灌溉泵站设计

某灌溉泵站设计

一基本设计资料

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，拟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、谷子和棉花等。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75%的灌溉制度。其设计毛灌水率如表1所示。

表1 设计年内毛灌水率

2 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。

站址附近的地下水位多年平均在307.2m左右（系黄海高程）。

3 气象资料

夏季多年平均旬最高气温34℃，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℃，最大冻土深度为o.44m。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527.4l kJ／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，是规划灌区的水源，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2 湖泊月平均水位（保证率为75%）

位达3l2.5m，夏季多年旬平均最高水温为23℃。

5 其它

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。

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。

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、石、砂、瓦、木材等建筑用材。

根据机电设备的运行特性，每天按20h运行设计。

6 要求

完成泵站设计中初设阶段的部分内容，成果包括设计图纸和设计说明书。

（1）图纸

1）枢纽平面布置图（绘制在地形图上）

2）泵房平面图，泵房纵、横剖面图。

（2）设计说明书

1）概述建站目的，设计任务，资料分析，设计所依据的规范和标准。

2）机电设备选择的依据和计算。

3）泵站各建筑物的型式、结构选择的依据、计算结果及其草图。

4）泵房尺寸拟定的依据和设备布置的说明。

5）验证机组选择的合理性，并说明其在使用中应注意的问题。

6）必要的附图、附表、参考文献。

（3）枢纽中心线

因所给资料不足，无法知道控制区面积如何，但是根据资料可知，该地区高差不大，总体呈上升趋势，没有坡升坡降的情况，于是拟定采用单站集中控制方式。同时，采用正向进水、正向出水的建筑物布置型式。初步拟定枢纽中心线。拟定情况如图2所示（在原地

形图的基础上绘制）。

图2 枢纽中心线布置图

二泵站设计

1 泵站主要设计参数

（1）设计水位

出水池水位327.0米，水源设计最低水位308.8米，5年一遇的旬平均最高水位312.5米。

（2）泵站设计流量：

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。

1) 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)。

2) 每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％)，以便渠道流量比较平稳，泵站机组利用率较高。

3) 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

20~351/（s·干亩)之间。

图3 灌水率图

（3）按每天开机19小时，将修正后的毛灌水率换算成机灌灌水率。

公式为q

机= q

设

*24/ t

机

式中 q

机

——修正后的设计毛灌水率．1／(s·千亩)；

t

机

——机组每天开机的小时数。

表3 设计年内毛灌水率

图4 机灌灌水率图

（4）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

Q设= q

max机

ω/ 渠系

式中 q max 机——修正后的最大灌水率．l/(s ·千亩)； ω——设计的灌溉面积．千亩； η渠系——渠系水利用系数（%）。

Q 设=38.84*67/0.65=4003.5l/s

2 泵站设计扬程估算

（1） 泵站设计的水源水位；

最高水位；313.2； 最低水位；308.9； 设计水位；312.5；

最低运行水位；灌溉保证率为90%时，灌溉期间旬平均最低水位为308.8。

出水池按最低要求327m 设计净扬程；327-312.5=14.5m 最高净扬程；327-308.8=18.2m 最低净扬程；327-313.2=13.8m

（2） 计算平均实际扬程，公式为

式中 H 实i ——相应时段t i 时的出水池水位与进水池水位之差，m ； Q i ——相应时段t i 时的泵站供水流量，1/s ，； t i ——不同灌溉时段的泵站工作天数，天。 表4 实际扬程计算表

出水池按最低要求327m 。

∑∑=

i

i i

i t

Q t Q H H i 实实

=17.636m

（3）确定水泵的设计扬程，公式为：

H

设= 实

H+∑Δh损≈（1+k）

实

H

式中Δh

损

——管路沿程和局部水头损失。m；

K——管路水头损失占平均实际扬程的百分比，其值可按表课本5-2初定。取k=20%

H

设=

实

H+∑Δh损≈（1+k）

实

H=21.163m

3 初步选泵

(1) 水泵选型的原则。具体如下。

1) 在设计扬程下，能满足设计流量的要求，

2) 当实际扬程变化时，水泵能在高效区内工作，

3) 在能够适应灌溉流量变化的前提下，尽量选用较大的水泵，以减少台数，节省基建、维修费用。另外大泵的效率较高。

4) 在一个泵站中，尽可能选用同型号的水泵。

5) 如进水池的水位变化幅度较小时、优先选用卧式机组。

6) 在满足流量和扬程的前提下，尽量选用吸水性能好的水泵。

(2) 主泵类型的选择。

因为此泵站的设计扬程为 21.163m ，设计流量为 4003.5l/s 查《水泵站设计示例与习题》中的水泵性能表得种泵型均符合扬程要求，作为比较方案，进行经济性能等方面的优选。其性能如表所示：

表5 泵型方案性能

(3) 确定主泵台数

有关系式

d

Q

Q

i=

泵

，可据此确定两种泵型所需的台数。

型泵

d

Q

Q

i=

泵

台，取台。

型泵

d

Q

Q

i=

泵

台，取台。

(4) 拟合流量过程曲线

按选定的水泵型号和台数，在流量过程线上拟合，当选择水泵型台数为时，拟合