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世界上現(xiàn)行泵站的發(fā)展狀況
水泵是一個被廣泛應用的重要通用機械，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。三十一世紀以來，科學技術(shù)高速發(fā)展、計算機水平也極大提高，使得水泵的制造、設計與應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，推進了我國工業(yè)化與城鎮(zhèn)化的建設，也促進沿海開放城市的經(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。在二十世紀七十年代，我國的大型排灌泵站建設迎來了爆發(fā)期，遍及東南各省市以及西北的邊遠地區(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5年一遇除游標準）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，裝機流量達到1m:/s 或裝機功率達到 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?shù)厝嗣癯运y、用水難的問題，同時世極大地促進了 當?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?shù)氐傆昧康?70%。工程沿線近90lm，設有四級泵站。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)，沿線還設有32個分水點，組成了復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、傳動設備、管道等各種鋪助設備和控制設備與之配套，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 泵站是解決洪游災害、千旱缺水、水環(huán)境惡化當今三大水環(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個州水利建設的序幕。20世紀 30年代初遭遇經(jīng)濟大蕭條后，總統(tǒng)羅斯福提出 “新政”，把以水利設施為主的公共工程建設作為刺激經(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，全國水利建設達到空前高潮。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和建成，為西部的社會和經(jīng)濟發(fā)展奠定了堅實的基礎。美國西部的北水南調(diào)工程經(jīng)過 12 年的建設于 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 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、泵站等骨千水利設施 1443 項，全國排灌設備的總提水能力 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，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)展和科學技術(shù)的進步，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，使得江南河網(wǎng)地區(qū)實現(xiàn)了自排與機排結(jié)合，建設了高效高產(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，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 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，我國建設的抽水蓄能電站我國建設的抽水蓄能電站 34 座，在建 32 座。投產(chǎn)總裝機達到 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 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 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，并于國際提水機具會上決定在國際上推廣應用水輪泵技術(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，導致能耗巨大，中小型鋼鐵廠循環(huán)水泵年耗電量能達到 3億度
以上，因此其節(jié)能空間巨大。
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