浅议泵站工程发展及趋势

沈阳农业大学学士学位论文文献综述

浅议泵站工程发展及趋势

摘要：早在公元前仰韶文化时期就有了提水设施，提水工具和机械的发明与创造，不仅促进了国内农业生产的发展，有的还流传到国外，对世界做出了重要贡献。随着我国工农业生产发展的需要和机电设备生产能力的提高，我国的泵站工程得到了迅速发展。建国以来，机电提水事业发展很快，设备容量和灌排效益都成百上千倍地增长。但随着四个现代化的进展，对机电提水排灌工程提出了越来越高的要求。据统计，全球目前已建、在建和拟建的跨流域调水工程至少160多项，分布在24个国家。泵站工程的发展趋势，由于工农业成产的需要，大型泵站工程将会逐渐增多。机械部门推出了一批节能产品，水利部门在规划设计、安装检修、运行管理等各个环节采取措施，尽可能提高泵站效率，减少泵站能耗。

关键词：提水；泵站；流量；扬程；趋势

我国是一个地大物博、历史悠久的国家。

早在公元前仰韶文化时期，就发明了尖底带耳陶罐，用系绳从井或河流中提水，公元前16～17世纪商代制造出了戽斗，公元前770～476年春秋时代制造了符合杠杆原理的桔槔，随后又发明了符合绞盘原理的辘轳，公元 69年西汉的景发明了水车，公元80年东汉的杨琳发明了水力鼓风机，公元168～189年东汉末年制造了汲水量较大的龙骨车，公元230年东汉的杜诗发明了水排，公元800年唐代由于轮毂机械的发展和水排的运转经验，发明了筒车，使连续提水有了可能，并可利用水力资源作动力，公元1276～1368年元代开始用畜力带动翻车，筒车也有了高转式，到了明末，还创制了构造比较复杂的斗子水车——八卦水车。这些提水工具和机械的发明与创造，不仅促进了国内农业生产的发展，有的还流传到国外，对世界做出了重要贡献。

但是，在半封建半殖民地的旧中国，由于帝国主义、封建主义、官僚资本主义的压迫和剥削，束缚了生产力的发展，广大农民无力购置机械，使提水工具的发展陷于停滞状态。

在20世纪初我国才开始运用机械进行提水。首先在杭州嘉兴湖州地区以及太湖附近，采用了小型的抽水机和小型煤气机拖带龙骨车进行提水灌溉。1924年江苏和天津开始使用电动机驱动水泵。

随着工业技术水平的提高和水资源的不断开发利用，现代取水工程中，泵站“提水”的方式已经得到了迅速的发展。所谓“提水”就是利用电力、燃料、水力、风力、太让能等外加能量使水流的能量增加，由低处向高处流动，使用户可利用低处水资源，以达到缩短取水输水距离，降低工程投资，提高工程效益的目的。

建国初期，机电提水动力不仅数量少，而且在质量上也是很落后。

解放以来，随着工农业的迅速发展，各类农田旱涝保收标准不断提高、高原灌区大力发展、沿江滨湖洼甸渍涝地区不断改造、地下水源加大开发和利用，多目标大型跨流域调水工程不断规划和实施等，促使机电提水事业得到了高速发展，提水设备容量及提

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水效益都有成百上千倍地增长。为了适应工农业建设的需要，水泵制造业迅猛发展，规格品种和产品质量有了大幅度增长和提高。

1.水泵站的基本类型

泵站按功能可分为供水泵站、排水泵站、调水泵站、加压泵站和蓄能泵站。按水泵类型可分为离心泵站、轴流泵站和混流泵站。按动力可分为电动泵站、机动泵站、水轮泵站、风力泵站和太阳能泵站。

2．我国泵站工程发展概况

随着我国工农业生产发展的需要和机电设备生产能力的提高，我国的泵站工程得到了迅速发展。仅在机电排灌工程中，截至1996年底，泵站总装机容量已达7019.6万kw，占农用总动力的18.2%，排灌总效益面积达5.1亿亩，其中提灌面积4.46亿亩，占全国总灌溉面积8.2118亿亩的54.34%，超过了自留灌溉面积；提排面积达0.638亿亩，占全国已治理除涝面积1.78亿亩（达5年一遇除涝标准）的35.8%。这些泵站工程的实施，为抗御早涝灾害、发展农业生产、改变农村面貌、提供城乡用水等方面发挥了重要作用。 2.1 几点排灌泵站

