形、地质条件确定100m，根据技术经济原则，当100m时，宜采用单机单管出水方式。水管的铺设方式通常分为明11[水泵及水泵站课程设计]式铺设和暗式埋设两种。明式铺设便于检修、养护，但造价高，管内无水期间管。而暗式埋设分为有垫层和无垫层两1400mm的连续焊接钢管的。两镇墩间设置伸缩节，支墩。九、选择泵房辅助设备首先充水设备当泵的安装高度高于进水池水位时，即为吸上时，泵启动前必须排气充水。考虑到管理方便，本设计采用真空泵充水。起重设备；泵房中，水泵、电动机、阀门及管道等设备的安装和检修，都需要用到起重设备。该泵站水泵有2400kg3000kg2%12[水泵及水泵站课程设计]有利用通风采光。一侧式布置是在泵房一侧建配电间或副厂房。这种布置形式的优点是当机组台数较多时，有利于监视机组的运行。该泵房跨度较大，配电设备不易再使用一侧式布置，因为泵址处地势较平坦，故采用一端式布置。起重设备示意其中：h1————为车厢离地板高度1.2mh2————为垫块高0.2mh3————为最高设备高度1.8mh4————为捆扎长度采用刚性吊具取0.3mh5————为吊钩到轨道面距离1.1m13[水泵及水泵站课程设计[水泵及水泵站课程设计]1.2+0.2+1.8+0.3+1.2=4.7m。十、进出水建筑物的布置及设计进水建筑物泵站与水源间常常设置引水建筑物，水从水源引至泵站的前池和进水池或者直接引向水泵进口，以保证水泵的正常安全运行等方面都有密切关系。引水建筑物的主要结构形式有：管式、涵洞式、和明渠式。该泵站的地形条件比较适合用明渠引水。1前池前池是连接引渠和进水池的建筑物。前池的形状和尺寸，不仅会影响水流流态，而且对泵站工程的投资和运行管理带来很大影响。该工程中前池设置为矩形进口，底宽为82进水池泵站中专门为水泵或其吸水管道抽水而修建的水池称为进水池。为了保证水泵有良好的吸水条件，要求进水池中水流平稳，即流速分布均匀，无漩涡，也无回流，否则不仅会降低吸水效率，甚至引起水泵汽蚀，机组振动而无法工作。进24m。出水建筑物（1）出水管道14出水管道又称压力管道，是组成泵站的重要建筑物之一，为保证泵站安全、经济运行，出水管道必须满足下列条件：管道引起的能量损耗及投资最小；保证管道稳定；保证管道本身及其接头处的强度和密封性能；在向管道内充水或泄空过程中保证空气能自由地排出或进入；能够在检修时放空管道；当管道突然破裂后保证泵房的安全，出水管出流方式为虹吸式出流。（2）出水池出水池是衔接出水管路与灌溉（或排水）干渠（或容泄区）的建筑物。其主要作用是：消除管中出流的余能，并使之平顺地流入干渠或容泄区；防止机组停止运行或管道破坏后，干渠或容泄区中的水通过水泵和出水管倒流；汇集出水管道的出流或向几条干渠分流。出水池主要起消能稳流作用，因此，出水池的布置应满足下列要求：池内水流顺畅、稳定，水力损失小。出水池池中流速不应超过2.0十一、水泵安装高程的确定安装高程计算，600S-32型水泵吸上高度Hs=2.5m，因为进出水池均与大气相H接，所以 S

Hg

+V2+h2g w

因进水管较短，沿程损失忽略不计，以局部损失为主。15[水泵及水泵站课程设计]H=*v2j 2g0.29v2=v=Q/A=2.56m/s2g 0.33mhw=(0.31+0.29)*0.33=0.2m所以Hg=2.5-0.33-0.2=1.97m，水流从引水渠经前池进入进水池水位下降值故取为0.2m。在最低水位时，水泵基准面安装高程为504.3-0.2+1.97=506.7m。由于泵房为干室型，机组安装在第一层，故水泵基准面取与最低水位以齐平，即504.3m。十二、水泵工况点的校核根据《中国灌排设备手册如下表流量/扬程Q（m³s）05001000150020002500300035004000D=500mmH（m）363635343228242112D=540mm扬程H（m）444443424036322820水泵装置需要扬程计算16[水泵及水泵站课程设计]H H +hR st wH =H H

