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世界上現(xiàn)行泵站的發(fā)展?fàn)顩r
水泵是一個被廣泛應(yīng)用的重要通用機械，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟各部門中己經(jīng)是不可或缺的重要手段。三十一世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展、計算機水平也極大提高，使得水泵的制造、設(shè)計與應(yīng)用水平也不斷得以提升，泵站作為水利事業(yè)的重要組成部分，在同大自然的斗爭中發(fā)揮了不可磨滅的作用，同時，也在改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田、跨流域調(diào)水、城鎮(zhèn)供排水、工業(yè)供水、礦山排水、流體輸送等方面發(fā)揮著越來越重要的作用口。特別是近年來，大型梯級泵站調(diào)水工程的興建，改善了我國水資源分布不均勻的狀況，推進(jìn)了我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的建設(shè)，也促進(jìn)沿海開放城市的經(jīng)濟繁榮與發(fā)展，已取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
在農(nóng)業(yè)排灌方面，自我國的第yi座大型排灌泵站-江都排灌站建成投產(chǎn)以來，我國的泵站事業(yè)得到了飛速發(fā)展。在二十世紀(jì)七十年代，我國的大型排灌泵站建設(shè)迎來了爆發(fā)期，遍及東南各省市以及西北的邊遠(yuǎn)地區(qū)。截至 2004年底，全國共有大、中、小型固定排灌泵站 50余萬座，配套機井 418 萬多眼，排灌動力總裝機容量己由解放初的7.1萬kW增至7019.6萬kW，占農(nóng)用總動力的 25%，全國機電排灌總效益面積6.4億畝，其中提灌面積 4.46 億畝，占全國有效灌溉面積的 66.4%；提排面積 6380 萬畝，占全國已治理的除澇面積1.78億畝（達(dá)5年一遇除游標(biāo)準(zhǔn)）的 35.7％"。根據(jù)近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國已建成固定機電灌溉排水泵站 43 萬余座，裝機功率 2700 萬上W，裝機流量達(dá)到1m:/s 或裝機功率達(dá)到 50kW 以上的泵站9 萬余座，裝機功率 1600 萬kW。根據(jù)灌溉排水泵站更新資料顯示，我國大型灌溉排水泵站 450 余座，中型灌溉排水泵站 3500 余座，裝機功率分別達(dá)到 560萬kW、580萬kW我國的泵站數(shù)量多，類型廣，遍及全國的大部分地區(qū)。這些泵站工程的建立，解飲廠當(dāng)?shù)厝嗣癯运y、用水難的問題，同時世極大地促進(jìn)了 當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)思。在滋溉排水方面，我國的泵站基木上做到了 “遇洪排水遇旱送水”。如長江沆城和松花江流城發(fā)生了百年一過的特大洪水時，我國的泵站工程經(jīng)受了嚴(yán)峻的考驗，抵制住了肆虐的洪魔，在保衛(wèi)人民生命財產(chǎn)方面發(fā)揮了巨大的作用。在大型梯級調(diào)水工程建設(shè)方面，2003年建成投產(chǎn)的東深供水改造工程是對原不深供水工程進(jìn)行清污分流，擴大供水量的一項長旺離、大流量、生梯級跨沆城調(diào)水工程，該工程為香港、深圳和東莞沿線地區(qū)提供工農(nóng)業(yè)供水和居民生活用水，其中對香港的供水量占當(dāng)?shù)氐傆昧康?70%。工程沿線近90lm，設(shè)有四級泵站。泵站間由明渠、倒虹吸、有壓隧洞、無壓隧洞和省道連接，各泵站不僅水系合數(shù)生、單泵流量大、葉片角度可調(diào)，沿線還設(shè)有32個分水點，組成了復(fù)雜的大型梯級泵站抽水系統(tǒng)吧。 泵站，作為重要的工程措施，是水的唯一人工動力來源，它對水資源的合理調(diào)度和管理起者不可替代的作用。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)-遊勃發(fā)展，人民生活水平不斷提高的現(xiàn)代社會，很難設(shè)想哪個城市或哪個部門不用水泵。然而，水泵是不能單獨工作的。它需要有動力機、傳動設(shè)備、管道等各種鋪助設(shè)備和控制設(shè)備與之配套，構(gòu)成一個完悠的抽水裝置叉稱泵系統(tǒng)才能正常工作。為了保證水泵等機電設(shè)備的正常運行和為管理人員提供良好的工作條件，往往需要建造泵房房、變電站以及各種配套建筑物，由此構(gòu)成一個泵站工程樞紐②
