我国机电排灌事业的发展概况

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我国机电排灌事业的发展概况-农田水利简介：我国的机电排灌工程在数量上已居于世界首位，在工程规模上也已接近国外先进水平，但是，在技术水平，工程质量、工程管理以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。关键字：机电排灌水资源计算机监控 我国机电排灌事业的发展概况-农田水利简介：我国的机电排灌工程在数量上已居于世界首位，在工程规模上也已接近国外先进水平，但是，在技术水平，工程质量、工程管理以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。关键字：机电排灌水资源计算机监控 我国机电排灌事业的发展概况-农田水利简介：我国的机电排灌工程在数量上已居于世界首位，在工程规模上也已接近国外先进水平，但是，在技术水平，工程质量、工程管理以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。关键字：机电排灌水资源计算机监控 解放以来，随着我国工农业的迅速发展，各类农田旱涝保收标准的提高，高塬灌区的大力发展，沿江滨湖渍涝地区的不断改造，地下水源的开发和利用，以及多目标的大型跨流域调水工程的规划与实施等等，促使我国机电提水排灌事业得到了很大的发展，排灌设备容量及排灌效益都有成百倍的增长。从1949年全国机电排灌动力71343kw，受益面积328万亩，到目前，我国已建成大中小型固定泵站50多万座，总装机容量7000余万kW，机电排灌面积近5亿亩，泵站的灌溉和排涝面积分别占全国有效灌溉面积和排涝面积的56%与21%。　　我国大型排灌泵站的建设始于20世纪60年代初期。如江江苏的江都排灌站，湖北的黄山头、沉湖、南套沟等泵站，安徽的驷马山泵站，山西省夹马口电灌站等相继先后建成。其中江都排灌站是我国建设最早、规模最大的综合利用泵站工程，是由四座大型泵站和十余座节制闸、船闸组成联合运行的水利枢纽。江都排灌站共安装大型轴流泵33台，总装机容量49800kW，设计流量473m3/s，现已成为南水北调东线工程的起点泵站。这些早期建成的泵站，在抗击旱涝灾害保丰收中取得了十分显著的成效。　　20世纪70年代及80年代初期，是我国大型泵站大发展时期，大型水泵制造技术和规划水平也有了很大提高。如陕西的东雷抽黄工程（设计流量60m3/s，8级提水，累计净扬程311m，总装机容量12×104kW）；湖北的樊口泵站（装有4000mm口径的大型轴流泵4台，站设计流量214m3/s，总装机容量24000kW，排涝受益面积47万亩，灌溉受益面积20万亩）；天津的引滦入津调水工程（采用3级提水将滦河水送入天津，全线兴建大型泵站4座，共装大型轴流泵27台，总装机20000kW）；甘肃的景泰二期工程（18级泵站，累计净扬程602m，计划灌溉面积50万亩）。另外，还有江苏的皂河泵站、山西的尊村抽黄工程、湖北的新滩口泵站、宁夏的固海扬水工程、山东的引黄济青、等，从工程设计，施工，安装到设备的设计制造、通信调度等方面采用了一些先进技术，安装了国内最大叶轮直径的轴流泵（江苏淮安二站，叶轮直径4.5m，单泵流量60m3/s，配套功率5000kW）、混流泵（江苏皂河泵站，叶轮直径6.0m，平均流量97.5 m3/s，配套功率7000kw）；单机功率最大的离心泵（陕西东雷抽黄灌溉工程二级站，最大单机容量8000kW，单泵扬程225m）。同时在排灌泵站工程和系统的优化调度、泵站水锤及防护的试验、泵站进水池的试验、进水流道的试验、大型拍门的试验研究等方面取得了很大发展。如湖南省益阳县新河电排站及其排涝区，采用系统工程理论方法，以全系统和全年耗能最少为目标，对排涝区建立降雨涝水寻优分配(非)线性规划数学模型，对容泄区系统建立水位的动态规划数学模型，进而利用协调方程求解一次降雨排涝优化调度控制方案，并采用对—次降雨排涝预留期所建立的非线性数学模型求解相邻两次降雨过程容泄区最优衔接水位的办法，实现全年各次降雨过程调度方案的最优衔接，以此获得全系统全年耗能最少的优化调度方案；如景泰川二期工程、东雷二级站采用了两阶段关闭止回阀作为水锤的防护措施；钟形进水流道、空箱拍门、油压控制拍门在大型泵站建设中得到了广泛应用。　　