第六章 泵站工程规划 孙爱华 (三峡大学 水利与环境学院) QQ：511373960 Tel: 15272166467

6-1 泵站工程规划的内容和原则 工程规划的主要任务: 确定控制范围及其工程规模；确定灌溉或排水标准；确定工程 总体布置方案；选择泵站站址；确定设计扬程和设计流量；选 择机组型式及辅助设备；确定总装机容量；拟定工程运行管理 方案；进行技术经济论证并评价工程的经济效益；为决策部门 和泵站设计提供可靠的依据。 可见，泵站工程规划是确定工程规模和总体方案的，有些主要 的东西在这个阶段就要确定下来，所以说是非常重要的。

6-1 泵站工程规划的内容和原则 我国已建了大批的泵站，在防洪除涝，抗旱方面发挥了巨大作 用。但是有的工程规模小，不得不另外建站以补充不足，造成 浪费。 因此，为充分发挥泵站工程效益，必须在工程规划的基础上才 能进行泵站工程的技术设计，要以泵站工程规划为依据。 泵站工程规划必须在流域或地区水利规划的基础上进行，要服 从流域或地区的水利规划，不能发生大的冲突，对不影响大局 的地方可作适当调整，使其不断完善。

6-1 泵站工程规划的内容和原则 一 泵站工程规划的内容 主要涉及以下几方面： 1收集当地水文、气象、地质和交通、能源、社会经济状况等资料 堪察地形、行政区划、水源和已有水利工程设施等情况 2确定工程规模、控制范围及工程等级，确定灌溉或排水设计标准 3确定工程总体布置方案 4选择泵站站址，确定设计扬程和设计流量 5进行机组选型及配套（泵+动力机+辅助设备） 6拟定工程运行管理方案，进行技术经济论证且评价经济效益。

二、泵站工程规划的原则 1、泵站工程规划必须以流域或地区水利规划为依据，按照全面规划，综合治理，合理布局的原则，正确处理灌溉与排水，自流与提水的关系，尽量做到综合利用。 2、泵站工程规模，控制范围和总体方案的确定，要结合当地的经济、地形、能源及现有的水利工程情况，因地制宜，并尽量照顾行政区划，以便于管理，并尽量利用现有工程设施，以节省投资。 3、工程总体布局必须遵守便于管理，节约能源的原则。 4、灌排设计标准要结合当地实际情况按国家现行规范确定，《泵站设计规范》和《灌溉排水渠系设计规范》。 5、经济评价按照《水利经济计算规范》执行。

6-2 设计标准 泵站规划首先解决的是设计标准问题。例如，一个排水泵站能否在一段时间内将洪水排出，能排出多大的暴雨产生的洪水；在水工建筑物设计时，用多高的水位作为防洪水位。以上均与设计标准有关。 一、泵站工程等级划分 泵站工程等级应根据流域或地区规划所确定的任务，以近期为目标 ，兼顾远景发展的要求，综合分析确定。

6-2 设计标准 按国标GB/T50265—97规定：灌溉、排水泵站应根据装机流量与 装机功率分等，其等级按下表确定： Ⅴ 小（2）型 泵站等级 泵站规模 分等指标 装机流量（m3/s） 装机功率（104kw） Ⅰ 大（1）型 ≥200 ≥3 Ⅱ 大（2）型 200—50 3—1 Ⅲ 中型 50—10 1—0.1 Ⅳ 小（1）型 10—2 0.1—0.01 Ⅴ 小（2）型 ﹤＜2 ﹤＜0.01 当泵站按分等指标分属两个不同等级时，取其中的高等级为准。

6-2 设计标准 二、泵站建筑物级别划分 在确定了泵站等级后，还应根据泵站所属等级及其在泵站中的作用和重要性对建筑物进行分级，标准如下： 泵站等别 永久性建筑物级别 临时性建筑物 主要建筑物 次要建筑物 Ⅰ 1 3 4 Ⅱ 2 Ⅲ 5 Ⅳ Ⅴ -

6-2 设计标准 注： ①永久性建筑物系指泵站运行期间使用的建筑物，根据其重要性分主要、次要。主要建筑物指失事后造成灾害或严重影响泵站使用的建筑物。如：泵房、进出水池、出水管道等；次要建筑物指失事后不致造成灾害或对泵站使用影响不大并易于修复的建筑物。如：挡土墙等。 ②临时性建筑物系指泵站施工期间使用的建筑物。如：导流建筑物、施工围堰等。

6-2 设计标准 三、泵站建筑物防洪标准 泵站建筑物的防洪标准直接影响泵站建筑物的防洪水位，从而影 响到工程造价的高低。 泵站建筑物级别 洪水重现期（年） 设计 校核 1 100 300 2 50 200 3 30 4 20 5 10

6-3 灌溉泵站工程规划 一、 灌区的区划 灌溉泵站是提水对农田进行灌溉的泵站。在设计泵站前，首先要 对灌溉区域进行划分，即形成灌区。灌区决定了在该范围内建几 处泵站，每处泵站是一级抽水还是分几级抽水。 灌溉泵站工程规划实际上是提水灌区的工程规划，主要包括：勘 察灌区的地形、行政区划、水文气象、已有水利工程情况、水源 能源以及社会经济情况，根据批准的流域地区水利规划，初步确 定工程规模和控制范围之后，进行工程的总体布置即划分灌区， 确定站址，确定流量和扬程，渠系布置以及设备选型等工作。

