灌溉泵站設計灌溉泵站設計[水泵及水泵站課程設計[水泵及水泵站課程設計]四川大學課程設計報告題 目專 業班 級學 號姓 名指導教師

灌溉泵站設計水利水電學院二〇一四年十二月0目錄一、工程概況 2基本情況 2地質及水文地質資料 2氣象資料 2水源 3干渠參數 3其它 3二、泵站規劃 4泵房位置的初步選擇 4泵房位置初步選擇的對比 4三、泵站設計參數確定 5設計流量的計算 5設計揚程的計算 6四、水泵初選 7單泵流量計算 7初選水泵 8五、選擇進出水管道 9六、確定泵房類型 10七、機組布置形式及泵房尺寸確定 11機組布置形式 11泵房尺寸確定 11八、出水管道布置 11九、選擇泵房輔助設備 12起重設備示意 13十、進出水建筑物的布置及設計 14進水建筑物 14出水建筑物 14十一、水泵安裝高程的確定 15十二、水泵工況點的校核 16十三、終選水泵及動力機 18十四、投資概算 20十五、參考文獻 211一、工程概況基本情況本區地勢較高，歷年旱情比較嚴重，糧食產量低。根據規劃，擬從附近河流中揚水灌溉該區的（5.3+4）5.7萬畝農田，使之達到高產穩產的目的。機電揚水灌區內主要作物有小麥、玉米，其中小麥占灌區面積70%，玉米占30%。灌區缺少灌溉制度，現參考附近老灌區的灌水經驗，擬定出本灌區灌溉保證率為95%的灌溉制度。其設計灌水率如表1所示：作物灌水定額（m3/hm作物灌水定額（m3/hm2）灌水時間（日/月）始終中間日小麥75017/527/522/5灌水延續時間（d）10灌水率（m3/s·100hm2）0.060890012/721/716/7100.0729玉米10501/810/85/8100.0365地質及水文地質資料根據可能選擇的站址，布置6個鉆孔。由地質柱狀圖明顯的看出，3米以內表土主要是粘壤土，經土工試驗，得到的有關物理指標為粘壤土的內摩擦角φ=35°，承載力為200kN/m2，地下水埋深3.5m左右。氣象資料夏季多年平均旬最高氣溫3524m，降雨年內分配極不均勻，每年8980%以上。年200-8。平均年地面溫度為15℃，平均年日照時數為2600.4h。累積年平均輻射總量為527.4lkJ/cm，平均日照百分率為59。熱量和積溫都比較豐富，能滿足一年兩熟作物生長的需要。2水源灌區南有一河流，是規劃灌區的水源，其水量充沛。灌溉保證率為95％時的河流月平均水位如表2所示。表2 月平均水位月123456天數312831303130水位（m）503.8503.8503.9504.6504.8504.8月789101112天數313130313031水位（m）504.4504.3504.5504.1503.9503.8干渠參數根據規劃，泵站出水池接灌區干渠，底坡i=1/4000，干渠長3500m，渠尾處530mm=1.25n=0.0250.3m，設有過12座，水頭損失分別為（=0.15m,=0.1m）20℃。其它10kV33元/m3，0.3元/7.85T/m35000元/T。H （m）凈H （m）凈<200D（mm）250~300>350占H 的%凈<1030~5020~4010~2510~30>3020~4010~3015~3010~205~153~103二、泵站規劃泵房位置的初步選擇對于站址的選擇要考慮的因素主要有地形、輸水距離、輸電線路長度，材料設備運輸距離，以及是否設置專門建筑物等。從地形圖可以看出，干渠位置與河流走向基本平行且河流順直，西邊等高線密集且分布不均，地形坡度變化大，泵房填挖方量大，鎮墩和支墩設置復雜，出水管線布置相對困難，邊坡穩定性也最差；中部和東邊等高線分布相對均勻，且公路在靠近東邊，水流方向自東向西。此外，西邊干渠與河流水平距離最遠，出水管線相對其他位置都長，會增加管線投資；同時其距離公路較遠，施工困難，占地較多，材料運輸成本較多。泵房位置初步選擇的對比21（泵房及管線位置示意圖）所示。2種設計方案的比較如下：泵房位置方案比較比較因素比較因素12等高線分布密集且分布不均稀疏、均勻輸電線路長度遠近距公路距離遠近站址坡度（填挖方量）大小施工難度總體比較難度大難度小表格可以看出，案2更適合，故方案2作為設計方案。4三、泵站設計參數確定計參數確定之前，應該確定灌溉面積。其中由工程概況可知總的灌溉面積為.5.7=38（100hm，其中小麥占灌區面積70，玉米占30。小麥：38*70%=26.（100hm38*30%=11.100hm。設計流量的計算給定的設計灌水率如下表：作物灌水定額作物灌水定額（m3/hm2）灌水時間（日/月）始終中間日小麥75017/527/522/5灌水延續時間（d）10灌水率（m3/s·100hm2）0.060890012/721/716/7100.0729玉米10501/810/85/8100.0365根據該表繪出初步灌水率圖經過修正后得到修正后的灌水率（需要滿足灌水率圖修正應遵循的原則）如下：作物灌水定額作物灌水定額（m3/hm2）灌水時間（日/月）始終中間日小麥75017/525/521/5灌水延續時間（d）10灌水率（m3/s·100hm2）0.060590012/724/718/7120.0605玉米10501/87/84/860.0605確定了設計灌水率后，可按下式計算灌溉設計流量：Q=qA/η式中，Q為灌溉設計流量，m3/；q（m3/）/100hm；A為泵站為灌溉水利用系數，為渠系水利用系數和田間水利5[水泵及水泵站課程設計]5.7萬畝時渠系0.65；旱作灌區田間水利用系數設計值不應低于0.90；水稻灌0.955.3萬畝，渠系水利0.650.95。計算結果如下：因此，Q設=3.46m3/s設計揚程的計算根據規劃，泵站出水池接灌區干渠，干渠長3500m，渠尾處渠底高程（518+尾數i=1/4000m=1.25n=0.02512（=0.15m,20℃。渠尾處渠底高程：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。灌區的水源河流月平均水位如表所示：月123456天數312831303130水位（m）503.8503.8503.9504.6504.8504.8月7896101112[水泵及水泵站課程設計]天數313130313031水位（m）504.4504.3504.5504.1503.9503.8578月這三個月中，河流最低水位為504.3m，即進水口水面高程為設計水位：H進=504.3mH （m）

