泵站工程一般包括灌溉泵站、排水泵站和灌排结合泵姑。本节主要介绍灌溉泵站与排水泵站的工程规划。

一、灌溉泵站工程规划

灌溉泵站工程规划应在查勘灌区地形、水源、已有水利工程设施和行政K划情况3叟 集水文、气象、交通、能源、灌区农作物种植和社会经济状况等资料的基础上，根据批准的 流域规划或地区水利规划，初步确定工程规模和控制范围以后,进行工程的总体布置，即 划分灌区、确定站址、布置枢纽，以及确定泵站的设计流量和设计扬程。

(一）灌区的划分

根据提水灌区的地形、水源、能源和行政区划等条件，在规划中论证是分区控制还是集中控制，从而达到技术上可行、工程投资少、运行费用低的目的.

h提水灌区划分方式
1) 一站一区式

全癉区由一个泵站集中控制，泵站将水全部抽送到灌区的最高控制点，再由一条(或多条)灌溉干渠将水经各级渠道•分配到全部灌区的面积上，如图5-1所示。图中3为泵站.B.为出水管道，C为出水池，D为输水干渠。这种方式适用于面积小、地形高差不大的灌区。其优点是工程规模小、见效快、机电设备少且便于管理等。

(2)多站分区式                                                    。

灌区内建立几个粟站，每一个泵站控制灌区的一部分面积，如图5-2所示D这种方式适用于面积较大、地势平坦的灌区，以及灌区内天然沟河或行政区划分界的情况。其优点是输水渠道短，交叉建筑物.

(3) —站分区式

当灌区的面积较小，但地面高差较大时，可以在灌区内建一座泵站，安装不同扬程的水泵，向不同高程出水池供水，分别灌溉不同髙程的农田，如图5-3所示。其优点是避免高水低灌，节约能源。多级分区式

若灌区面积大，地形高差也大，可以在灌区内的不同高程处分别建立泵站，形成梯级提水，每一级控制一部分灌溉面积，并向后一级泵站供水,避免髙水低灌的现象，如图54所示。其优点是节省能源。

2.高扬程灌区的分级

高扬程灌区是指面积大且地形髙差也大的灌区，灌溉方式为多“分区式，各级泵站都苕灌溉任务，提水流量自下而上逐级减小。

高扬程灌区规划的重点是分级。灌区分级越多，泵站蹕多，单位灌溉面积的工程投资和管理费用也就相应增大。同时，在上下级泵站用水的配合上、zK费的计箅上也会带来新的问题。但多级提水克服了高水低灌的现象，所以总装机容量要比果用一级提水小，且分级愈多，总容S愈小，节能效果愈好。因此,高扬程灌溉工程应该从技术、经济、灌区面积分布、地形变化等方面进行综合分析，全面衡量，最后确定出最佳方案D在灌溉级数已定的ft况下，可应用最小功率法确定各级泵站的出水池水位，即近似地等于下一级泵站的站址高程。所谓最小功率法，是指按这种方法确定各级泵站的站址高程，所得多级泵站的总装机容量为最小。最小功率法的原理为:各级泵站的净扬程就等于=/M)曲线在该站站址处的坡度乘以相邻的前一级泵站的灌溉面积。下面结合实例，阐明利用最小功率法的原理确定各级泵站站址高程的图解方法。需要说明的是，按照最小功率法确定的泵站工程的站址，只能作为选择站址高程的初步侬椐。因为，实际的站址还受到地形、技术和经济等诸方面条件的限制，只有进行综合分析和论证，才能最后确定各级泵站的站址。

【例5-1】某灌区灌溉面积13 000亩（1亩=1/15 hm2,下同），自水源至最离控制点所需提水总扬程为40 m，计划分4级提水，试用图解法求总功率为最小时,各级泵站的提水髙程、扬程和灌溉面积。解:图解时,根据表5-1的统计资料(该表是以一级站进水池水位为零统计的），绘制

扬程〜面积(丑=/(W)关系曲线。其做法是以一级站迸水池水面上的一点为原点，以面积4为横坐标,以扬程好为纵坐标绘制，如图5-5所示。

再从A点作AC线平行于点的切线，并与过及点的垂线交于C点，C点的高程为17.5 m，即为二级站的提水高程。

同法，过C点作水平线交曲线于1>点，再从C点作W线平行于〇点的切线，并与过D点的垂线交于E点，芯点的髙程为24 m,即为三级站的提水高程。

重复上述作图法，得F、C、丑各点_D G点的高程为29.5m，即为四级站的提水髙程。但未达到40m髙程，不符合该站要求，说明原假设的一级站扬程偏低，需调整到 Min)J值应满足下述条件，即尔10 =40:29.5，求得=13.6 m。

