40年来湖南省机电排灌事业蓬勃发展,积累了丰富的经验。现对一些主要建管经验概述如下:
(1)因地制宜地采用自排、撇洪、调蓄和提排相结合的方针治理洞庭湖区的涝灾。1954年以前,湖区治涝措施以内湖调蓄、涵闸自排为主,辅以蒸汽机和柴油机提排。60年代电排兴起并逐渐取代机排,因此治涝逐步形成提排、调蓄与自排并重的局面。70年代,由于大量垦种内湖,湖泊率由50年代的20%左右下降到10%左右,不少堤垸仅存3%~5%,从而使治涝出现了以电力提排为主的趋势。湖泊率的减少、泵站扬程的抬高以及能源的制约,靠单一措施除涝是行不通的。同时,留足适当的内湖水面开展多种养殖业,其经济效益并不比种植业差,还可以利用它调蓄一部分涝水,减轻电力排灌压力,充分发挥内湖的综合效能。基于上述原因,应不断地调整规划,采用撇洪、自排、调蓄和提排相结合的综合治涝措施。现洞庭湖区已修建涵闸3600多处、排水干支渠2.2万km、附属建筑物3.3万处;不少垸子设置预备调蓄湖乃至退田还湖,还开挖撇洪渠12条,撇开山洪5304km2,扩大耕地13.8万亩,保护低田34.58万亩。洞庭湖800余万亩耕地基本上做到了5~10年一遇暴雨不因涝成灾。不少垸子还依据系统思想对治涝体系进行调整改造,寻求最佳配合,其效果越来越好。
(2)因地制宜,采用蓄、引、提结合解决山丘区农田灌溉。为解决山丘区农田抗旱灌溉,20世纪50年代和60年代,先后修建了大小水库1.2万余座,大小河坝20余万座,整修新挖山塘190多万口。由于山丘区地形的影响,仍有部分农田难以或不能实现自流灌溉,同时水库水源保证率有限,因此借助机械提水是必不可少的。20世纪60年代末到70年代末,在湘资沅澧的主要干支流上,修建了一批容量较大的电灌站,有效地解决了衡邵丘陵区部分干旱地区的农田灌溉。国内有名的韶山灌区号称灌田100万亩,其中32万余亩要通过提水灌溉;黄石水库42万亩灌区中20万亩也是靠电灌。20世纪80年代,又在湘西、湘中、湘南部分干旱死角修建了一批小型电灌站,使分散小块的高坡田不再受旱灾的威胁。据1988年底统计,全省山丘区四水干支流上电灌装机已达34636处,35334台,78万kW,灌田1700余万亩。这种从系统全局出发,充分发挥各种水利设施在季节时空上的特长相互补济做法取得了很好的效益。
山丘区电灌成本较高,一般每亩在8元左右,不少达到15元,少数高达20元以上(指20世纪80年代中期)。从实践中认识到,提水灌区必须发挥山塘水库等其他水利设施的作用,既能提高灌溉效益,又能减少开机,降低灌溉成本。特别是水轮泵灌区,因受江河径流季节性分布不均的影响,更需要灌区的山塘水库配合,如临澧青山水轮泵站就是一例,该站受益面积53万亩,其中18万亩由河坝引水自流灌溉,其余靠提水结合塘库灌溉。
(3)多种提水设施并存、大中小并重、一站多用、排灌结合。电力抽水站、内燃机抽水站、水轮泵抽水站以及喷灌滴灌工程,各有特点和长处,各有弱点和短处,应在湖南省因地制宜地发展,长期并存。如已建水轮泵站的地方,利用了分散的水能资源,灌溉成本较低,不受大电网供电的影响;在有些大电网不能供电或供电没有保证的地方,适当发展一些内燃机提水站对减轻电网高峰负荷压力是有益的;喷灌滴灌特别省水,对于旱土经济作物是一种十分先进的灌溉方式。实践证明,多种提水设施不仅在一个地方应并存,而且在某些站也有必要。
泵站规模根据地形、水源等不同,宜大则大,宜小则小。如湖区排涝,建一批大泵站,以适应特大暴雨抢排涝水的需要;在衡邵丘陵地区修建适量较大容量的调水工程是必要的,干旱死角、零散灌区,则适宜建小泵站,以分散解决问题为佳。
湖区多数泵站是排灌结合的,设备利用小时较高。如安乡县五七电排站10×155kW和南县育新电排站4×800kW,1988年既为遭受春旱的20余万亩农田提供了灌溉用水,又在特大秋涝中使30多万亩耕地免受涝灾,经济效益十分显著。