H靜=H出-H進=28m直徑D（mm）凈 <200

250~300

>350占H 的%凈<1010~30>30

30~5020~4010~30

20~4015~3010~20

10~255~153~10由水頭損失估算取值表可得，在泵站設計流量較大，管徑應該在350mm以上，H10~30mH15%進行計算。設計揚程為：H設=（H出-H進）*（1+15%）=28*1.15=32.2m四、水泵初選單泵流量計算泵站設計流量為：Q=3.46m3/s=12456設=32.2m。考慮安3~5臺水泵，則安裝臺數和單泵流量關系如下圖所示：7[水泵及水泵站課程設計]初選水泵3DH800-5500-32，4600S32，524sh-13。三種泵型參數如下表所示：4臺時，流量和揚程更接近水泵工作效率最高時的流量和揚600S325600S32型泵，600S32型單級雙吸離心泵的外形及其尺寸如下：8[水泵及水泵站課程設計]型號600S-32

外形尺寸（mm）L2029L11085L21100L2029L11085L21100L3900B1800B1800B21300B31000外形尺寸（mm） 進口法蘭尺寸（mm）HH1H2H3n-ΦdDN1D01D117069505326634-41600725780出口法蘭尺寸（mm）

DN2 D02 D2 n2-Φd2400 515 565 16-25相配套的動力機選擇如下：整臺機組尺寸如下：mm3920

mm1800

mm1710五、選擇進出水管道由經驗公式可知：當Q＞129m3 /h時 DQVQ/πD22此處的流量為所以D=641mm經過公式2D=700mm計算。9

驗算符合經濟流[水泵及水泵站課程設計]鋼管最小厚度由經驗公式

1 D130 =700/130=5.4mm《中國灌排設備手冊》選用厚度為=10.8mm 鋼管重量173.9kg/m.六、確定泵房類型根據工程的概況可知泵房由河流取水，泵房條件宜采用固定式泵房。然而固定式泵房又有分基型、干室型、濕室型、塊基型4種。根據初步比較選分基型和干室型兩種類型。對兩者泵房的比較如下：分基型的特點如下：沒有水下結構和每套水泵機組均有各自單獨的基礎，并且與泵房墻基礎分離。該泵房結構簡單，施工方便容易，造價低廉，它適用于：泵站流量不大的中小型臥式水泵機組；泵站工作期間，水源或進水池變幅小于水泵的有效吸上高度；建站處地基比較穩定。干室型的特點如下：適用于于流量較大的水泵，由于水泵機組的重量較大，為了按照兩種泵房的特點及其使用條件，該泵站流量較大，選擇干室型比較適合。在干室型泵房中又有矩形、圓形等泵房型式。該地區水位變化不大，平面面積較大，地下埋深較淺，故該泵站選擇矩形干室型泵房，工藝布置比較方便，建筑面積能合理利用以及便于利用標準的建筑結構和起重設備。10[水泵及水泵站課程設計]七、機組布置形式及泵房尺寸確定機組布置形式由工程概況可知，對于泵房的面積并沒有什么特別的要求，而且根據設計總共只5（連同備用水泵泵房尺寸確定已知初選機組尺寸（，取值為4m長，機組寬度取2m長，在兩個機組直接設置1m寬的間隔，在橫向上設置1.5m寬的走道，1.5m27m長，8m寬。