再进行第二次图解，步骤如下：

(1)将一级站扬程改为13.6m，如图中点①。

(2)按上法，依次得②、③、⑧点_D点⑧的高程为36.5ni,该值仍达不到40 ni髙 程，说明一级站扬程仍然偏低_c应再调整为:13.6 =40:36.5Ji】ft/=15m。

再进行第三次图解，步骤如下：

(1)设一级站扬程为15 m，如图上a点。

（2）同上法，依次求得各点/点髙程为40 ni，满足本题要求_D此时图解 所得的各点及其相应的数据，即为所求各级泵站的高程、杨程和灌溉面 积，详见表5-2。

(二}站址选择

灌溉泵站的站址选择，应根据工程规划的规模、特点和运行要求，与灌区的划分一起考虑。站址选择得是否合理，直接关系到工程的投资、建成后的安全取水和运行管理等问题。所以，在规划中必须予以足够的重视，选择出最佳位置。

1.水源

为了便于控制全灌区，并尽可能地减小提水髙度，泵站的站址应选在灌区的上游，且水量充沛、水位稳定、水质良好的地方。

从河流取水时，泵站或其取水建筑物的位置，要选择在河流的直段或凹岸下游河床稳 定的河段上，不要选在容易引起泥沙搬积、河床变形、冰凌阻塞和靠近主航道的地方。尽 可能地避免在有沙滩、支流汇人或分岔河段上建设泵站及其取水建筑物。此外，还应注意 河流上已有建筑物对站址的影响。例如，在建有丁坝、码头或桥梁等建筑物时，其上游水 位被垫髙，而下游水流发生偏移，容易形成淤积。因此，站址或取水口宜选在桥梁的下游， 丁坝(码头同岸的上游或对岸的下游。同时，也应防止后建建筑物对站址或取水口的影响。

从水库取水时，因水库水位变幅较大，应首先考虑在坝的下游建站的可能性，且要远离易淤积的区域。其次，站址要靠近灌区，岸坡应稳定,取水要方便。

1.地形

泵站应选在地形开阔、岸坡适宜的地方。站址地形应满足泵站建筑物布置，土石开挖a较小，便于通风采光，对外交通方便，适宜布置出水管道、出水池和输水渠道，井便于施 工等。同时，要考虑占地、拆迁因素，尽量减少占地，减少拆迁赔偿费用。

2.地质

泵站的主要建筑物应建在岩土坚实、抗渗性能良好的天然地基上，不能选在断层、滑坡、软弱夹层及有隐患的地方。如遇淤泥、流沙、湿陷性黄土、膨胀土等地基不可避开时， 应^蹲重研究确定基础类型,釆取相应的基础加固措施。

3.交通

选择站址时，应充分考虑交通问题，尽量使交通方便，以便于设备及材料运输和工程的管理。

4.电源及其他

为了降低输变电工程的投资，泵站应尽可能靠近电源，减少输电线路的长度^同时，应尽可能靠近居民点，以及考虑工程建成后的综合利用问题，也应考虑到今后扩建的可能性。

(三）枢纽的组成及其布置

枢纽布置是在站址选定后需宴进行的一项重要工作。布置是否合理，将直接影响到泵站的安全运行+和工程造价。

怄纽的ja成包括泵房、进水建筑物（进水闸、引渠、前池和进水池等）、出水建筑物（出水管道、出i池或压力水箱等）、专用变电站、其他枢纽建筑物和工程管理用房、职工住房、内外交通、通讯以及其他管理维护设施等。它们的组合和布置形式取决于建站目的、 水源特征、站址地形、站址地质和水文地质等条件。

从河流（渠道或湖泊）取水的泵站，一般分为引水式和岸边式两种_D当水源与灌区控制高程之间距离较远，站址的地势平坦时，采用引水式布置（见图5-6)，利用引渠将水从 水源引至泵房前，泵房接近灌区，这样可以缩短出水管道的长度。当水源水位变化不大 时,可不设进水闸控制；当水源水位变幅较大时，在引渠渠首设进水闸，这样，既可控制进 水建筑物的水位和流量，又有利于水泵的T_作和泵房的防洪。伯.泵房常处于挖方中，地势 较低，影响泵房的通风和散热。