l*v2

Q2V2

Q2=（

l +

）Q2w f j

d*2g 2g d*2g*A2

2g*A2H R

+（

l +d*2g*A2

2g*A2

）Q26 r3 4 5Hst=531.3-504.3=28m当取0.2L为管长取65为管径0.7m 为管道横断面面积0.385㎡，g为重力加速度取9.8进水口局部损失系数为1=0.30弯曲段损失系数（管道共三个弯曲段）为2=0.31闸阀局部损失系数（管道共三个闸阀）取为 =3.0水泵局部损失系数取=5.0渐变管损失系数 =0.08出水口局部损失系数=0.56 r3 4 5得水泵性能曲线Q-H,Q-Hr数据如下流量m³/s00.140.280.420.560.690.830.971.11（D=500mm）363635343228242112（D=540mm）444443424036322820装置需要扬程曲线28.0028.3729.4931.3533.9637.3141.4046.2451.83由实际比较得到若水泵叶轮直径为540mm时在高效区，则水泵满足在两种叶轮D=540mm的情况：17[水泵及水泵站课程设计]600S-32型泵（540mm）得到该工作点在高效区内。十三、终选水泵及动力机通过校核显示选择的5台600S3（包括一台备用泵，动力机选型JS-1410-。十四、投资概算1600S-32510万元（600S-32，共需50万元。2、JS-1410-6513000.65万元。3、10kv电压变压器一台，需20000元。465m700mm10.8mm173.9kg/m，需556517.5kg0.36520.6万元。18[水泵及水泵站课程设计[水泵及水泵站课程设计]5、引水明渠、前池、进水池、出水池、泵房土方开挖量为5000方，土方开挖单价34 元，共需17万元。61000方。单价250元，25万元。7、配电盘一台，需4000元。投资概算表名称数量 单价（万元）总价（万元）600S-32型水泵5台 1050JS-147-6型动力机5台 0.130.6510kv电压变压器1台 200002.0出水管道（钢管）56.5吨 0.36520.6土方开挖量5000方 3417混凝土方量1000方 25025配电盘1台 40000.4其他门、窗、护坡、电缆8.0总计123.65十五、参考文献【1】吴持恭主编；水力学与山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学）编.水力学.上册.高等教育出版社，2008.1【2】中国灌排设备手册/《中国灌排设备手册》编辑部编.-北京：中国水利水电出版社，1999【3】水泵及水泵站/刘竹溪，刘景植主编.—4版.—北京：中国水利水电出版社，192009.11（2014.6重印）【】水电站建筑物2版—2007【】水工建筑物陈德亮主编.—5版200（2014.6重印）20一、项目区概况新疆某县全县农业需水量为42,374.42万m3，工业需水量为1,460万m3，生活需水量为570.03万m3，发展节水灌溉面积3.97万亩。该县所处地理位置，是较为典型的大陆性气候，虽然水土资源丰富，但由于气侯干燥，地下水位高，灌溉排水不畅，蒸发量大，土壤盐渍化严重。另外，该县各灌区末级渠系防渗率低，田间配套工程进展缓慢，渗漏损失严重，水利用率低，灌溉技术落后，造成水资源浪费，水量在田间损失大。因此，有必要实施农田水利节水灌溉工程建设，提高灌溉水利用率，推动当地农业可持续发展进程。二、工程设计方案1．水源工程设计（1）引水渠设计1）项目区渠系经过多年运行已形成相应的渠系配套系统，渠线基本合理，从安全、经济、合理、便捷的角度考虑，本次设计改造的渠线基本沿原渠线或现场踏勘按最合理路线选取。2）纵断面设计主要根据实地放线资料及渠道沿线地形，在保证渠道不发生冲刷破坏的前提下增大流速，减小渠道设计断面，降低工程造价。根据实际测量及成型渠道纵坡，设计渠道纵坡基本与原渠道纵坡保持一致。渠道横断面采用“U”型预制砼板衬砌，圆弧半径0.5m，口宽0.119m，渠深0.82m，板厚0.045m，底部设0.5m厚天然砂砾石防冻垫层。3）综合浆砌石、干砌石、干砌石灌浆、现浇砼板、预制砼板、塑膜防渗、复合土工膜防渗等形式的优缺点，结合该工程项目的实际地质条件，本次设计渠道衬砌选择预制砼板衬砌为主要形式。（2）沉砂池工程设计项目区以渠道水为水源，洪水期水流浑浊，含有大量的泥沙，应设置沉砂池，并兼作蓄水调节池。设计沉沙池为梯型断面条形渠，沉砂池由引水渠、拦污栅、分水闸、滤水墙和吸水池组成，其中滤水墙采用钢筋混凝土结构，采用C20F150现浇砼。2．节水灌溉系统布置（1）首部枢纽首部枢纽布置在泵房内，水源首部由卧式离心泵、砂石+网式过滤器、逆止阀、控制阀、水表、压力表、进排气阀等组成；（2）为使灌溉系统安全稳定的运行，在各级管路凸起处安装进气阀，以防管路产生负压，并及时排除空气，保障供水。在管路的低处设泄水井，泄水防冻；（3）为方便管道安装和检修，干管、分干管主要沿现状道路或林带铺设，干管、分干管采用PVC-U管，管道承压0.4MPa，连接方式采用胶粘或承插连接方式；（4）支管采用0.25MPaDe90Pe软带，PE软带安装垂直分干管，连接方式采用专用PE管件连接；（5）毛管采用φ16单翼迷宫式滴灌带，滴灌带铺设间距为1.0m，滴头间距0.3m，灌水器额定流量q=2.0L/h，额定工作压力10m。3．田间工程设计（1）设计基本参数1）灌水器的布置本次灌溉工程涉及地块面积3.0031万亩，共计30个滴灌系统，种植作物辣椒和工业番茄，辣椒和工业番茄的种植模式均为宽窄行（0.4m+0.6m）*株距0.3m