但對于泵房來說3m寬，同時設3m30m。八、出水管道布置泵房外出水管的布置，應根據泵站總體布置要求，結合地形、地質條件確定100m，根據技術經濟原則，當100m時，宜采用單機單管出水方式。水管的鋪設方式通常分為明11[水泵及水泵站課程設計]式鋪設和暗式埋設兩種。明式鋪設便于檢修、養護，但造價高，管內無水期間管。而暗式埋設分為有墊層和無墊層兩1400mm的連續焊接鋼管的。兩鎮墩間設置伸縮節，支墩。九、選擇泵房輔助設備首先充水設備當泵的安裝高度高于進水池水位時，即為吸上時，泵啟動前必須排氣充水。考慮到管理方便，本設計采用真空泵充水。起重設備；泵房中，水泵、電動機、閥門及管道等設備的安裝和檢修，都需要用到起重設備。該泵站水泵有2400kg3000kg2%12[水泵及水泵站課程設計]有利用通風采光。一側式布置是在泵房一側建配電間或副廠房。這種布置形式的優點是當機組臺數較多時，有利于監視機組的運行。該泵房跨度較大，配電設備不易再使用一側式布置，因為泵址處地勢較平坦，故采用一端式布置。起重設備示意其中：h1————為車廂離地板高度1.2mh2————為墊塊高0.2mh3————為最高設備高度1.8mh4————為捆扎長度采用剛性吊具取0.3mh5————為吊鉤到軌道面距離1.1m13[水泵及水泵站課程設計[水泵及水泵站課程設計]1.2+0.2+1.8+0.3+1.2=4.7m。十、進出水建筑物的布置及設計進水建筑物泵站與水源間常常設置引水建筑物，水從水源引至泵站的前池和進水池或者直接引向水泵進口，以保證水泵的正常安全運行等方面都有密切關系。引水建筑物的主要結構形式有：管式、涵洞式、和明渠式。該泵站的地形條件比較適合用明渠引水。1前池前池是連接引渠和進水池的建筑物。前池的形狀和尺寸，不僅會影響水流流態，而且對泵站工程的投資和運行管理帶來很大影響。該工程中前池設置為矩形進口，底寬為82進水池泵站中專門為水泵或其吸水管道抽水而修建的水池稱為進水池。為了保證水泵有良好的吸水條件，要求進水池中水流平穩，即流速分布均勻，無漩渦，也無回流，否則不僅會降低吸水效率，甚至引起水泵汽蝕，機組振動而無法工作。進24m。出水建筑物（1）出水管道14出水管道又稱壓力管道，是組成泵站的重要建筑物之一，為保證泵站安全、經濟運行，出水管道必須滿足下列條件：管道引起的能量損耗及投資最小；保證管道穩定；保證管道本身及其接頭處的強度和密封性能；在向管道內充水或泄空過程中保證空氣能自由地排出或進入；能夠在檢修時放空管道；當管道突然破裂后保證泵房的安全，出水管出流方式為虹吸式出流。（2）出水池出水池是銜接出水管路與灌溉（或排水）干渠（或容泄區）的建筑物。其主要作用是：消除管中出流的余能，并使之平順地流入干渠或容泄區；防止機組停止運行或管道破壞后，干渠或容泄區中的水通過水泵和出水管倒流；匯集出水管道的出流或向幾條干渠分流。出水池主要起消能穩流作用，因此，出水池的布置應滿足下列要求：池內水流順暢、穩定，水力損失小。出水池池中流速不應超過2.0十一、水泵安裝高程的確定安裝高程計算，600S-32型水泵吸上高度Hs=2.5m，因為進出水池均與大氣相H接，所以 S