6-3 泵站工程规划 灌区的区划： 一个需要提水灌溉的区域，是用集中建站的方式进行集中控制， 还是采用分散建站的方式，把灌区划分开，由几个泵站进行分散 控制，主要取决于水源、灌区地形和内部的水系条件等。

6-3 泵站工程规划 集中建大站的特点是：泵站单位装机容量投资低，输电线路短， 便于集中管理。但地形损失功率大（由于将部分水量提高了扬程 而引起的能量损失），灌溉渠系工程土方量大，占地面积大。 分散建站的特点是：工期短、收效快，工程量（灌溉渠系工程） 小，占地面积小，地形损失功率小，灌溉及时。但土建工程量大 ，单位装机容量投资高，分散不易管理，所以管理费用也高。 因此，到底采用何种方式，应拟定多个方案进行比较，常见的灌 区划分方式有以下几种：

6-3 泵站工程规划 （一）、单站一级提水一区灌溉（即单站集中控制方式） 此种方式采用1座泵站控制整个灌区，如图。在水源岸边建泵站A，通过出水管道B，把水提到出水池C，由输水干渠D控制全灌区。 适用条件：灌区面积不大，地形高差小（应小于目前设备的最高扬程），输水渠道不长。 优点：机电设备集中，便于管理；（同集中建站特点）

6-3 泵站工程规划 （二）、多站一级提水分区灌溉 当灌区的地形坡度基本平行于水流，可灌土地面积较大，顺水流方向呈长条形分布时，如仍采用单站一级提水一区灌溉的方式，势必使支渠过长。或者区内河网密布，沟渠纵横，势必使交叉建筑物增加。另外，如灌区较大，采用单站控制上下游之间会产生用水矛盾，灌溉管理不便。因此常以渠道或天然沟河或行政区划为界，将整个灌区划分为几个单独的抽水灌区，每个小灌区在水源边修一小泵站，均为一级提水。

6-3 泵站工程规划 （三）、单站分级抽水分区灌溉 当灌区面积不大，顺水流方向长度较短，但地形坡度较陡，高差较大，为避免抽高灌低，造成地形损失功率过大，而采用高地用高池灌水，低地用低池灌水。因此常在水源岸边建一座泵站A，安 装几种不同扬程的水泵，分别向不同高程的出水池C1、C2、C3供水，来分别灌溉不同高程的农田。 优点是：不浪费扬程，节约能源； 缺点是：设备型号多，不便于维修管理，设计中应尽量避免。

6-3 泵站工程规划 （四）、多站分级提水分区灌溉 在面积较大且地面高差较大的灌区，采用上述三种灌区划分方案不可能（如地形高差大于现有泵最高扬程）或不经济时，采用多站分级提水分区灌溉的方案，一级站从水源直接取水，由干渠D1控制1区；二级站从一级站的出水池后取水，由干渠D2控制2区；三级站从二级站的出水池后取水，由干渠D3控制3区等，这样几个泵合起来控制整个灌区。 优点：避免了抽高灌低，节省功率； 缺点：分散，不易管理。

6-3 泵站工程规划 二 站址选择 站址选择是根据建站处具体情况，合理地确定泵站的位置，包括取水口、泵房和出水池位置。站址选择是否合理关系到今后的安全取水，工程造价和运行管理等问题。所以在规划设计时要予以足够的重视。 站址选择原则： 1、地形条件：站址地形要有利于布置泵站建筑物，特别是山丘区，要选开阔处，要使工程量较小，并有利于将来的扩建和改建。

6-3 泵站工程规划 二 站址选择 站址选择是根据建站处具体情况，合理地确定泵站的位置，包括取水口、泵房和出水池位置。站址选择是否合理关系到今后的安全取水，工程造价和运行管理等问题。所以在规划设计时要予以足够的重视。 站址选择原则： 2、地质条件：站址应选在地质条件较好的地点，要求有较强的地基承载力，尽可能地采用天然地基（即无需加固处理）即避开淤泥软土和粉细砂层；站应建在可能发生滑坡或塌方影响的范围之外。

6-3 泵站工程规划 二 站址选择 站址选择是根据建站处具体情况，合理地确定泵站的位置，包括取水口、泵房和出水池位置。站址选择是否合理关系到今后的安全取水，工程造价和运行管理等问题。所以在规划设计时要予以足够的重视。 站址选择原则： 3、水源条件：站址应靠近水源，又靠近灌区控制高程的地方，并便于与自流灌溉相结合；水源应保证供水所需要的流量且水质符合要求。

6-3 泵站工程规划 二 站址选择 站址选择是根据建站处具体情况，合理地确定泵站的位置，包括取水口、泵房和出水池位置。站址选择是否合理关系到今后的安全取水，工程造价和运行管理等问题。所以在规划设计时要予以足够的重视。 站址选择原则： 4、河床条件：由河流取水的灌溉泵站的取水建筑物，要选择在河流的直段或凹岸下游河床稳定的河段（即冲淤较少）。