1.1.1 國外發(fā)展 泵站是解決洪游災(zāi)害、千旱缺水、水環(huán)境惡化當(dāng)今三大水環(huán)境問題的有效工程措施之一，所以許多國家把泵站工程建設(shè)列為優(yōu)先考慮的重點。以美國西部的排灌事業(yè)發(fā)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(shè)的序幕。20世紀(jì) 30年代初遭遇經(jīng)濟大蕭條后，總統(tǒng)羅斯福提出 “新政”，把以水利設(shè)施為主的公共工程建設(shè)作為刺激經(jīng)濟的重要手段之一。大批水力發(fā)電、防洪、灌溉、調(diào)水的綜合性工程紛紛上馬，全國水利建設(shè)達(dá)到空前高潮。經(jīng)過近一百年的努力，已建成 345 座水庫、254 座大壩、267座泵站、21.6 萬kmn 渠道、2300km 輸水干管、950km 隧洞和58 座水電站，這些水資源開發(fā)和利用的骨千工程的建設(shè)和建成，為西部的社會和經(jīng)濟發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。美國西部的北水南調(diào)工程經(jīng)過 12 年的建設(shè)于 1973年竣工。該工程是從加利福尼亞州的北部把水抽送到南部的洛杉磯，灌溉沿海農(nóng)田。該工程全線 1126km，共有22 座大壩，6座電站，23 座泵站。其中埃德門斯頓泵站是跨越哈查比山的大型泵站工程，選用了 14 合單泵流量為 9m/3，揚程為 587m，單泵功率為 58840kW 的4級立式離心泉，該站有兩系管道，每條長2560m前段管道直徑為 3860mm，后段管道直徑炒 4280mm2.0前蘇聯(lián)年降水量約為 90430 億m°，形成河川徑流量 40430 億m°，人均年徑流量 27820m°。另外，還有境外的年人境流量 2270 億m'，地下水資源量7875億m°/年。前蘇聯(lián)的水資源開發(fā)程度較高，水工建設(shè)水平城稱世界一流。早在1972 年前蘇聯(lián)的抽水灌溉面積就已達(dá)到 340× 10^1m?，占總灌溉面積的30%，總裝機容量為 18×10°kW。1985年發(fā)展到了 950×10'6m° ，約占總灌溉面積的 45%。其中，烏弦別克共和國的卡爾申提水灌溉工程從阿姆河取水的流量為 200m°/s，灌溉 35× 10'hm？ 農(nóng)田，總功率達(dá) 45×10°kW . 6級提水。前蘇聯(lián)還計劃從歐洲部分河流向伏爾加河、從西伯利亞向威海調(diào)水。這些調(diào)水工程擬采用的水泵，口徑多在 4~6.5m，單泵流量為 70～150m:/s，揚程為1~20m，總功率 15×105kWs.目前，日本有國家投資興建的水庫、水用、泵站等骨千水利設(shè)施 1443 項，全國排灌設(shè)備的總提水能力 1.1×10'm3/，其中排水流量為 9400m:/s，提灌流量為 1600m°/s。全國排灌泵站 7200 多座，其中，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。該站有 6 臺口徑為 4200mm 的貫流式軸流泵，場程為 4.2m，單泵流量為 40m3/s，泵站總?cè)萘繛?7800kW，總排水流量為 240m3/s，控制面積為 28000hm？，排水受益面積為 20000hm°。此外，日本還建成了一批大型泵站，婦日光川排水站，選用2臺口徑為 4600mm 的大型軸流泵；大和田排水站選用了2 臺口徑分別為3600mm 和2500mm 的軸流泵；久御山排水泵站選用了 3 臺口徑為 3400mm的軸流泵；新井鄉(xiāng)川排水站選用了 3臺口徑為 3200mm 的軸流泵，新川泵站選用了2臺口徑為2800mm， 1臺口徑為 1800mm 的軸流泵，三鄉(xiāng)排水泵站選用了3臺口徑為 4600mm、1 臺口徑為 3600mm、1 臺口徑為 3000mm 的立式蝸 殼式混流泵1荷蘭全國約有 1/3~1/2 的地在海平面以下，加之大規(guī)模圍海造田和部分地區(qū)開星沼澤地等，排水問題特別突出。因此，機電排灌比較發(fā)達(dá)，特別是低揚程大流量的泵站工程更多。如1973 年在北海運河人口處建成的愛茅頓排水泵站、裝有4臺貫流式軸流泵，排水能力達(dá)150m3/s，單泵流量 37.5m°/s最大揚程為 23m，配套電機為變頻調(diào)速的異步電動機，電源頻率可從 50Hz 變至16.5H12。荷蘭己建成的大型泵站有 600多座，安裝口徑 1.2m 以上的大型水泵機組 2400多臺
10 1.1.2 國內(nèi)發(fā)展 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國泵站工程得到了很大的發(fā)恩。到目前炒止，我國擁有大：中，小型聚站50萬多座，其中大中型系站5萬多座。家的工程發(fā)震速度之快，興建東站數(shù)目之生，規(guī)模之大：居世界首位。曲于排灌泵站工程的建設(shè)，使得江南河網(wǎng)地區(qū)實現(xiàn)了自排與機排結(jié)合，建設(shè)了高效高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)發(fā)展基地，給干旱貧瘠的黃士高原帶來了勃勃生機，使其旱澇保收，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，使丘陵山區(qū)匆匆翠綠，讓沙漠荒原變成了綠洲。同時， 也為解實城鄉(xiāng)人民生活用水，特別是貧困地區(qū)的人畜用水發(fā)擇了重要作用。泵站工程為解決農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)以及解決人民生活密切相關(guān)等問題作出了極大的貢獻(xiàn)，取得了明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。