Hg

+V2+h2g w

因進水管較短，沿程損失忽略不計，以局部損失為主。15[水泵及水泵站課程設計]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，水流從引水渠經前池進入進水池水位下降值故取為0.2m。在最低水位時，水泵基準面安裝高程為504.3-0.2+1.97=506.7m。由于泵房為干室型，機組安裝在第一層，故水泵基準面取與最低水位以齊平，即504.3m。十二、水泵工況點的校核根據《中國灌排設備手冊如下表流量/揚程Q（m3s）05001000150020002500300035004000D=500mmH（m）363635343228242112D=540mm揚程H（m）444443424036322820水泵裝置需要揚程計算16[水泵及水泵站課程設計]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當取0.2L為管長取65為管徑0.7m 為管道橫斷面面積0.385㎡，g為重力加速度取9.8進水口局部損失系數為1=0.30彎曲段損失系數（管道共三個彎曲段）為2=0.31閘閥局部損失系數（管道共三個閘閥）取為 =3.0水泵局部損失系數取=5.0漸變管損失系數 =0.08出水口局部損失系數=0.56 r3 4 5得水泵性能曲線Q-H,Q-Hr數據如下流量m3/s00.140.280.420.560.690.830.971.11（D=500mm）363635343228242112（D=540mm）444443424036322820裝置需要揚程曲線28.0028.3729.4931.3533.9637.3141.4046.2451.83由實際比較得到若水泵葉輪直徑為540mm時在高效區，則水泵滿足在兩種葉輪D=540mm的情況：17[水泵及水泵站課程設計]600S-32型泵（540mm）得到該工作點在高效區內。十三、終選水泵及動力機通過校核顯示選擇的5臺600S3（包括一臺備用泵，動力機選型JS-1410-。十四、投資概算1600S-32510萬元（600S-32，共需50萬元。2、JS-1410-6513000.65萬元。3、10kv電壓變壓器一臺，需20000元。465m700mm10.8mm173.9kg/m，需556517.5kg0.36520.6萬元。18[水泵及水泵站課程設計[水泵及水泵站課程設計]5、引水明渠、前池、進水池、出水池、泵房土方開挖量為5000方，土方開挖單價34 元，共需17萬元。61000方。單價250元，25萬元。7、配電盤一臺，需4000元。投資概算表名稱數量 單價（萬元）總價（萬元）600S-32型水泵5臺 1050JS-147-6型動力機5臺 0.130.6510kv電壓變壓器1臺 200002.0出水管道（鋼管）56.5噸 0.36520.6土方開挖量5000方 3417混凝土方量1000方 25025配電盤1臺 40000.4其他門、窗、護坡、電纜8.0總計123.65十五、參考文獻【1】吳持恭主編；水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室（四川大學）編.