6-3 泵站工程规划 二 站址选择 站址选择是根据建站处具体情况，合理地确定泵站的位置，包括取水口、泵房和出水池位置。站址选择是否合理关系到今后的安全取水，工程造价和运行管理等问题。所以在规划设计时要予以足够的重视。 站址选择原则： 5、能源条件：如果是电力泵站，应尽量靠近电源，以减少输电线路长度。

6-3 泵站工程规划 二 站址选择 站址选择是根据建站处具体情况，合理地确定泵站的位置，包括取水口、泵房和出水池位置。站址选择是否合理关系到今后的安全取水，工程造价和运行管理等问题。所以在规划设计时要予以足够的重视。 站址选择原则： 6、交通条件：交通方便，靠近居民点，以便解决管理人员生活问题。

6-3 泵站工程规划 三、 多站分级提水灌溉扬水区划分 （一）、提水级数的确定 首先看一下提水级数与功率的关系： 我们知道，当灌区划分时，对于地形高差较大的大型灌区，常采用多站分级提水分区灌溉，那么到底分几级，这里有一个技术经济问题。 如灌区灌溉面积为Ω（亩），设计灌水率为q（m3/s.亩），地形提水高度（即净扬程）为H（m），如采用单站一级提水，则总有效功率（简称功率为）：

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 P1=γqΩH/1000=KΩH（kw） ——为抽水装置的设备功率 式中：γ——水的重度（N/m3）；K=rq/1000——常数 若采用二级提水分区灌溉方案，并假定灌溉面积Ω和提水高度H之间成如图所示的直线，其设备功率为：

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 若采用三级提水分区灌溉方案，并假定灌溉面积Ω和提水高度H之间成如图所示的直线，其设备功率为：

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 当为n级 提水时，其设备功率为： 可见，多站分级提水比单站一级提水需要的功率小，而且分级越多，功率越小，当n→∞时，总功率的极限值为KΩH/2，即为单站一级提水功率的1/2。 这是因为单站一级提水，必需把全部水量提到灌区的最高处，然后再从高往低自流灌溉。多站分级提水按不同的控制高程提水，灌溉不同高程所控制的面积，避免了抽高灌低而造成的功率浪费。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 可见，多站分级提水的优点是节省功率；但缺点是：当泵站的级数增多时，会使基建投资增大，设备增多，运行管理不便，管理费用增多。 所以灌区级数的确定应根据灌区的地形等具体条件，参照已有工程初步拟定分级方案，然后对几个方案进行技术经济比较。如计算基建投资、设备投资、电费、管理费等，最后选用经济合理的分级方案。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 （二）、各级站址高程的确定 在提水级数已经确定的情况下，各级站站址高程对总功率影响很大，应根据最小功率的原则来确定，然后再根据选择站址的原则来最后确定站址。 所谓最小功率，就是按这一原则，选定各级站的站址高程建站，所需设备总功率最小，称为最小功率法。 1、数解法

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 下图为某灌区的面积与高程关系曲线 [H=f（Ω）]，为叙述方便，设一级站址高程为0。 设H1、H2……H为各级泵站的出水池水位，近似地等于下一级泵站的站址高程，则各级泵站的扬程为H1；H2-H1；……；Hi-Hi-1。 H1、H2、……、H高程控制的面积分别为Ω1、Ω2……Ω 各级泵站的控制面积，即各级泵站的灌溉面积为ω1、ω2……，则面积ω1=Ω1、ω2=Ω2-Ω1……ωi=Ωi-Ωi-1； 单站一级提水时的总功率：P1=KHΩ

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 由图a可见，分两级提水时的总功率为： P2=K[ΩH-ω1（H-H1）] 即分两级提水时，较一级提水节省功率，ω1所需水量没有必要提升到H高度，只提H1即可，也就是一级提水比二级提水浪费了Kω1（H-H1）这么多功率。 分三级提水时总功率：P3=K｛ΩH-[（ω1+ω2）（H-H2）+ω1（H2-H1）]｝

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 分四级：P4=K｛ΩH-[（ω1+ω2+ω3）（H-H3）+（ω1+ω2）（H3-H2）+ω1（H2-H1）]｝ 那么，n级提水总功率： Pn=K｛ΩH-[（ω1+ω2…+ωn-1）（H-Hn-1）+（ω1+ω2…+ωn-2）（Hn-1-Hn-2）+…+ω1（H2-H1）]｝ 此式为最小功率的数解式

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 在泵站工程规划时, H=f(Ω)即灌区的面积高程曲线为已知资料(从灌区地形图得),那么一级提水时的总功率KΩH为已知,当分级提水时,要想使总功率最小,必须使上式中等号右侧方括号内取得最大值,具体做法: 在提水级数已定的情况下,采用试算的方法:假定各级站不同的出水池水位,从H=f(Ω)曲线可求得相应于不同出水池水位时的各级站控制面积ω,计算上式右侧方括号内的数值,相应于最大值时的各级站的出水池水位,即为提水功率最小时的各级站的站址高程(前一级站的出水池水位高程即为下一级站的站址高程)。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 以上为最小功率的数解法。它的概念清楚,简单易学,但计算较繁琐(要假设不同高程进行试算)，适用于分级数目不多的情况。对于分级数目较多的情况,一般采用图解法。 下面以四级提水为例，说明最小功率图解法的原理、步骤、方法。 图解法的原理： 总功率可写成如下形式： P4=K[Ω1H1+（Ω2-Ω1）H2+（Ω3-Ω2）H3+（Ω-Ω3）H] 要使四级提水时总功率最小，可将P4对Ω进行偏微分，并令其等于零，即：