当灌区諶近水源，或站，址地面坡度较陡时，常采用岸边式泵站的布置形式（见图5-7)，即将泵房建在水源的岸边，直接从水源取水。根据泵房与岸边的相对位置，其进 水建筑物的前沿有与岸边齐平的，也有稍向水源凸出的。这种布置形式的不足之处枭水 源水位直接影响到水泵的工作和泵房的防洪.泵房的工程投资较大。

从多泥沙河流上取水的泵站,当具备自流引水沉沙、冲沙条件时，应在引渠上布置沉沙、冲沙设备;当不具备自流引水沉沙、冲沙条件时，可在岸边设低扬程泵站，布置沉沙、冲沙及其他除沙设施，为泵房抽引淸水创造条件。

从水库取水的泵站，当水库岸边坡度较缓、水位变幅不大时，可建引水式固定泵房；当水库水位变幅较大时，可建岸边式固定泵房或竖井式（干室型）荥房；当水库水位变幅很

1.设计流量                                                     •

提水灌区泵站的设计流量，是在灌区规划所确定的灌溉设计保证率(S5%〜95% )的条件下,根据作物组成、灌溉面积、灌水定额等资料来确定。其公式，式中用水高峰时段内各种作物的最大一次灌水定额，参看《农田水利学》；

/I-^灌溉面积，亩，按稻作区、旱作区分别统计；

T一一灌水天数，d，参考表5 -3 •
t一每昼夜水泵开机时数，一般可取24 h;

Vm——灌派水利用系数，表54为规划时要求达到的数

在有调蓄容积的提水灌区，灌溉站应尽量与塘、库等蓄水工积相结合，充分利用调蓄 容积，削减用水峰量，从而减小泵站的装机容量和能源消耗。

在缺乏资料的情况下，根据已建成灌溉工程的统计资料，也可用下列公式估算设计流 量

Q = MA (mVs)  (5-2)

式中4——灌溉面积，万亩；

M——灌水模数，即单位灌溉面积所需灌溉用水流量，m³/(_s •万亩），参考表5-5。

【例5-2】山西某灌区的灌墩面积为40万亩，其他资料缺乏。试确定该灌区设计流

量。

解:根据题意，代入公式(5-2)得

Q - MA = 0. 5 x 40 = 20( m³/s)

故诙灌区设计流量为20 mVs。

2.特征水位与特征扬程 1)特征水位 a.进水池水位

（1）防洪水位。对于直接挡洪的泵房，可根据泵房建筑物的级别,采用表5-6规定的

设计防洪标准，推求泵房的设计防洪水位。防洪水位是确定泵房建筑物防珙墙顶部髙程 的依据。

最高运行水位。用于确定泵站的防洪高程和最小扬程。根据建筑物防洪设计标 准所规定的保证率来计算，一般采用灌溉期某一保证率(例如10%〜20% )的水源日平均 水位来推求。若泵站位于防洪堤内，泵房前设有进水闸，下水位受到节制，应根据具体情 况来确定，一般按灌溉期内河最高蓄水位来推求;从渠道取水时，取渠道通过加大流量时 的水位。

设计水位。用于确定泵站的设计扬程等_D以江河、湖或水库为水源的泵站，釆用历年灌溉期相应于灌溉设计保证率85%〜95%的水源日或旬平均水位；以渠道为水源的 泵站，釆用渠道的设计水位。

最低运行水位。用于确定水泵的安装高程和进水闸的底板高程等。以江河、湖泊和水库为水源的泵站，取历年灌溉期保证率95%〜97%的最低日平均水位;从渠道取 水时，取渠道通过单泵流

量时的水位。

平均水位。从河流、湖泊或水库取水时，取灌溉期多年日平均水位;从渠道取水时，取渠道通过平均流量时的水位。

b.出水池水位  

最高运行水位. 用以确定出水弛的墙顶高程。当出水池与输水河道相接时，取输水河道的校核洪水位;当出水池与输水渠道相接时,取泵站最大流量时出水池中相应的 水位。

(1) 设计水位。当灌区的干渠通过设计流量时，出水池(即灌区干渠的渠首）中相应的水位即设计水位，应按灌区末级渠道的设计水位推算出来。最低运行水位。一般为泵站运行时单泵流量相应的出水池水位，用来确定出水池内出水管道的管口上缘髙程。平均水位。取灌溉期多年平均水位。

2)特征扬程

a.设计杨程

设计扬程是出水池与进水池设计水位之差，再加相应的管路水力损失。在此扬程下， 泵站的提水流量必须满足灌溉设计流量的要求，设计扬程为选择泵型的主要依据。设计 扬程可按下列公式确定.