20世纪80年代以来，江苏省为解决苏北里下河地区、苏北灌溉总渠、大运河的灌溉、航运水源和排涝，并结合南水北调东线工程兴建了一批大型泵站，如泰州高港站（安装立式轴流泵9台，设计流量300m3/s，1999年建成）、淮安三站（位于淮安市南郊苏北灌溉总渠与京杭大运河交汇处，与淮安一、二站一起共同构成江水北调第二级泵站，建成于1997年6月，安装可逆式灯泡型贯流泵2台套，设计总流量66m3/s）、淮阴站（位于淮阴市清浦区和平乡苏北灌溉总渠与二河之间，为江水北调的第三级泵站，建成于1987年9月，安装立式全调节轴流泵4台套，设计总流量120m3/s）、泗阳一、二站（位于泗阳县城南中运河原古运河河床内，共同构成淮水北调第一级站和江水北调第四级站，分别建成于1983年和1996年，安装立式全调节可逆式轴流泵共22台套，设计总流量160m3/s）、刘老涧站（位于宿豫县仰化乡中运河上，建成于1996年6月，安装立式全调节可逆式轴流泵4台套，设计总流量150m3/s，是江水北调的第五级站，淮水北调的第二级站）、皂河站（位于宿豫县皂河镇北5公里处，建成于1987年3月，安装叶轮直径为6.0m的立式全调节混流泵2台套，设计总流量195 m3/s，是江水北调的第六级站）、刘山北站（位于邳州市宿羊乡不牢河北岸，建成于1984年4月，安装立式轴流泵22台套，设计总流量50秒立米，为江水北调的第七级站）、解台站（位于铜山县大吴乡不牢河南岸，建成于1984年1月，安装立式轴流泵22台套，设计总流量50秒立米，江水北调的第八级站）、宝应泵站枢纽工程（南水北调东线工程第一梯级泵站的组成部分，于2002年12月开工建设，2005年8月基本完工。泵站设计流量200m3/s，安装叶轮直径为3.2m的立轴导叶式混流泵4台，总装机容量13600kW）。另外，为抽引长江水灌溉和抽排太湖地区涝水，于1998年12月建成了常熟抽水站，该站与节制闸组成常熟枢纽，共安装9台轴流泵，设计总流量180m3/s。该站为闸站结合式工程，两侧为节制闸，中间为抽水站，采用双层矩形开敞式流道，可实现双向运用，抽引长江水灌溉和抽排太湖地区涝水，并可利用下层流道自流引排水，具有泄洪、排涝、引水等综合功能。　　20世纪90年代以来，广东珠江三角洲各地区建设了一批适应当地特点的低扬程大、中型立式、斜轴式和卧式排水泵站。　　立式泵站如中山市于2001年建成并投入运行的东河泵站和2004年建成的洋关泵站。东河泵站装有叶论直径3.25m的立式轴流泵（3200ZLQ42－2.4型）6台，总装机容量达10800kW，泵站设计扬程2.4m，最大扬程2.93m，设计总排涝流量273m3/s；洋关泵站装有叶轮直径2.92m的立式全调式轴流泵（3000ZLQ32.5-2.2型）4台；总装机容量5000kW，泵站设计扬程2.24m，最大扬程2.84m，最小扬程1.39m，设计总排涝流量130m3/s。　　斜轴式泵站如1997年建成的顺德桂畔海泵站，站内装设叶轮直径为2.1m的45°斜轴式轴流泵（2500ISKM型）4台，单机设计流 量17立方米/秒，单机配套电机功率630kW，总装机容量2520kW，泵站设计扬程2.69m，平均扬程2.23m，最大扬程2.88m，总排水流量68m3/s。　　卧式泵站如2001年建成的顺德陈村联安泵站，泵站进、出水管平面为“S”型，属堤后式，泵站内安装5台1600ZWQ—3.6型卧式轴流泵，单机设计流量8.5m3/s，配套5台T400—24/1730型卧式10kV、400kW同步电动机，总装机容量2000kW，泵站综合利用自动化控制、微机保护、图像监视和计算机网络、通信技术等先进的自动化监视和控制手段，大大提高了泵站运行管理水平。　　近年来，由于潜水电泵在密封、绝缘、冷却和监控等技术有了长足进展，同时还成功地实现了水泵和出水管道的自动耦合，从而使大口径潜水电泵推广应用速度明显加快。目前我国不仅生产和安装了大口径900mm以下的轴流泵和混流泵，也有了口径1.4m和1.6m大型潜水电泵的系列产品。由于潜水电泵不怕水淹，又具有快速拆除和安装等机动性好和节省工程投资、改善运行条件、显著提高设备的可靠性和使用寿命的优点，特别是大型潜水电泵的问世，为潜水电泵站的技术推广打下了良好基础。　　经过多年的努力，我国在贯流泵结构和装置性能等方面的研究取得了较大进展，初步建立了低扬程贯流泵产品系列，为贯流泵的应用奠定了良好基础。