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 （1）式等号左边为二级站的扬程（二级站出水池水位与一级站出水池水位即二级站站址高程的差）；右边第一部分表示一级站的灌溉面积，第二部分表示一级站出水池水位高程处即二级站站址处的H=f（Ω）曲线的坡度。 （2）式等号左边为三级站的扬程；右边第一部分为二级站的灌溉面积，第二部分表示二级站出水池水位高程处（三级站站址）H=f（Ω）曲线的坡度。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 （3）式左边为四级站的扬程；右边第一部分为三级站灌溉面积，第二部分表示三级站出水池水位高程处（四级站站址）H=f（Ω）曲线的坡度。 可见，各站扬程等于该站站址处H=f（Ω）曲线的坡度乘以相邻前一级站的灌溉面积。这就是图解法确定各级站站址高程的原理。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 3、图解法的步骤 首先作面积—高程曲线H=f（Ω）：即以一级站进水池水位高程为原点，以面积Ω为横坐标，灌区控制高程H为纵坐标，作H=f（Ω）曲线，并从最高点向纵、横坐标轴作垂线，然后按下述方法进行图解： （1）、假设第一次作图时，一级泵站的扬程H11=H/n（n表示分级的数目，本例为n=4），H11中第一个脚标“1”表示第一次作图，第2个“1”表示一级泵站，依此类推。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 （2）、从纵坐标上相应于H11处向右作水平线，交H=f（Ω）曲线于A11点，该点即为一级站出水池水位高程（二级站站址） （3）、过H11点作A11点处H=f（Ω）曲线切线斜率的平行线，与过A11点的垂线相交与H12点，由H12向右作水平线，交H=f（Ω）曲线于A12点，该点即为二级站出水池水位高程（三级站站址）

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 按照上述方法一直求出H14和A14位置。若最后H14的纵坐标不等于H，说明第一次作图时假设的一级站扬程H11不正确，要根据比例关系H21/H11=H/H14，即H21=HH11/H14，按照下面步骤求第二次作图时一级泵站的扬程H21值（即图解求H21）； （4）、以H=f（Ω）曲线的原点O为圆心，OH为半径画弧交横轴于M点； （5）、过H14向左作水平线交纵轴于P1点，连接P1M； （6）、过H11作P1M的平行线，交横轴于N1点；

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 （7）、以O为圆心，以ON1为半径画弧，交纵轴于H21，即为第二次作图时一级站的扬程。 然后按照上面（2）—（3）步的方法求出H22、H23、H24，若H24≠H，则再按照H31/H21=H/H24，即H31=HH21/H24的关系，按以上（4）—（7）步求H31，再求H34，直到最后一级站的出水池水位高程等于H为止。此时所得各点A的纵坐标即为所求的各级站出水池水位高程，即为下一级站站址高程。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分 按照功率最小的原则确定的站址，只能作为选定站址高程的初步依据，因为站址还受其它自然条件限制。所以先按最小功率法确定站址高程后，再按前面讲的站址选定原则综合考虑确定。

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

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6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

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6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-3 泵站工程规划 三 多站分级提水灌溉扬水区划分

6-4 排水泵站工程规划 排水泵站工程建于沿江滨湖、滨角和平原区的低洼地带。主要任务是排涝和排渍。汛期涝水不能自流排除时，必须建排水泵站排涝；在地下水较高，有排渍要求的地区或土壤盐碱化的地区，还需要建排水站排渍（排地下水）来控制地下水位。也可以同时满足排涝与排渍的要求。 有的泵站是单纯的排水站，也有的兼顾排水和灌溉，称灌排结合泵站。比如修在江河等岸边的泵站可能有这种情况。

6-4 排水泵站工程规划 一、排水区的划分 排水区的划分应从排水区整体规划出发，贯彻统筹兼顾，全面安排的方针，因地制宜地采取综合治理措施。 排水区的划分要尽量做到高低水分开，主客水分开，内外水分开，就近排水，自排为主抽排为辅，并适当考虑行政区划管理的要求。 高低水分开，主客水分开就是要求分片排涝（客水指本区之外的水），高水高排，低水低排，可避免高水向低地汇集，可缩短排水时间，扩大自排面积；另一方面避免高水流向低处增大排水扬程，有利于减小排水站装机容量和降低年运行费。

6-4 排水泵站工程规划 一、排水区的划分 内外水分开：主要是洪涝分开，涝为内水，洪为外水，首先解决洪的问题，再解决涝的问题。 就近排水：按照就近排水的原则划分排水区，可以缩短排水时间，提高排水效果。 在排水区规划时，要本着高低水分开，主客水分开，就近排水，自排为主，抽排为辅，合理确定畅排区，半畅排区和非畅排区。对畅排区以自流为主；非畅排区以抽排为主；半畅排区则自流与抽排相结合。

