武湾泵站工程建设方案

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摘要：北汝河是许昌市重要的饮用备用水源，依靠北汝河大陈闸拦蓄北汝河水抬高水位，靠自流经武湾渠首闸入口进入颍汝总干渠至市区。北汝河为季节性河道，年季径流变化大，特别是在干旱年份，由于渠首闸底板高程高，即使大陈闸拦蓄的部分水量靠自流已不能满足市区某一时段的供水需求，为解决这一突出矛盾，利用原武湾渠首闸左岸已经废弃多年的船闸位置建提水泵站，同时利用灌区现有的骨干工程管理设施，以达到向市区供水的目的。

关键词：灌区；渠首泵站；建设方案

1工程概况

颍汝灌区是河南省大型灌区之一，也是许昌市最大的自流灌区，设计灌溉面积2.50万hm2，有效灌溉面积1.47万hm2，灌区始建于20世纪70年代，自开灌以来，依靠北汝河大陈闸拦蓄北汝河水，颍河化行闸拦蓄颍河水经颍汝总干渠及以下支渠为区内农业提供灌溉用水，为灌区内农业经济的发展做出了贡献。自1990年以后，随着许昌市城市的发展，市区水量需求增加，仅靠开采地下水已不能满足城市发展的需求，缺水成为制约许昌市经济社会发展的瓶颈、短板，再加上市区地下水开采漏斗区的不断扩大，颍汝灌区向市区供水的任务一年比一年重要，1996年，北汝河被省政府划为许昌市地表水饮用水源地。北汝河大陈拦河闸位于北汝河中下游襄城县茨沟乡大陈村，设计蓄水位79.50m，闸底板高程71.50m，闸前水位深8m，闸前库容为1380万m3,设计流量为3700m/s，依靠大陈闸的拦蓄，经武湾渠首闸入颍汝总干渠，靠自流到许昌市区，武湾闸是颍汝总干渠上一座重要输水建筑物，位于北汝河左岸茨沟乡武湾村，始建于1968年，共5孔，带胸墙式常规闸，设计流量45m/s，闸底板高程75.30m，紧靠闸的左侧有一船闸（自建成以来从未使用）。

2工程建设的必要性

北汝河水量充沛，河水天然径流主要来自大气降水补给，受降雨年内分配影响，河道天然径流量汛期集中，季节变化大，极值内径流量相差悬殊等特点，扣除北汝河上游灌溉等用水量以后，北汝河襄城水文站多年平均径流量8.94亿m3，近几年来，每逢冬春之际，许昌市经常遭受旱灾，以往的做法是在了解天气情况确定未来一段时间北汝河上游无有效降水情况下，适时提出境外调水报告，逐级上报批复后，从昭平台水库调水到干渠送至周庄水厂，以解决市区燃眉之急，但是境外调水损失大，水价高，不是长久之计，从昭平台调水存在不利因素：路途远，损耗大，从昭平台水库调水到许昌，沿途经过鲁山、宝丰、郏县等进入大陈闸库区，沿途损耗严重，如调水1000万m3，入大陈闸库区只有400万m3；成本高，随着经济社会的发展，水资源做为生产要素，调水难，昭平台水库在枯水季节库容5.13亿m3，除保证平顶山、鲁山、叶县等周边县市灌溉、生活、生产用水外，剩余水量不多，且北汝河大陈闸上游拦河建筑物的不断增加，即使从昭平台水库调出水，沿途经过道道拦河建筑物“把关”，水量将会损失更大，到大陈闸库区甚至更少，在枯水季节，很难满足市区供水需求。为有效缓解这一用水供需矛盾，从近期看，南水北调供水缓解了这一用水矛盾的问题，但南水北调水主要是用于居民生活用水，且供水有一定的保证率;从长远看，北汝河库区水源是居民生活用水应急备用水源，市区河湖水系的主要水源，建设颍汝干渠渠首武湾泵站，是枯水期充分合理利用北汝河现有水资源向市区不间断供水的最有效途径。经多年枯水期间测量数据显示，在大陈闸闸前水位77.30m时，从武湾闸引水经干渠至市区供水已不能实现，理论上讲，此时武湾闸前似有2m水深，还能够向市区供水，但由于颍汝渠从渠首至市区45km长，河道坡降1/400000，加上水流损失，流速小，无法满足供用的目的，此时大陈闸库区尚有1000.50万m3水量，为充分合理利用大陈闸库区水量，在颍汝干渠渠首建设泵站十分必要。