(2) 排水泵站工程建于沿江(河）滨湖、滨海圩垸和平原地区的低洼地带，暴雨季节，涝水不能自流排除，必须提排才能避免或减轻涝灾的地方D规划中应充分注竞到暴雨历时短、水量大的特点;充分利用地形高差和有利时机，自流排水;充分利用区内河、湖、沟、渠等作为调蓄容积，以削减洪峰，减少装机容量。另外，排水泵吨在整个使用期间的运行时间很短，应尽M使其兼作排涝、排溃、治碱、灌溉提水，又能进行加工生产、调相运行、改善环境等方面的服务，提高设备利用率,充分发挥工程的综合效益。

(一)排水区的划分 

根据排水地区的面积和地形等自然条件，贯彻高低水分流、主客水分流、自排为主、自排与抽排结合蓄与排灌兼顾的原则，划分排水区域，使泵站布局合理，从而达到装机容量少、投资省、设备利用率高的要求。常见的排水区划分有以下儿种。

1. 一级排水

一区一级排水。地形高差不大、排水面积不大的地区，在排水出路集中时，可采用一圩一站、一区一级排水的布置形式。即在区内低洼处建站，控制全区涝水，集中外排，如图5-8所示。

分一级排水。在排水区面积较大时7应结合地形和排水出路等条件，适3分区，进行分区一级排水。若地形高差较大，如圩区毗邻丘陵，髙处客水下泄时，易加剧内涝灾害。这种情况下，可在适当高程处，沿等高线挖沟截流（称为高排沟涝水经沟端高排闸排入承泄区，实现高水高排的目的。E内低洼处另建排水泵站和低排闸，涝水经低排沟集中后，由排水泵站（或低徘闸）外泄，如图5-9所示。这样可减少排涝站的装机容量，增加设备的利用率。

2-分级排水

在排水面积较大，地形比较复杂，地面高差也大，区内有湖泊等蓄涝容积的排水区，可釆用分区分级的排水方式，如图5-10所示。根据自然地形条件，将全区分成若干分区，分区内地形高差较小，然后各分区根据具休条件建闸或站进行自排或抽排，如图5-10中沿承泄区的各分区。其中髙排区为自排区，设排水闸自排。低排区为抽排区，需建外排站
(又称一级站）进行抽排。同时利用湖泊滞涝，在滨湖各低洼地区分区后建内排站（又称二级站），将涝水抽排人湖内暂蓄，等外排站抢排各低排区的涝水后，再将湖内涝水经排水沟送至外排站射卩出，腾空内湖蓄水容积，以供下次治涝用。由于排湖时间不受作物耐淹时间限制，就可以延长仝区一次暴雨后的总排水时间,从而削减排水站的设计流量，减少总装机容量，节哲投资。

(二） 站址选择

以排涝为主的排水泵站，站址应选在排水区的较低处，与自然汇流相适应;要尽可能靠近河岸且外河水位较低的地段，以便降低排水扬程,减少装机容量和电能消耗并缩短排，水渠的长度;尽量利用原有排水渠系和涵闸设施，减少工程量和挖压耕地的面积;充分考虑自流排水条件,尽可能使自流排水与提排相结合。

站址和排水渠应选在承泄区岸坡稳定、冲刷和淤积较少的地段;应有适宜的外滩宽度，以利于施工围堰和料场布置，而且不使泄水渠过长D其他要求，则与灌溉泵站的站址选择相同。

(三）枢纽布置

排水泵站枢纽由自排和抽排两种排水方式的建筑物组成。排水泵站布置的最佳形式为抽排和自排建筑物的结合，常见布置方式如下。

1.分建式

图5-11为正向进水、正向出水、自排与抽排相结合的排水泵站总体布置图。这种布置形式，排水站的引渠和排水渠相交，为保证水流平顺地流向进水池，其交角不应大于30。，并应有足够的曲率半径和长度（5俏渠道水面宽），排水渠穿堤后建排水闸控制自流排水。排水闸和泵站是各自独立的。适用于原先已建有排水闸，单靠自流排水不能解决内涝问题，需建站在关闸期间排水的憒况。具有进、出水池的水力条件好，建筑物易于布置等优点，是实际工程中应用较多的布置形式。

2.合建式

图5-12为合建式排水站总体葙置图。特点是布置紧凑，投资较省，但水力条件往往较差。适用于地形受限，地质条件较差，闸、站同时兴建的情况。枢纽布置方式应根据规划要求及站址处的自然条件进行具体分析研究，选用最合理的布置方案。设计参数的确定