我国机电排灌泵站工程的主要特点：数量大、范围广、类型多、发展速度快。根据不同自然条件，我国机电排灌泵站的主要类型有：1，平原河网地区的大中小型泵站；2，西本和华北地区大量的机井泵站和高扬程泵站；3，西南和中南地区以水位变幅大的江河、水库为水源的高原筒型干室型泵站以及浮船式、缆车式的泵站。近年来，我国在高扬程提水灌溉和大流量排水泵站方面发展很快，高扬程泵站以甘肃、陕西、宁夏等省（区）的高原地区为主。甘肃省的景泰川提水工程于1974年完成的第一期工程，设计流量为10.56m2/s，灌溉面积2.028万hm2，总分11级，累计扬程445m，总装机容量64000kw，最大单泵容量2000kw。第二期工程1984年开始兴建，设计灌溉面积3.33万hm2，总分18级，累计净扬程445m，总扬程708m。[3] 2.2跨流域调水泵站

近年来，跨流域调水工程正在我国迅速发展。随着经济的的迅速发展，天津、烟台、青岛、上海、宁波、温州、福州、厦门、深圳、香港、等沿海大中城市的用水量大幅度增加。在当地水资源不足，海水淡化成本很高的情况下，跨流域调水工程成为解决用水紧张状态的重要途径。调水工程也有“自流”和“提水”问题。“引滦入津\、引黄济青”、“东部供水”等都是采用“提水”方式的大型调水工程，其中“引滦入津工程全线4座大型泵站，共装大型水泵27台，总装机20000kW。引黄河水向青岛供水的“引黄济青”工程。引东江水向香港供水的“东深供水”工程等都取得了巨大的社会效益和经济效益。

“南水北调”工程是我过最大的跨流域调水工程。该工程共分东线、中线和西线三条调水路线。东线工程由江苏的江都和泰州引江水利枢纽从长江取水，通过多级泵站提升到达沿线最高的黄河，经隧道穿过黄河后，经京杭运河自流到达天津，中线工程从湖

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北丹江水库取水，经河南、河北自流到达津京地区。虽然中线输水干线上无须提水泵站，但沿途很多分水处都需要泵站加压。西线工程是从长江上游的金沙江、雅江和大渡河取水，跨越巴颜格拉山调往黄河上游，目前已经开始规划，主要解决青海、告诉、陕西、内蒙古、山西等地的用水困难。东线和中线工程是跨越长江、淮河、黄河、海河区域，把长江水调往北京和天津，同时也解决中原、胶东半岛、华北地区的部分用水问题。陕西东雷提灌工程设计流程输水干线646km,新建和扩建20座大型泵站，提水流量为500m3/s,第二期工程抽水700m3/s,其中通过隧道穿过黄河的渡量为200m3/s,全线共37座泵站，总功率达80万kw，输水线路长115km。淮安二战安装的事我国口径最大的轴流泵，口径为4.5m，单泵容量为5000kw。皂河泵站安装的则是我国最大的立式蜗壳混流泵，娄婧为6.0m,单泵流量为100m3/s,扬程6m,配套功率7000kw。这些水泵都是我国自行研制的，在国际上也是少有的。 2.3抽水蓄能泵站

抽水蓄能泵站在我国有着广泛的用途。我国最早的抽水蓄能电站是1960年建成的河北省平山县岗抽水蓄能电站。此后，又建成了北京市密云、河北省的潘家口、浙江天荒坪和广东省从化抽水蓄能电站。从化抽水蓄能电站，上下水库建在流溪河支流的召大水和九曲水上，落差为588米。上下水库用2200米长的压力隧道相连，上下厂房内安装4台3万千瓦的抽水蓄能机组，装机容量为120万千瓦，该泵站是为大亚湾核电站调峰而建的。该工程是我国第一座百万千瓦以上的大型抽水蓄能电站。

3．国外机电提水事业的发展简介

据统计，全球目前已建、在建和拟建的跨流域调水工程至少160多项，分布在24个国家。 3.1前苏联

前苏联的机电提水灌溉面积截至1972年共有340万公顷，占其总灌溉面积30%，总装机容量为180万千瓦，并在1985年发展到950万公顷，约占其灌溉面积的45%。其中以乌克兰加盟共和国提灌面积最大，它在1957年建成的英吉列茨泵站，总装机容量为29420千瓦，设计扬程60米，单机容量为4200万千瓦，为当时前苏联功率最大的灌溉供水泵站。阿塞拜疆加盟共和国是前苏联用泵船进行灌溉的最早地方，在库拉河和阿拉卡斯河上建有泵船126座，土库曼加盟共和国大量发展了用电动深井泵提水的井灌，并于1957年开始采用远距离机电提水排灌工程。 3.2美国