湖南省不少泵站,尤其是水轮泵站很注意发挥多种功能,既提水又发电,还进行农副产品加工。如42处大中型水轮泵站,现有发电装机45340kW,年发电量1.67亿kW·h。又如湖区大泵站利用同步电动机发送无功1.2亿kvar·h,这也是发挥多种功能的一种渠道。
(4)洞庭湖区排涝站系统实行高低排区分开、排田与排湖分开、内水与外水分开、排渠与灌渠分开,提高了抢排效果和排涝保证率,有效地发挥了调蓄湖泊的功能,减轻了抢排高峰对电网的压力,并能减少水利纠纷,节约能源。
“四分开”既是电排站规划设计的原则,也是运行调度的要求。实践证明是行之有效的。(www.xing528.com)
(5)泵站工程设计中采用泵房堤后式布置,拍门断流和倾斜式拦污栅等是成功的,如洞庭湖区19座大泵站,有14座采用直管式出水流道拍门断流,具有出水流道断面变化小、施工容易、工程量小,启动扬程低,运行稳定、操作简便等优点。
经观察摸索,拦污栅由竖直安装改为65°~75°倾斜式,栅面增大,过栅水头损失减小,且清污较竖直安装更为方便。为便于进水前池清淤,把拦污栅桥建成还可拦截冬枯水位的检修闸也很有必要。
(6)泵站施工选择适合的施工期和慎重处理软土地基等经验具有普遍意义。湖南省兴建电排站,一般要求头年冬开工,翌年汛前竣工受益,这样可避开汛期施工,减少了许多不必要的麻烦。
实践证明,在软土地基上修建泵站时,往往承载力和整体稳定容易满足,而局部不稳定发展成整体破坏,却常常出现。湖南省过去采用过的压力灌浆、防渗墙、压浸涵洞、导滤井以及建筑物基础设置刺墙和齿坎等,均收到一定效果。近几年湖南省采用高压定喷建造地下帷幕固砂,结合土工织物导滤,效果更好。
(7)运行管理中总结提出的节能节水4条途径是行之有效的。1982年湖南省提出机电排灌节能节水4条途径:①提高泵站装置效率;②提高渠系水利用系数;③降低净扬程(灌溉站要尽量减少低田高灌,排涝站要尽量减少高水低排);④减少机械提水量(灌溉站要尽量利用现有山塘、水库、河坝自流水源,排涝站要尽量利用内湖调蓄和滞蓄)。这4条途径,在许多泵站并不要花很大投入便可以取得较大的经济效果。如合理调度、疏浚进出水池和流道、减少弯头和不必要的管路附件、砍掉“高射炮”等,都是易行效显的措施;原水利电力部农水司以我省益阳县新河泵站作为节能试点单位,就是根据上述4条途径进行的。对能源单耗、装置效率和扬程效率值三个概念的澄清,将带来的效益匪浅。
(8)结合生产需要开展科研取得了不少有应用推广价值的成果。如新河泵站节能试点的研究成果有:①排涝区涝水寻优分配通用程序和图表;②撇洪河洪水过程适时寻优控制及其电算程序;③半调节轴流泵叶片安放角寻优组合及其通用电算程序。并且从空间上、时间上和每个工作环节上提出“最小功”计算方法以及在农田排灌系统概化模型定量的求解上,提出了“搭叠纽扣式”时空分解协调方法,均有一定的应用价值和理论意义。对利用湖区大泵站同步电动机作调相运行的有关无功出力问题、脱泵扣泵问题、停车刹车问题及调相调度问题等的测试研究,取得了满意的结果。
为探索更新改造措施和政策所开展的“电力排灌机电设备更新期限研究”、“28ZLB—70型轴流泵新翼型研究”、“D40—8型水轮泵设计研究”及“岩汪湖电排站64ZLB—50型轴流泵更换为64HL—40型混流泵试点”等,均取得了积极效果。
湖南省机电排灌成绩大、经验多,但也有不足与失误之处。如少数大泵站机组安装高程和内水位定得过低;两级排水装机容量比例失调,内排装机控制不严,部分堤垸出现内排大于外排;在软基上建站为减少工程量,采取的防止不均匀沉陷的措施不力;水轮泵站普遍建设标准低,水轮泵站结构型式和传动方式单调以及喷灌初期发展速度过快等,这些都是需要吸取的教训。
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