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國外泵站發展及運行管理情況綜述

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標簽:給水排水設計規范,建筑給水排水, 國外泵站發展及運行管理情況綜述,http://www.nvlbio.live

  摘要:隨著世界經濟的高速發展,水資源的戰略地位愈來愈重要,水資源的高效利用和有效管理越來越得到世界各國政府的高度重視。以“水—可持續發展的關鍵”為主題的國際淡水會議于2002年12月3日在德國波恩拉開序幕。世界各國先后出臺了水資源調度及綜合利用、水土保持、按用途優化用水及海水淡化等方針政策,并以此來解決日益嚴重的水危機問題。

  關鍵詞:泵站 發展 管理

  隨著世界經濟的高速發展,水資源的戰略地位愈來愈重要,水資源的高效利用和有效管理越來越得到世界各國政府的高度重視。以“水—可持續發展的關鍵”為主題的國際淡水會議于2002年12月3日在德國波恩拉開序幕。世界各國先后出臺了水資源調度及綜合利用、水土保持、按用途優化用水及海水淡化等方針政策,并以此來解決日益嚴重的水危機問題。

  泵站——水的唯一人工動力來源,作為重要的工程措施,它在水資源的合理調度和管理中起著不可替代的作用。同時,泵站在防洪、排澇和抗旱減災,以及工農業用水和城鄉居民生活供水等方面發揮著重要作用。另外,泵站為耗能大戶,節能和節水問題一樣重要。因此,泵站的經濟運行和優化管理就顯得尤為重要。

  1 國外泵站工程的發展狀況

  泵站是解決洪澇災害、干旱缺水、水環境惡化當今三大水資源問題的有效工程措施之一。它們承擔著區域性的防洪、除澇、灌溉、調水和供水的重任,主要用于農田排灌、城市給排水以及跨流域調水等。泵站與其它水利建筑物不同,它無需修建擋水和引水建筑物,對資源和環境無影響,受水源、地形、地質等條件的影響較小,且具有投資省、成本低、工期短、見效快、靈活機動等優點。但是,泵站運行要耗能,設備維護和更新費用高。盡管如此,許多國家還是把泵站工程建設列為優先考慮的重點。尤其是荷蘭、日本、原蘇聯和美國等國家,他們的發展速度較快,技術更先進,管理更完善,有許多東西值得我們借鑒和學習。

  1.1 荷蘭泵站工程發展狀況

  荷蘭是一個地勢低洼的國家,約有四分之一的國土面積低于海平面,歷史上即以筑堤、排水、圍海造田而著稱,再加上部分地區開墾沼澤地等,其排水問題十分突出。為了解決這些矛盾,荷蘭政府興建了眾多的大型排水泵站,迄今已從圍海造田中增加土地面積約60萬公頃。荷蘭排水泵站的特點是揚程低、流量大。如1973年興建的愛茅頓排水泵站,最大揚程僅2.3m,單機流量37.5m3/s,總排水能力150 m3/s,并有可能在將來擴大至350~400 m3/s.

  荷蘭目前已建成的大型泵站有600多座,安裝口徑1.2m以上的大型水泵機組2400多臺(荷蘭泵的轉速高,其口徑1.2m相當于我國口徑1.8m以上的大泵),其泵站的數量和大泵的臺數都是我國泵站數量的三倍以上。

  在水泵設計及裝置配套方面,荷蘭有世界著名的水力機械專家,可對水泵裝置進行性能測試、水錘計算、模型試驗等;在機械方面,可進行振動計算和測量、性能和噪音的監測等。他們還廣泛利用計算機,從計算機輔助選型(CAS)、計算機輔助設計(CAD)到計算機輔助制造(CAM);從水力、結構優化設計到葉片、導葉加工的嚴格控制,全程使用計算機,使產品在高度先進的設計和工藝基礎上制造出來。荷蘭比較注重科研的投入,科研力量很強,研究機構齊全,設施非常完善,對水泵及其進、出水流道均有比較系統的研究。完美的設計和制造,提高了機組的性能指標,增加了泵站運行的安全性和穩定性。

  1.2 日本泵站工程發展狀況

  日本是一個島國,國土面積大部分為山地、丘陵,人均擁有的耕地面積較少。為獲得土地面積,日本采用了大規模攔海造地的方法,同時興建了一批排水泵站,以解決易澇地區的排漬問題。

  日本灌排事業的形成與發展,始終與水稻種植的歷史相關。大約公元前3世紀前后,以容易灌溉的地區為中心開始了水稻的種植。修建了許多簡易的水渠和小型池塘。后來,農業生產力水平逐漸提高,農田灌溉設施逐步向全國發展。

  19世紀前后,圍繞大河流域的水田開發取得進展,初步形成現在日本水田面積300萬hm2的規模。1868年明治維新后,近代科學技術和日本傳統的水田農業技術結合,日本的灌溉排水設施得到廣泛建設,不斷發展提高。

  1970年前后,日本大米過剩,政府開始推行調整農業產業結構的政策,灌溉排水設施的建設從原來以水田為中心轉入以旱地為中心。進入1990年后,隨著灌溉排水設施以新建改良為主的制度逐步完善,以大河下游沼澤為中心,積極推行了旨在提高生產率的排水設施建設。

  目前,日本由國家投資興建的水庫、水渠、水閘、泵站等骨干水利設施共1443項,灌排水渠總長17810km.全國共有7400個土地改良區,控制面積340萬hm2.

