某灌溉泵站设计

一、水泵站课程设计任务和目的

1、设计任务某灌溉泵站设计

2、设计目的

（1）加深学生对课程基本概念、理论、方法及课程结构体系的理解和融会贯通，培养其综合运用所学课程知识解决实际工程技术问题的能力。

（2）让学生了解和掌握泵站工程设计的基本环节、内容、方法、步骤和要求，受到工程设计方法的初步训练和创新意识的培养。

（3）实现对学生的运算、绘图、查阅资料和手册、使用规范和标准、计算机应用的基本技能的训练和求真务实科学素质的培养。

二．设计所依据的规范和标准《给水排水设计手册——常用设备》《给水排水设计手册——器材与装置》

《S 型单机双吸水泵》

《交流同步、异步电机》

《泵站设计与规范》

三.设计基本资料

1、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，你从附近湖中扬水灌溉该区的6.7 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、骨子和棉花等。管区缺少灌溉制度，现参考附近老灌区的灌水经

验，制定出本灌区灌溉保证率为75 %的灌溉制度。其设计毛灌水率如表1所列

表1.1 设计年内毛灌水率

灌水时间（日、月）1/3~15/4 1 6/4~1 0/6 11/6~30/7 1/9~30/9 15/11~10/12

灌水率〔l/s?千亩〕30.00 22.00 16.50 22.50 30.75

1/500 的站地地形图（从略）。

2、地址及水文地质资料

根据可能选择的站址，布置6 各钻孔。由地质柱状图明显看出，3m 以内表土主要是粘壤土，经土工试验，得到有关物理指标为粘壤土的内摩擦角°承载力为200kN/ 。站址附近的地下水位多年平均在307.2m 左右。

3、气象资料

夏季多年平均旬最高气温为34 C,春、秋季干旱少雨，年平均降雨量为524mm ,降雨年内分配极不均匀，每年7、8、9 月的降雨量占全年降雨量的80%以上。年平均无霜期为200 天左右，多年平均最低气温为-8 C,最大冻土深度为0.44m，平均年地面温度为15 C，平均年日照时数为2600.4h。累计年平均辐射总量为527.4KJ/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。

4、水源

灌区西北有一湖泊，使规划灌区的水源，其水量充沛。灌溉保证率为75% 时的湖泊月平均水位如表2 所

示

表1.2 湖泊月平均水位（保证率75%）

灌溉保证率为90%时，灌溉期间旬平均最低水位为308.8m ，5 年一遇的旬平均最高水位达312.5m，夏季多年旬平均最高水温为23 C。

5、根据规划，为保证扬水后自流灌溉，出水池水位均不应低于327m。

6、站址附近有6.3 kv 高压电力线通过，已经有关部门批准，可供泵站使用。

7、该地区劳动力充足，交通方便，除水泥、金属材料以及泵站建设中所需的特殊材料外，当地可提供砖、瓦、石、砂、木材等建筑用材。

8、根据机电设备的运行特性，每天按20h 运行计算。

四.站址选择及建筑物总体布置方案

1 、站址选择

站址选择要有利于控制全灌区的面积，便于泵站枢纽的总体布置，渠站能相互结合，工程量小，安全可靠，能适时适量的取水。选择的依据如下：水源：对于从湖泊取水的泵站，应选择河床及堤岸稳定，流量有保证，水位变幅小，有利于防洪、防沙、防冰及防污的湖段。

地形：为了便于泵站建筑物的布置，站址处的地形应该比较开阔，同时应具有与泵站扬程相适宜的地形高差和岸坡，还要有较好的通风采光条件，土石开挖工程量小，便于安排施工和以后扩建的可能性等因素。

地质：泵站建筑物应处在岩石坚实、承载力强、渗透性弱、地下水位深的地基上，对于建在软基上的泵站，应考虑可能存在的淤泥、流沙、湿陷及膨胀土等不稳定的情况，在不可避免时，应制定相应的地基处理方案及加固措施。