6-4 排水泵站工程规划 一、排水区的划分 在沿江滨湖圩区：地形虽然平坦，但也有一定高差，尤其是面积较大的地区。在分区时应根据地势特点，承泄区水位条件及原有的排水系统等，对地势较高，有自流条件的地区，划分为高排区（畅排区）；对地势较低，排水期间容泄区水位长期高于田面的区域，划分为低排区（非畅排区），虽然要强排；介于两者之间的为半畅排区，采用自流与提排相结合的方式。 在半山半圩平原区：这类地区圩后是丘陵山区或高地，圩前面临江湖、汛期外水位高于圩内农田。在山、圩或高低分界处，在稍高于容泄区设计水位高程的等高线布置截流沟，自流排水；

6-4 排水泵站工程规划 一、排水区的划分 在圩区或低处提排。这样山、圩分排，高低分排，减少泵站装机容量，高低分排，也可避免上游客水流向下游形成洪灾。 二、站点布局 1、集中建站与分散建站 当排水面积较小或地形平坦单向倾斜的排水区，有骨干排水河道，排水出路较远，排水出口单一地区，宜集中建大站。 当排水区水网密集，排水出口分散，地势高低不平的地区，宜分散建站。

6-4 排水泵站工程规划 集中建大站的优点是排水站单位装机容量造价低，输电线路短，便于集中管理。但要求有完整的排水系统，要开挖大的排水沟，土方量大，占用耕地面积大；分散建小站的优点是工期短、收效快。 不需要有完整的排水系统，排水干沟断面小，土方量小，占地面积小。但土建工程量大，分散不便管理。 2、一级排水与二级排水 排水站无论是集中建站或分散建站，都有两种排水方式，即一级排水与二级排水。所谓一级排水也就是由排水站将涝水直接排入承泄区（如下图）或由排水站将涝水先排入蓄涝容积，而蓄涝容积的涝水待外水位降低时再开闸自排。

6-4 排水泵站工程规划 二级排水方式：对于地形复杂高低不平，扬水较高的排水区，宜采用二级排水方式，否则不仅低洼地区排水不及时，而且会增加排水沟开挖深度，增加排水站扬程，增加装机容量。那么二级排水方式，就是在低洼地区建小站，将涝水排入蓄涝容积内，这种站称为内排站，一般扬程较低。入蓄涝容积内的涝水需另外建站排入承泄区，这种站称为外排站。在容泄区水位较低时，则可开闸自流排水。

6-4 排水泵站工程规划 排水方式的选择是排水规划中的一项重要内容，应通过技术经济比较确定。

6-4 排水泵站工程规划 三、站址选择 站址选择应遵循以下几条原则： 1、站址应选在排水区的较低处，与自然汇流相适应，能汇集排水区内涝水并靠近承泄区的地点； 2、站址应选在外河水位较低的地段（即设在外河下游）以降低排水扬程，减少装机容量和电能消耗并缩短泄水渠长度。 3、要充分考虑自排条件，尽可能使自排与抽排相结合。

6-4 排水泵站工程规划 三、站址选择 站址选择应遵循以下几条原则： 4、如有灌溉要求，则应考虑灌溉引水口和灌溉渠首的高程和布置，尽可能做到灌排结合，提高设备利用率，扩大工程效益。 5、站址和泄水渠应选在承泄区岸坡稳定，冲淤较小的河段，场地要有利于施工围堰和料场布置，尽量使站具有正面进水和正面泄水的良好的水流条件。 6、站址应选在地质条件较好的地方，建在坚硬的地基上。 7、尽量靠近电源，靠近居民点，交通方便的地方。

6-5 泵站建筑物布置 泵站建筑物一般包括：取水口、引渠、前池、进水池、泵房、出水管道和出水池等；另外，还有节制闸、变电站、修配厂和生活用房等。 泵站建筑物的布置形式取决于建站的目的（灌溉、排水或灌排结合等）、水源的种类（河、湖、渠等）和特性（水位变幅和泥沙含量）以及建站地点的地形、地质和水文地质等条件。但总的来说，应尽可能采用渠道平直、水流通畅、运行条件较好的正向进水和出水的方式。

6-5 泵站建筑物布置 一、灌溉泵站建筑物布置 （一）、有引渠布置方式 在水源与灌区控制高程相距较远， 且二者之间的地形又比较平缓的情况下，多采用有引渠的布置方式。这样可以缩短压力管道长度， 降低工程造价，提高装置效率，布置时应尽量使泵房靠近出水池（如图）。

6-5 泵站建筑物布置 水源中的水经进水闸进入引渠，然后进入前池、进水池，经过泵房中的水泵将水压入压力管道，再进入出水池，最后由输水干渠流向灌区。各部分作用： 1、进水闸 1）在非用水季节关闭，防止水源中的泥沙进入引渠。 2）在洪水期关闭或部分关闭，可以控制渠中水位，以保证泵房安全。 3）引渠和泵房需要检修时，可关闭进水闸隔离水源。

6-5 泵站建筑物布置 2、引渠 1）使泵房尽量接近灌区控制高程，缩短出水管道长度，降低造价，提高装置效率。 2）为泵站建筑物布置及正向进水提供条件（引渠可转弯，使尽可能正向进水） 3）对于从水位变幅大，涨落变化快的水源中抽水的泵站，它还有降低水源对泵房影响的作用。 4）有引渠布置方式，施工面大，可加快施工进度。 3、前池：是引水渠和进水池之间的衔接段，为水泵吸水创造良好的水力条件。