1.设计流量

确定排水站设计流量的主要依据，是规划中确定的治涝设计标准相应的降雨量及排水区面积

和地形，以及河湖的调蓄水量、田间蓄水量和作物耐淹深度等。可按下述方法，结合各地区具体情况进行计算。

1)排涝横数法

排涝模数是指在某一设计暴雨情况下，排水区单位面积上的最大排涝流量，再考虑排水区面积，就可确定设计流量，即式中排涝设计流量，

q——设计排涝模数，mV(S • km2)，可根据各地区经验公式计算，我国南方不少地区釆用2 niV(s . km2);

4——排水面积，km2。

排捞模数法适用于产流历时小于排水历时的小而积排水区的情况。

【例5-4】南方某小城镇的防洪圩区中面积为4 km\其他资料缺乏。试确定该城镇防洪排水设计流量。解:根据题意，代入公式(5-5 )得

R-qA =2x4 ~ 8-(m3/s)故该城镇的防洪水设计流蛩为8m3/s。

2)平均排除法

排水区面积较小，区内具有一定调蓄磨积的野垸地区，某一排涝设计标准所确定的暴雨径流总量，除滞蓄部分外，在规定的排涝天数内均匀排除，可用平均排除法进行计筧，其公式为

式中 SF-水站设计流量，m3/s;

A—水区内水稻田面积，km2;

P----- 设计暴雨量,mm;

h——排水临界期（即作物最不耐淹，同时又出现集中暴雨的时间）内水稻田允许
的净蓄水深，™ni，一般取50〜70 mm;

，一排水区内旱地和非耕田面积，km%

C—^旱地和非耕田暴雨径流系数，见各省的水文站观测总结资料；

V—调蓄容积,m3;

r——排水天数，d，由棑涝设计标准确定；

t——H开机时间 >，中小型排水站取2〇〜22 h，大型排水站取M h。

计算中，0圩堤渗漏M、船闸通航放水量以及蒸发量、水田渗漏S等，有的量较小，有
的可以互相抵消，因此未予考虑。

小面积排水区内有较大的调蓄容积，可根据设计暴雨量推算进人调蓄区的径流量、调
蓄容积以及排水时间进行调蓄演算，确定设计流a，具体方法可参阅《工程水文学》教材。

2.特征水位与特征扬程

1)特征水位

&进水池水位（又称内水位）

(2)最高水位:为排水K建站后重现期为1〇〜20年一遇的内涝永位,是决定泵房电机层楼板高程或泵房进水侧挡水墙高程的依据。

(3)设计水位:是由排水渠道首端的设计排涝水位沿各级排水沟推算到进水池的水位，也是排涝期间站前经常出现的水位，是计算确定泵站设计扬程的依据。

(4)最髙运行水位:为排水泵站正常运行的上限排涝水位。根据排涝设计标准和排涝方式，通过综合分析计算确定。

(5)最低运行水位:为排水泵站正常运行的下限排涝水位，是确定水泵安装髙程和进水管进口高程的依据。最低内水位应根据农怍物对地下水埋深要求、湖泊调蓄容积的预降水位及航运、水面养殖等综合利用要求，进行分析演算来确定。低于这个水位将使水泵产生汽蚀、振动，给工程运行带来困难。平均水位:取与设计水位相同的水位。

b.出水池水位（又称外水位）

(1)设计水位:确定设计外水位时，应根据历年外河水文资料，选取每年排涝期3〜5日连续最高水位平均值进行排频，然后取相应于重现期5〜10年一遇的外河水位作为设计水位。在某些经济发展水平较髙的地区或有特殊要求的粮棉基地和大城市郊区，如条件允许，对特别重要的排水浆站，可适当提高排涝设计标准.

(2) 最高运行水位:用来确定排水站的最高扬程，它造选泵时的校梭扬®U在此水位 下，应能保证泵站的正常运行。当外河水位变幅较大时，取重现期10 -20年一遇的外河 水位3〜5日平均水位作为最高水位;若外河水位变幅较小，采用泵站设计洪水位（根据 水工建筑物级别所规定的防洪设计标准来推算）作为最髙外水位。对特別重要的排水泵 站，可适当提髙排涝设汁标准。

(3)最低运行水位:是确定出水管道出口（或压力涵洞出口）淹没高程的依据。一般 釆用频率为80%〜90%的外河日平均水位，或采用排涝期间外河历年最低水位的平均值 作为最彳g运行水位。在最低运行水位工况下，要求泵站机组仍能安全运行。

(4)平均水位:取承泄区排水期多年日平均水位.

2)特征扬程

排水泵站的特征扬程与灌溉泵站特征扬程的计算方法相同。