  現在的日本灌排事業,已遠遠超過了因種植水稻而必須具備的功能。所到之處,灌溉排水設施與自然密切共存,相依相伴。它們在貯存地下水、防洪、防污治污、國土治理的生態環境中,發揮著極為重要的作用,維護和創造了日本優美的農村景觀和人文文化。

  在該國眾多的大型泵站中,新川河口和三鄉排水站是較有代表性的。新川河口排水站共裝有6臺直徑為4.2m的貫流式水泵,揚程2.6m,單臺泵流量40 m3/s,排水受益面積30萬畝。三鄉排水站裝有直徑為4.6m的混流泵,單臺泵流量50 m3/s,設計揚程6.3m.

  1.3 原蘇聯泵站工程發展狀況

  原蘇聯年降水量約90430億m3,形成河川徑流量40430億m3,人均年徑流量27820m3.另外,還有境外的年入境流量2270億m3,地下水資源量7875億m3/年。原蘇聯的水資源開發程度較高,水工建設水平堪稱世界一流。

  原蘇聯大型泵站的建設,除了應用于平原地區的農業排灌外,主要用于揚程較高的運河供水以及跨流域調水等。如已建成的莫斯科運河上的梯級泵站,以及從北方河流調水200~250億m3水量輸送到伏爾加河流域的北水南調工程。原蘇聯大型水泵(軸流泵)具有轉速高、揚程高、流量大等特點,其技術性能指標水平比較先進,但水泵結構型式比較單一,其傳動方式一般采用與電動機直聯,故電動機體積大而笨重,泵站投資相應增加。

  1.4 美國泵站工程發展狀況

  以美國西部的灌排事業發展為例。1902年,美國會通過《灌溉法案》,拉開了西部17個州水利建設的序幕。20世紀30年代初遭遇經濟大蕭條后,總統富蘭克林?羅斯福提出“新政”,把以水利設施為主的公共工程建設作為刺激經濟的重要手段之一。大批水力發電、防洪、灌溉、調水等綜合性工程紛紛上馬,全國水利建設達到空前高潮。 經過近一百年的努力,已建成并管理345座水庫、254座大壩、267座泵站、21.6萬km渠道、2300km輸水干管、950km隧洞和58座水電站,這些水資源開發利用的骨干工程的建設和建成,為西部的社會和經濟發展奠定了堅實的基礎,解決了3100萬人的用水問題,為西部1000萬英畝農田提供了灌溉水,這些農田生產的蔬菜目前在全美蔬菜總產量中占到60%.

  美國擁有世界上流量和揚程最大的泵站—埃德蒙斯頓泵站。它位于美國加州中部圣華金河谷地區的貝克斯菲爾德市南郊,是全長864公里加州北水南調工程干渠上22座大型泵站之一(將水從加州北部干渠越過Tehachapi山脈輸送到加州南部)。埃德蒙斯頓泵站裝有14臺泵,每臺泵的流量為9m3/s,需提供的靜揚程為587m(不包括管路損失),效率為92.2%,轉速是600r/m(與電動機同),配套電動機功率為8萬馬力(近6萬kW)。泵站總流量為125 m3/s,配套總功率112萬馬力,年耗電量約60億kW?h.水泵為立軸4級串聯,高9.45m,轉輪直徑4.88m,重220噸。水泵與電動機直聯,機組總高近20m,重420噸。該工程于1951年5月提出方案論證,1965年5月最終確定方案,1971年9月正式提出實施1984年完成最后3臺機組的安裝,工程總投資約1.75億美元。

  2 國外泵站的運行、管理及自動化

  國外泵站在運行、管理方面自動化程度高,監控系統完善。這樣,既提高了泵站運行的安全性、可靠性和經濟性,又節約了人力資源,為工程的維護提供了可靠依據。其中,泵站在運行、管理方面自動化程度高的有美國、日本、英國、荷蘭和前蘇聯等。

  2.1 美國西部泵站的運行、管理及自動化

  美國西部調水工程的建設和管理經驗表明,對系統實行集中統一調度具有許多優越性。

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