美国西部的北水南调工程经过12年的建设，于1973年竣工。该工程是从加利福尼亚州的北部把水抽送到南部的洛杉矶，灌溉沿海农田。该工程全线1126千米，共有22座大坝，6座电站，23座泵站。其中埃德门斯顿泵站是跨越哈查比山的大型泵站工程，选用了14台单泵流量为9立方米/秒，扬程为587米，单泵功率为58840千瓦的4级立

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式离心泵。该站有两条管道，每条长2560米，前段管道直径为3860毫米，后段管道直径为4280毫米。大古力提水蓄能泵站是美国较早的大型泵站。提水蓄能泵设计流量460立方米/秒，扬程94米，安装12台水泵，灌溉季节讲抽上的谁 储蓄在高原水库，用电高峰期再放回大古力水库发电。 3.3日本

日本提水设备的总提排水能力为1.1万立方米/秒，其中排水流量为9400立方米/秒，提灌流量为1600立方米/秒，共有提水泵站7200多座，中、小型泵站占93%。如1973年建成的新川水系的25座泵站群中，只有新川河口是大型泵站。该站共装有6台口径为4.2米的贯流式水泵，扬程2.6米，单泵流量40立方米/秒，电动机功率7800千瓦，总排水量240立方米/秒，控制集水面积26700公顷，排水受益面积20000公顷。 3.4荷兰

荷兰全国约有1/3~1/2的土地在海平面以下，加之大规模围海造田和部分地区开垦沼泽地等，排水问题特别突出。因此，机电排灌比较发达。特别是低扬程大流量的泵站工程更多；如1973年在北海运河入口处建成的爱茅顿排水泵站，装有4台贯流式轴流泵，排水能力达150立方米/秒,单泵流量37.5立方米/秒，最大扬程为2.3米，配套电机为变频调速的异步电动机，电源频率可从50赫兹变为16.5赫兹。[1]

4.当前机电提水中要解决的几个问题

建国以来，机电提水事业发展很快，设备容量和灌排效益都成百上千倍地增长。但随着四个现代化的进展，对机电提水排灌工程提出了越来越高的要求。目前我国机电提水工作中有如下几个主要问题需要解决： 4.1搞好机电提水规划

我国机电提水排灌工程虽然有了相当的规模，但还不能满足工农业生产的需要，因此还要继续发展。兴建机电提水排灌工程，必须认真做好规划工作。制定规划时，要根据用水部门的要求，结合本地区的自然地理条件和社会经济状况，因地制宜进行规划和设计。在规划中要注意提水与自流结合，提水与蓄水结合，提灌与提排结合以及大、中、小型泵站结合。合理地处理投资、耗能与效益三者的关系，局部与整体的关系，近期与远景的关系。要通过认真地经济论证和比较，使机电提水排灌工程的规划设计方案尽可能做到运行上安全、技术上可行、经济上合理，力求以社会最小的投入获得最大的产出。 4.2重视科学研究

机电提水工程涉及到机、电、水等很多方面，是技术性较强的综合性工程。要搞好机电提水工程的规划、设计、安装、运行、维护和已建工程的技术改造工作，必须重视科学研究，依靠科学技术进步，才能达到提高经济效益的新水平。例如西北高扬程提水经济评价及提高经济效益的途径，北方机井装置效率的提高，南方机电提水排灌工程的

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合理布局与调节运用，机电提水工程的节能途径，机电设备各项性能的测试技术和方法，防止泵站水锤、汽蚀和泥沙淤积的措施，提供节能高效的新型水泵和扩大水泵品种等课题都是当前生产中急需解决的问题。[1] 4.3提高经济效益

机电提水事业迅速发展中，由于规划布局不当，选型配套不合理，工程不配套以及设备陈旧落后、安装运行不当等原因，使得泵站的效率低、能耗大、提水成本高。机电提水工程是通过消耗能源而取得效益的水利工程。目前，在我国能源十分紧张的情况下，必须积极进行技术改造，提高泵站的枢纽效率，节约能源，降低成本。泵站的技术改造是一项技术性、经济性很强的工作，应该从实际情况出发，通过测试分析，找出影响效益的主要因素，提出具体的技术改造措施，以达到提高经济效益的目的。 4.4加强经营管理