目前已建成了一批具有我国特点的贯流泵站，如江苏太浦河泵站（安装单机流量50m3/s，电机功率1600千瓦的贯流泵6台套）、淮安三站（安装单机流量33m3/s，电机功率2500kW的可逆式灯泡型贯流泵2台套）、上海青浦区东大盈港枢纽工程排水泵站（设56GZ-2.4-GP型贯流泵6台）、无锡市城市防洪运东大包围江尖水利枢纽工程泵站（安装20 m3/s的竖井式贯流泵机组3台，装机总容量2400KW）、淮河入海水道芦杨泵站和妇女河泵站（分别安装3台630kW和4台560kW的1600GLC-100型圆锥齿轮传动贯流泵）等。　　另外，随着计算机技术的不断发展，我国泵站工程中采用计算机进行保护与监控越来越普及，监控系统的开发与研究也进入了一个全新的阶段。如东深供水改造工程计算机监控系统综合应用自动控制技术、计算机和IP技术及通信技术，构筑出大型跨流域梯级调水工程的分层分布式和开放式的监控系统，在系统中首次采用多星形100/1000M冗余以太网技术和600M多环综合通信网络技术，构成了复杂、多网、多链路的系统网络。同时，该计算机监控系统对不同的现场总线技术进行集成，实现了众多设备现场数据采集的全面数字化。在工业电视系统中，首次实现了对视频信号进行跨网络、无矩阵的切换与控制。该计算机监控系统的成功开发为在我国泵站实现现代化提供了十分宝贵的经验。　　从20世纪80年代后期起，大型泵站的建设是巩固提高，稳步发展阶段，泵站建设管理以外延为主，转向以内涵为主。此时，泵站更新改造也逐渐为人们所重视。“机电排灌站经营管理暂行办法”、《泵站技术规范》、《泵站技术改造通则》、《泵站现场测试规程》、《泵站设计规范》、《泵站技术改造规程》《泵站技术管理规程》、《泵站安全鉴定规程》、《泵站安装及验收规范》等规程规范相继出台。这些规程规范的实施，对保证泵站工程质量，节省工程投资，实现泵站节能节水，提高泵站工程效益起着重要作用。　　目前正在建设的南水北调东线工程集中体现了我国泵站工程技术的发展水平，是实现我国水资源优化配置的战略举措。规划的南水北调东线工程从江苏省扬州附近的长江干流引水，利用京杭大运河以及与其平行的河道输水，连通洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖，并作为调蓄水库，经泵站逐级提水进入东平湖后，分水两路，一路向北穿黄河后自流到天津；另一路向东经新辟的胶东地区输水干线接引黄济青渠道，向胶东地区供水。从长江至东平湖段设13个梯级抽水站，南四湖以南为双线输水，共设泵站枢纽22处，总扬程65ｍ。黄河以南输水干线上设泵站30处（主干线上13处，分干线上17处），设计抽水能力累计共10200m3/s，装机容量101.77万kW，其中可利用现有泵站7处，设计抽水能力1100m3/s，装机容量11.05万kW。东线工程实施后一方面可基本解决天津市、河北省黑龙港运东地区、山东鲁北、鲁西南和胶东部分城市的水资源紧缺问题，并具备向北京供水的条件，促进环渤海地带和黄淮海平原东部经济发展，改善因缺水而恶化的环境。另一方面可为京杭运河济宁至徐州段的全年通航保证水源，使鲁西和苏北两个商品粮基地得到巩固和发展。　　除机电排灌泵站外，我国从20世纪50年代开始还建设了一大批利用天然水能提水的水轮泵站，如湖南省临澧1966年兴建的青山水轮泵站，装有AT100－8型水轮泵35台，设计流量15.26m3/s，扬水高度50m，灌溉农田35万亩，是我国规模最大的水轮泵站。　　至今，我国已拥有大型泵站三百余座，在我国大型泵站比较集中的湖北，江苏、安徽、湖南、广东等省份，已初步形成了以大型泵站为骨干的防洪排涝以及跨流域调水工程体系、以重点中型泵站为主体的流域性调水、排灌工程体系和以中小型泵站为主导地位的地区性排涝，灌溉工程网络。机电排灌事业的发展，特别是大型泵站的发展，有力地提高了各地抗御自然灾害的能力，促进了国民经济快速、稳定、健康地发展。　　综上所述，我国的机电排灌工程在数量上已居于世界首位，在工程规模上也已接近国外先进水平，但是，在技术水平，工程质量、工程管理以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。如国外十分重视高效率水泵的研制，重视整个工程的动能经济问题，重视最大限度的提高设备利用率和泵站自动化水平等等，这些都是值得我们今后进一步深入研究和学习的。另外，我国幅员辽阔，有着丰富的水能、潮汐能、风能和太阳能等自然能源，如何因地制宜地开发利用这些自然能源的抽水装置和设施，以适应节约型社会建设的需要也是值得今后努力的一个方面。