6-5 泵站建筑物布置 4、进水池：是水泵吸水管吸水的水池。 5、泵房：是安装抽水机组的场地。 6、压力管道：为出水管路。 7、出水池：是汇集出水管路出流的水池，它的位置高程应是灌区的控制高程。

6-5 泵站建筑物布置 （二）、无引渠布置方式 在灌区控制高程与水源较近，且二者之间的地形又较陡峻的场合，多采用无引渠布置方式，将泵房建在水源岸边或中心，直接从水源抽水 （如图），这种形式的泵房受水源水位变化影响大，防洪问题较为突出，尤其在水源水位变幅较大的场合。这类固定式泵站施工难度往往较大，造价高。

6-5 泵站建筑物布置 二、排水泵站建筑物布置 由于排水站的任务、水文地质、地形水系、原有工程等不同，建筑物布置就会有不同的型式。进行建筑物布置，就是要综合考虑各种条件和要求，合理确定各建筑物的相对位置和相互关系。 如果在汛期，涝区内的水不能自流排除，那么就必须要建站抽排，但有时容泄区水位又较低，这时又可以自流排水，这时就需考虑自排与抽排相结合的问题。因此，常建成自流排水和泵站提排两套排水系统的泵站枢纽工程。

6-5 泵站建筑物布置 二、排水泵站建筑物布置 按照自流排水建筑物和泵房的相对关系：排水泵站建筑物布置可分为合建式和分建式两种：如图

6-5 泵站建筑物布置 二、排水泵站建筑物布置 自流排水闸与泵房分开建造与合建式相比：分建时，各成独立系统，排水效果好，但工程量大，对原有排干已有排水闸的情况比较适用。 合建式2与合建式1相比：合建式2自排孔建在泵房的后墙上，节省工程量。 按照泵房与堤防的相对位置：泵站建筑物的布置又可分为堤身式和堤后式两种； 堤身式： 特点是泵房建在土堤之中，直接挡水。优点是：出水流道短，在承泄区水位较低，防洪要求不大的情况下，工程量较小。

6-5 泵站建筑物布置 二、排水泵站建筑物布置 缺点是：泵房直接挡外江洪水，对防洪要求较高的堤段，建筑标准高，工程量大，且渗径短，不利于防渗。 所以只有在泵站扬程较低，内外水位差较小时，才考虑堤身式。 堤后式：特点是靠土堤挡水防洪，泵房不直接挡水，因此可以降低泵房的建筑标准，有利于渗透稳定；另外，由于泵房在堤后，不受洪水影响，利于施工。 在扬程较小时，采用这种形式，可能会使工程量增加。 在泵站设计时，总体布置是很重要的，不能直观地就轻易定哪种布置方案，应经多方案比较选定，方案也无固定模式，根据当地实际情况，按布置原则灵活掌握。

6-5 泵站建筑物布置 三、灌排结合泵站的建筑物布置 在一般圩内， 有时灌溉期圩外水位比圩内地面低，需要用机械提灌，而有时排水期圩外水位比圩内地面高，又需要提排；另外有些地区需要提排，而其邻近的岗地又需要提灌。这时可利用一套机电提水设备，使之兼有灌溉和排涝的功能。这类泵站就称为灌排结合泵站。灌排结合泵站的布置形式很多，主要可分为节制闸与泵房建在一起的合建式和分建式。

6-5 泵站建筑物布置 三、灌排结合泵站的建筑物布置 下图为分建式之一。由于泵站的排水流量一般大于灌溉流量，为保证排水通畅，将排干、前池、进水池、出水池和排水涵洞布置在一直线上，而将灌溉引水渠转弯与前池相连。弯段要有足够的转弯直径（≥5倍水面宽）， 末端连在排干末端。引水渠的取水口布置在凹岸上。排水涵洞的水流出流方向偏向外河下游，与外河水流方向斜交，以免排水时水流冲刷对岸。