机电提水工程的兴建，只是为用水部门创造了一个良好的条件，而管好、用好这些工程和设备，是提高经济效益的重要保证。要做好管理工作，必须建立、健全管理机构，明确职权范围，制定合理的规章制度。要加强机电设备管理，使机电设备经常保持良好的技术状态，确保安全生产。要加强工程管理，进行检查观测和维修，充分发挥工程效益，延长使用寿命。要加强灌排水管理，实行科学的有计划的用水，以达到省水、节能、增效之目的。要进行严格的经济核算，加强计划管理、成本管理、定额管理等，并在管好用好提水设备的前提下，充分利用设备、动力、技术力量，开展综合经营，增加收入，提高自给率。

5.泵站工程的发展趋势

5.1应用范围日益扩大

以往，泵站工程多用于农业灌溉排水和城市给水排水。随着近代城市和工农业生产迅速发展，大规模的南水北调工程和沿海城市的调水工程将有广阔的发展前景。在工业供水方面，泵站工程已成为火电厂和核电站等工业企业中锅炉给水和循环冷却水系统不可缺少的组成部分，在工程施工中，基坑排水、井点排水、水力开挖土方及泥浆输送等都具有广泛的发展前途。这些都离不开水泵和泵站。 5.2工程规模逐渐扩大

随着工农业生产的不断发展，泵站工程的规模也在逐渐增大。近年来，储量大、面广的泵站宫城外，主要发展动向是“高、大、深”，即在高扬程。大流量及深井提水方面发展很快。目前，我国灌溉用泵的单泵扬程已达240米 ，低扬程大流量泵站重单泵流量已达100立方米/秒，深井提水的最大深度已达250米。从单泵容量看，已从800千瓦发展到8000千瓦.由于工农业成产的需要，大型泵站工程将会逐渐增多。 5.3高效节能的要求更高

过去，泵站工程的建设考虑工农业生产的需要和节约工程投资方面的问题较多，很

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少考虑本站工程的能量消耗和运行费用，致使不少泵站工程长期处于低效工况下运行。这不仅增加了能量消耗，而且把节省下来的投资转嫁给了运行费用。近年来，特别是自原水利电力部颁布八项技术经济指标以来，对全国的很多泵站进行了测试和普查。结果表明，泵站效率普遍偏低。因此，全国开战了一系列泵站节能技术方面的研究和规模较大的技术改造工作，并取得了明显的经济效益。与此同时，机械部门推出了一批节能产品，水利部门在规划设计、安装检修、运行管理等各个环节采取措施，尽可能提高泵站效率，减少泵站能耗。 5.4自动化水平正在不断提高

现代泵站工程自动化已经进入采用计算机技术来代替人工操作，同时还可以完成人工所不能及时判断和处理的各项任务的人工智能阶段。其内容包括泵站工程规划和优化设计计算、相关文件的自动生成和自动化绘图等，也包括泵站内部的机电设备自动化操作和保护、故障分析处理和事故报警、优化调度与运行、泵站科学管理等。由于机组容量的不断增大，泵站工程的安全可靠性和节约能源的要求不断提高，靠人工动手操作是难以满足要求的。国外已有不少泵站已经实现了无人值守的全自动控制。在我国，也有不少泵站开始重视这方面的研究和实施。泵站自动化水平的不断提高无疑将对泵站工程技术水平和管理水平发挥重要作用。 5.5安全可靠要求更高

随着多级泵站提水、抗洪抢险以及工业企业工艺流程的需要，对泵站工程的安全可靠性的要求也愈来愈高。例如大范围的农田和城镇排水、矿井排水的可靠性，不仅会影响工农业的产量，而且会给人民群众的生命财产造成很大威胁。对火力发电厂，一旦循环泵站因故障停止供水，将可能迫使汽轮发电机组不能正常共工作而造成重大事故。也就是说，越来越多的人认识到，泵站的可靠性不仅是泵站本身的问题，而且已成为影响地区社会发展和社会效益的重要因素。因此，对泵站工程，特别是其中的机电设备的可靠性，以及泵站在反常运行中的各种危害和防护措施已引起人们的普遍关注。

5.6更加讲究投资效益

泵站的投资主要包括工程建设中的投资和工程建成后每年的运行费用。工程效益主要是指泵站在发展工农业生产和提高人民生活水平方面发挥效益，包括经济效益和社会效益。近年来，不少泵站工程开始重视泵站工程的投入产出，运用系统工程的观点和方法，以及优化理论姐姐工程投资、运行费用和工程效益之间的关系，从而使泵站的规划设计和运行管理水平明显提高。[2]

参考文献

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