我國疆域近闊、地形復(fù)染，各地區(qū)自然條件的不同，泵站的結(jié)構(gòu)形式也不 同，所起作用也不同。根據(jù)泵站的結(jié)構(gòu)和功能的不同，我國泵站工程基本上有 下列幾種類型7-10：
機電排灌泵站。其主要特點是數(shù)量大、范圍廣、類型多、發(fā)展速度快。根據(jù)不同自然條件，我國機電排灌泵站的主要類型有分布在平原河網(wǎng)地區(qū)的大中小型泵站，西北和華北地區(qū)大量的機井泵站，西南和中南地區(qū)以水位變幅大的江河、水庫為水源的高圓筒式千室型泵站以及浮船式、纜車式的泵站。近年來，我國在高揚程提水灌溉和大流量排水泵站方向發(fā)展很快。高揚程泵站以甘肅、陜西、山西、寧夏等省區(qū)的高原地區(qū)為主。大型低揚程排水泵站主要分布在湖北、湖南、廣東、安徽、江蘇和浙江等省的低洼地區(qū)。
跨流域調(diào)水泵站。因解決缺水地區(qū)水資源需求而發(fā)展迅速，引灤人津全線4 座大型泵站，共裝大型水泵 27臺，總裝機容量 20000kW。南水北調(diào)中線和東線工程是把長江水調(diào)往北京和天津，東線第yi期工程輸水干線 646km，提取長江水的流量為 500m3/s，第二期工程抽水 700m:/s，其中通過隧道穿過黃河的流量為200m:/，全線共37座泵站，總功率達(dá) 80×10'kW，輸水線路長1150km。此外，還有引黃河水向青島供水的 “引黃濟青”工程、引東江水向香港供水的“東深供水”工程等已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用。抽水蓄能泵電站。近年來，我國抽水蓄能電站的建設(shè)步伐呈現(xiàn)加快趨勢。我國已先后建成潘家口、廣州、十三陵、天荒坪、山東泰山、江蘇宜興、河南寶泉等一批大型抽水蓄能電站。我國己建和在建抽水蓄能電站主要分布在華南、華中、華北、華東等地區(qū)，以解決電網(wǎng)的調(diào)峰問題。到 2018 年底，我國建設(shè)的抽水蓄能電站我國建設(shè)的抽水蓄能電站 34 座，在建 32 座。投產(chǎn)總裝機達(dá)到 3002.5萬kW，在建
裝機容量 4321萬kW.
水輪泵站。它是我國獨特的提水工程，由于其結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，運行安全可靠，便于綜合利用，而且可以利用山區(qū)溪流、潮汐河道、渠道跌水或水庫下游的水位差工作。在20世紀(jì) 60 年代，水輪泵站工程在我國南方各省發(fā)展很快，此后在西北和東北也相繼得到發(fā)展，最多時全國達(dá) 10萬多合。水輪泵站工程得到了聯(lián)合國糧農(nóng)組織的承認(rèn)，并于國際提水機具會上決定在國際上推廣應(yīng)用水輪泵技術(shù)，現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是提水灌溉和水力發(fā)電相結(jié)合。大型潛水電泵站。以往潛水電泵的容量很小，多用于工程施工和小面積的灌溉排水，然后用于深井提水和礦 井排水。近年來，由于潛水電泵安全可靠性和自動轉(zhuǎn)合裝置等技術(shù)問題得到解決，使?jié)撍姳玫拇笮突岬搅俗h事日程。20世紀(jì)90 年代以來，我國的大型軸流式和混流式潛水電泵發(fā)展很快，其口徑從 350mm 己發(fā)展到 1600mm，單泵流量已超過 8m:/s，潛水電機的工作電壓由380V 增加到 6000V 和 10000V。這些大型潛水電泵站不僅在國內(nèi)一些重要工程得到應(yīng)用，而且己經(jīng)開始向國外出口。循環(huán)水泵站。在閉路循環(huán)用水系統(tǒng)或其他循環(huán)供水系統(tǒng)中，由于水在生產(chǎn)、凈化、冷卻及輸送過程中都會產(chǎn)生水量損失，因而需要從系統(tǒng)外引人新鮮清潔水來補償損失的水量，這部分補充水即為循環(huán)系統(tǒng)補充水山。循環(huán)水泵站應(yīng)用在電廠、鋼鐵、石化等諸多行業(yè)，但其為生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，在控制和管理
方面較為松散，導(dǎo)致能耗巨大，中小型鋼鐵廠循環(huán)水泵年耗電量能達(dá)到 3億度
以上，因此其節(jié)能空間巨大。
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