6-5 泵站建筑物布置 三、灌排结合泵站的建筑物布置 当外河水位较低，可自流排水时，水流由排干经引水渠自流排至外河。不能自流排水时关闭进水闸，由泵站提水外排。灌溉时，关闭排水闸和防洪闸，由外河引水，通过泵站提水灌到灌溉干渠。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 一 泵站设计流量的确定 （一）灌溉泵站设计流量 大、中型提水灌区各级泵站的设计流量，由灌区的设计灌水率，各级泵站的控制面积和相应的渠系水利用系数及泵站日开机时数，按下式确定： Q=24qω/tη渠系 式中：q——设计灌水率[m3/（s.万亩）]； ω——泵站控制灌溉面积（万亩） η渠系——渠系水利用系数（%），反映了从渠首到农渠的各级输、配水渠道的输水损失，表示了整个渠系水的利用率。 t——泵站开机小时数（h），规范规定为24小时。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 （一）灌溉泵站设计流量 小型提水灌区设计流量可按下式计算： 式中：mi——用水高峰时段内，灌区内各种作物的设计净灌水定额（m3/亩） ωi——各种作物的种植面积（亩） T——灌水天数，其它符号同前。 实践中，此部分由灌区设计部分完成，不属站设计内容，由灌区设计提供所需流量（包括灌区要求的灌溉流量过程线）。对于提水灌区，该流量需由泵站提供。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 （二）排水泵站设计流量 排水泵站的排涝设计流量，根据排涝标准，排涝面积及调蓄容积等综合分析确定，排水泵站的设计流量可按以下几种情况计算。 1、排水模数法 排水区内平均每平方公里排水面积的最大排水流量称为排水模数。 排水模数法适用于流动历时小于排水历时的小面积排水区，其计算公式为： Q=qA 式中：Q——排水设计流量（m3/s）；q——设计排水模数（m3/skm2）可根据各地区经验公式确定（农田水利）； A——又称F 控制排水面积（km2）。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 （二）排水泵站设计流量 2、平均排除法 当排水区面积较小，且区内只有分散的调蓄容积时，一遇暴雨，排水区的总产水量，除田间滞蓄和调蓄区滞蓄外，均需由排水泵站在规定的排水天数内排出。按照这种计算方法所得的排水设计流量为某一排水时间内的平均流量。当实际流量超过平均流量时，部分农田短期受淹。平均排除法的计算公式为：

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 （二）排水泵站设计流量 式中：Q——排水设计流量（m3/s）；A——排水区内水田面积（km2）；A′——旱田及非耕地面积；P——设计暴雨（mm）；C——旱田和非耕地径流系数；V——调蓄容积（m3）；h——水田净蓄水深（mm）；T——排水历时（天）；t——日开机时间24h。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 （二）排水泵站设计流量 3、调蓄演算法 对于大面积排水区，其排水设计流量应根据汇流条件和调蓄容积的大小分别演算。 （1）、单一排湖情况：一般指排水区内有大型湖泊、洼地且可调蓄设计暴雨径流总量的80%以上，位置较低又集中，大面积农田涝水能自流进入调蓄区，地势较低的农田，由内排站提排入调蓄区，外排站直接将调蓄区的涝水提排入承泄区。泵站排水流量取决于调蓄容积的大小和允许排水时间的长短。一般这种情况下的排水设计流量根据水量蓄泄平衡的原理推求。蓄排演算采用图解法或列表法，P175。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 （二）排水泵站设计流量 （2）、先排田后排湖情况：一般指排水区地势平坦且有一定的蓄涝容积，可用于滞蓄高地汇入的涝水，不能入湖的低地涝水，先由泵站排出外河（称排田），待低地涝水排完后，再提排调蓄区的涝水（称排湖）。如果排田流量大于排湖流量，则以排田流量作为排水泵站的设计流量。排田流量是根据低田抢排面积按平均排除法公式计算。 排水泵站的设计流量， 一般由涝区设计提供（属农田水利内容），那么泵站设计是根据已知的设计流量和各种特征水位来进行。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （一）特征水位 灌溉泵站的特征水位 1、进水池特征水位（进水池水位也称下水位） 等于水源水位-水源至进水池的水力损失。以下均为水源水位。 （1）、防洪水位：用来确定泵站的防洪墙顶高程，以保证泵站枢纽安全。（如河边的灌溉站和排水站），也是计算分析泵站建筑物稳定安全的依据。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （2）、设计水位：是计算确定泵站设计扬程的依据 从河流、湖泊或水库取水时，取历年灌溉期水源设计保证率的日平均或旬平均水位。设计保证率目前要求85%—95%（取历年灌溉期水源日平均或旬平均水位组成系列，进行频率分析，取保证率为85%—95%的水位值，水资源丰富或水田区取高些，水资源紧缺或旱田区取低些。） 从渠道取水时，取渠道通过设计流量时的水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （3）、最高运行水位：用以确定泵站的最低扬程。 从河流、湖泊取水时，取重现期5—10年一遇洪水的日平均水位。 从水库取水时，根据水库调蓄性能论证确定。 从渠道取水时，取渠道加大流量时的水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （4）、最低运行水位：是确定水泵安装高程及最高扬程的依据。 从河流、湖泊或水库取水时，取历年灌溉期水源保证率为95%—97%的最低日平均水位。确定最低运行水位时取用的设计保证率应比确定设计水位时的设计保证率要高些，因为，此水位十分重要，如确定偏高，会使泵安装过高而引起水泵的汽蚀、振动以致破坏。 从渠道取水时，取渠道通过单泵流量时的水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （5）、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。 上述水位均应扣除从取水口到进水池的水力损失。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 2、出水池特征水位 （1）、最高水位：用以确定出水池墙顶高程。 灌溉泵站出水池有的接输水河道，有的接灌区渠道。前者多见于南方平原区，后者多见于此方各地及南方山丘区。 当出水池接输水河道时，取输水河道的校核洪水位。 当出水池接渠道时，取与泵站最大流量相应的渠首的水位，即流量过程线上最大流量值（与最大灌水率相应的流量）相应的渠道水位，再加上渠首到出水池间的水头损失。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 2、出水池特征水位 （2）、设计水位：用以确定泵站的设计扬程 按灌区设计流量和灌区控制高程的要求推算到出水池的水位。 渠首要求的水位（由灌区设计提供）+出水池到渠首间的水头损失=出水池水位。 （3）、最高运行水位：用以确定泵站的最高扬程 取泵站以加大流量运行时相应的渠首水位（灌区设计提供）加渠首到出水池的损失。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （4）、最低运行水位：用以确定泵站最低扬程。 取泵站以单泵运行或最小灌水率时相应的渠首水位加渠首到出水池的水头损失；对有通航要求的输水河道，取最低通航水位。 （5）、平均水位：用以确定平均扬程 如为河道，取灌溉期多年日平均水位。 如为渠道，取通过平均流量时的水位加渠首到出水池的水头损失。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 2.排水泵站的特征水位 1进水池特征水位 （1）最高水位：是确定泵房电机房楼板高程或泵房进水侧挡土墙顶部高程的依据。一般根据排水区出现超过设计排涝标准的的暴雨，泵站又不能向外排水时，站前形成的最高水位。规范规定取排水区建站后重现期为10—20年一遇的内涝水位（停机情况）