电源交通及其他：视泵站规模的大小兼顾动力电源的来源及输变电工程的造价，以求尽量减少输电线路的长度。要有利于与外部公路交通的衔接，以便于机电设备和施工物料的运送，条件许可时，尽可能使泵站邻近村镇或居民点，同时尽可能考虑少占耕地并与周围自然环境相协调。

站址选择及建筑物总体布置方案见《泵站建筑物总体布置图》

五.泵站设计流量和设计扬程的确定

1、泵站设计流量的确定

（1）灌水率图的修正为了便于选择同型号水泵，按以下原则将灌水率图修正成等阶梯形状，具体如下：灌水日期的移动或者灌水时间的变动，不应影响作物的正常需水（变动天数不超过2~3 天）。

各次灌水的灌水率数值不应相差太大（最小灌水率不应小于最大值的40% ），以使渠道流量比较平稳，泵站机组利用率较高。

修正后的灌水率应适应我国目前的管理水平，对旱作灌区，一般的灌水率在20~35 1/ （s?千亩）之间。

（2）设计年内毛灌水率阶梯图，如下图所示：

（2）修正后的年内灌水率等阶梯图如下所示：

修正后设计年内灌水率（表1）

灌水阶段1 2 3 4

灌水时间（日、月）16/4~28/7 1/3~15/4 15/11~11/12 1/9~23/9

灌水率〔l/s?千亩〕20.00 30.00 30.00 30.00

由于四月中旬一直到七月底都属于连续的灌溉时期，故考虑将二者作为一个整体来考虑，由此把一年分成四个灌溉期。

按每天开机小时数，将修正后的毛灌水率换算成机灌灌水率。绘制机灌灌水率图。

公式为

式中一修正后的设计毛灌水率，l/ （s?千亩）;

— 机组每天开机的小时数。 利用公式求得并列成表：见下表（表 修正后设计年内机灌灌水率 灌水阶段 1 2 3 4 灌水时间（日、月） 16/4~28/7 修正灌水率〔l/s?千亩〕24.00 取灌水率图中之最大的灌水率来计算泵站的设计流量，其计算公式为

式中 一 修正后的最大灌水率，l/ （s?千亩）

― 设计的灌溉面积，千亩 利用公式求得： l/s

即设计泵站流量给为： 2412l/s 。 将其余灌水率对应的流量计算得出列入下表 3，方便选择泵型及泵数。 根据表 2 与出水池最低水位 327m 列表加权法计算，见结果如表 3：

灌水时间 （月 4.16-7.28 3.1-4.15 11.15-12.11 9.1-9.23

灌水天数 104 46 26 23 日平均进水位 m 310.24 309.23 309.4 313.2

出水位 327 327 327 327

H 实16.76

17.77 17.6 13.8

Q 机 1608 2412

2412

2412

H*Q*T 2802808.32 1971617.04 1103731.2 765568.8

Q*T 167232 110952 62712 55476 2、计算平均实际扬程，公式为：

式中 — 相应时段 时的出水池水位与进水池水位之差，

m ；

— 相应时段 时的泵站供水流量， l/s ； —

不同灌溉时段的泵站工作天数，天。

则 =16.77 （ m ）

Hmax=17.77m Hmin=13.8m 3、确定水泵的设计扬程。

初步确定 为（ 5%~10% ） ，计算得： =（ 1.05~1.1 ） ，取 =18. m 。 式中 ——管路沿程损失和局部水头损失， m ；

k ――管路水头损失占平均实际扬程的百分比。

六、水泵选型方案及类型和台数确定

1、水泵选型方案及类型

（1）水泵的选型原则

1） 充分满足灌溉设计保证率下各时期的流量和扬程的要求。

2） 选用性能良好并对泵站流量、扬程变化具有较强适应性与保证性的泵型。 3） 所选水泵在长期运行中平均效率最高。

4） 所选水泵能使之与相联系的泵站建设总投资最省， 且易于施工， 便于运行、 管理和维修。

5） 对于梯级泵站，水泵的型号和台数要满足上下级泵站间流量配合的要求，尽量避免或减少因流量配合 不当而造成下级泵站

的流量不足或流量过大而弃水。

2）

1/3~15/4 15/11~11/12 1/9~23/9

36.00 36.00 36.00