3工程设计

3.1设计流量

市区环境用水量10万t，电厂用水量5万t，其它工业用水量为5万t，合计市区日供水量为20万t。供水流量：Q=200000÷24÷3600=2.31m3/s考虑沿途农业灌溉用水和沿程损失等因素，初步确定引水流量为2.50m3/s,日供水可达21万m3，按一个月计算，可向市区调水630万m3，能够有效缓解市区供水需求。同时利用武湾闸现有的管理设施，降低泵站运行管理费用，选择3台机组，每台1.25m3/s,2台同时工作，1台备用。

3.2进水池和厂房

泵站进水池的型式和尺寸应满足水泵吸水性能好，机组运行安全，维修方便和工程造价低，泵站厂房位于进水池上方，河水经引水渠前池后进入进水池，进水池分3个泵池，根据选用水泵尺寸，进口直径0.90m，池墩距水泵距离根据要求取1m，池墩厚度为0.80m，采用C25钢筋混凝土结构，池前设拦污栅和检修闸门。厂房分两层，长11.90m，宽5.50m，底层为水泵工作层，底高程为78m，高5.94m，上层为控制层，底层高程为83.94m，高3.30m。

3.3出水池

水泵出水口高程定为79m，由于泵站设计流量2.50m3/s,相对于渠首闸设计流量45m/s较小，冲刷能力很小，出水池可不单独设置，泵站的出水口布置在渠首闸消力池内。

4特征水位及水泵扬程确定

4.1泵站特征水位及水泵扬程确定

渠首上游水位到77.30m时，由于供水水头差较低，干渠内流速极小，已不能满足市区供水需求，因此确定上游水位到77.30m时，开始启动泵站抽水，渠首渠底高程为74m，考虑泥沙因素，确定最低运行水位74.50m。当水位到设计运行水位77.30m时，闸上游水位77.22m，由于泵站直接将水抽至下游即可，出水口高程根据泵房形式及泵型综合考虑确定79m，则泵站的特征水位为：上游：设计运行水位77.30m，最低运行水位74.50m下游：出水口高程79m，设计上游水位77.22m水泵装置扬程损失初步估算为0.70m，则水泵设计扬程，最大扬程分别为：H设计=79.00-77.30+0.70=2.40mH最大=79.00-74.50+0.70=5.20m

4.2水泵选型

水泵选择的合理，不仅能减少工程的投资，而且能减少泵站运行的消耗，降低提水成本，提高经济效益，因此选择水泵是非常重要的工作，必须根据泵站的任务，自然条件和运行要求，经过方案比较确定。水泵选型的原则及所选泵型必须同时满足如下要求：①必须根据生产的需要满足流量和扬程的要求；②水泵应在高效范围内运行；③水泵在长期运行当中，泵站效率较高，能耗少，运行费用低。

5结语

颍汝灌区始建与二十世纪六七十年代，灌区原设计的功能主要定位于区内农业生产用水，随着许昌市城市的发展，特别是近几年来，许昌市实施三大水利工程项目，创建全国水生态文明城市，灌区向市区供水的任务日益繁重，新建泵站同时利用灌区现有的骨干工程、管理设施，能够很大的提升城市供水保证程度，特别是每年冬春旱季枯水季节，可有效缓解城市供水矛盾，小的投资，常年受益。

作者：陈红晓 郑军 贾会民 单位：许昌市颍汝灌溉管理局