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （2）、设计水位：用由排水区设计排涝水位（涝区设计提供）推算到站前的水位； 有调蓄区：取由调蓄区设计水位推算到站前的水位。 如与内排站联合运行：取内排站出水池的设计水位推算到站前的水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （3）、最高运行水位：一般取区内90%以上不受涝的参考点推至站前水位，用以确定泵站最低扬程，校核泵工作点及稳定性。是泵站正常外的上限排涝水位，超过这个水位，将扩大涝天调蓄区的控制的工程也将破坏。取按排水区大部分农田排涝所允许的最高内涝水位推算到站前的水位；对有集中调蓄区的泵站，取由调蓄区最高调蓄水位推算到站前的水位。确定水泵安装高程。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （4）、最低运行水位：用以确定泵站最高扬程，校核泵工作点及稳定性。是泵站运行的下限排涝水位。 一般取满足单泵运行时所需要的是小水深相应的水位，或根据农作物对地下水埋深及调蓄区允许最低水位等要求推算到站前的水位，并采用其中最小者满足单台泵运行的水位作为最低运行水位。 （5）、平均水位：用以计算平均扬程。 取与设计水位相同的水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 2、出水池特征水位 （1）、防洪水位：用以确定泵站的防洪措施和校核工程的安全。按“泵站建筑物防洪标准”由承洪区水文分析确定。 （2）、设计水位：用以确定设计扬程。 根据内、外水遭遇情况确定。如内部发生设计频率的暴雨时，相应的外江会发生多少年一遇的涝水，就取多少年一遇的外江水位。对于小流域，一般都为同频率遭遇，此时，取与进水池设计水位频率相同的承泄区水位作为设计水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 2、出水池特征水位 （3）、最高运行水位：用以确定最高扬程。 一般取承泄区的设计洪水位为最高运行水位。 （4）、最低运行水位：用以确定最低扬程。取承泄区历年排水期最低水位的平均值。 （5）、平均水位：用以确定平均扬程。取承泄区排水期多年日平均水位。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 (二）特征扬程 由于进出水池有不同的水位组合，因此产生了不同的扬程，称为泵站的特征扬程。 （1）、设计扬程 灌溉泵站与排水泵站设计扬程计算方法相同，在此一起介绍。 设计扬程是选择水泵的主要依据。在设计扬程工况下，泵站必须满足设计流量要求，当泵站出水管为淹没出流时，设计扬程等于泵站进出水池在设计水位时的水位差与管路水头损 失之和。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （2）、平均扬程 平均扬程是灌溉季节中泵站出现机率最多，运行历时最长的工作扬程。选择水泵时，应使其在平均扬程工况下，处于高效区运行。 中、小型泵站：平均扬程可按进、出水池平均水位差计入水力损失确定，但精度差。 提水流量年内变幅较大，水位、扬程变幅也较大的大、中型泵站：可按下式确定平均净扬程，再计入水力损失。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 式中：H净——加权平均净扬程； Hi净——第i时段泵站进出水池运行水位差。 Qi——第i时段泵站提水流量（即灌溉流量）； ti——第i时段历时。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （3）、最高扬程 是泵站正常运行的上限扬程。 水泵在最高扬程工况下，其提水流量虽小于设计流量，但应保证其运行的稳定性，用该扬程校核泵的工作点，不要在不稳定区，看是否在高效区。对于轴流泵：扬程高时流量小，轴功率随流量的减小而升高，在该扬程下工作应满足动力机不超载，运行稳定。对于供水泵站，不足的流量应考虑开启备用机组满足。 最高扬程按泵站出水池最高运行水位与进水池最低运行水位差并计入水力损失确定。

6-6 泵站设计流量和设计扬程的确定 二、泵站设计扬程的确定 （4）、最低扬程 是泵站正常运行的下限扬程。 水泵在此扬程下运行，单泵流量较大，泵站提水总流量大于设计流量，可停开部分机组。对于离心泵、轴功率随流量的增加而增加，在此扬程下工作应满足动力机不超载和运行稳定，要进行校核（包括工作点）。 最低扬程应按泵站进水池最高运行水位与出水池最低运行水位之差并计入水力损失确定。

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