水力學.上冊.高等教育出版社，2008.1【2】中國灌排設備手冊/《中國灌排設備手冊》編輯部編.-北京：中國水利水電出版社，1999【3】水泵及水泵站/劉竹溪，劉景植主編.—4版.—北京：中國水利水電出版社，192009.11（2014.6重印）【】水電站建筑物2版—2007【】水工建筑物陳德亮主編.—5版200（2014.6重印）20一、項目區概況新疆某縣全縣農業需水量為42,374.42萬m3，工業需水量為1,460萬m3，生活需水量為570.03萬m3，發展節水灌溉面積3.97萬畝。該縣所處地理位置，是較為典型的大陸性氣候，雖然水土資源豐富，但由于氣侯干燥，地下水位高，灌溉排水不暢，蒸發量大，土壤鹽漬化嚴重。另外，該縣各灌區末級渠系防滲率低，田間配套工程進展緩慢，滲漏損失嚴重，水利用率低，灌溉技術落后，造成水資源浪費，水量在田間損失大。因此，有必要實施農田水利節水灌溉工程建設，提高灌溉水利用率，推動當地農業可持續發展進程。二、工程設計方案1．水源工程設計（1）引水渠設計1）項目區渠系經過多年運行已形成相應的渠系配套系統，渠線基本合理，從安全、經濟、合理、便捷的角度考慮，本次設計改造的渠線基本沿原渠線或現場踏勘按最合理路線選取。2）縱斷面設計主要根據實地放線資料及渠道沿線地形，在保證渠道不發生沖刷破壞的前提下增大流速，減小渠道設計斷面，降低工程造價。根據實際測量及成型渠道縱坡，設計渠道縱坡基本與原渠道縱坡保持一致。渠道橫斷面采用“U”型預制砼板襯砌，圓弧半徑0.5m，口寬0.119m，渠深0.82m，板厚0.045m，底部設0.5m厚天然砂礫石防凍墊層。3）綜合漿砌石、干砌石、干砌石灌漿、現澆砼板、預制砼板、塑膜防滲、復合土工膜防滲等形式的優缺點，結合該工程項目的實際地質條件，本次設計渠道襯砌選擇預制砼板襯砌為主要形式。（2）沉砂池工程設計項目區以渠道水為水源，洪水期水流渾濁，含有大量的泥沙，應設置沉砂池，并兼作蓄水調節池。設計沉沙池為梯型斷面條形渠，沉砂池由引水渠、攔污柵、分水閘、濾水墻和吸水池組成，其中濾水墻采用鋼筋混凝土結構，采用C20F150現澆砼。2．節水灌溉系統布置（1）首部樞紐首部樞紐布置在泵房內，水源首部由臥式離心泵、砂石+網式過濾器、逆止閥、控制閥、水表、壓力表、進排氣閥等組成；（2）為使灌溉系統安全穩定的運行，在各級管路凸起處安裝進氣閥，以防管路產生負壓，并及時排除空氣，保障供水。在管路的低處設泄水井，泄水防凍；（3）為方便管道安裝和檢修，干管、分干管主要沿現狀道路或林帶鋪設，干管、分干管采用PVC-U管，管道承壓0.4MPa，連接方式采用膠粘或承插連接方式；（4）支管采用0.25MPaDe90Pe軟帶，PE軟帶安裝垂直分干管，連接方式采用專用PE管件連接；（5）毛管采用φ16單翼迷宮式滴灌帶，滴灌帶鋪設間距為1.0m，滴頭間距0.3m，灌水器額定流量q=2.0L/h，額定工作壓力10m。3．田間工程設計（1）設計基本參數1）灌水器的布置本次灌溉工程涉及地塊面積3.0031萬畝，共計30個滴灌系統，種植作物辣椒和工業番茄，辣椒和工業番茄的種植模式均為寬窄行（0.4m+0.6m）*株距0.3m