中国供水泵站工程的理论与实践

供水工程在中国有悠久的历史，早在5000～6000 年以前的仰韶文化时代，就有以风力、水力、畜力、人力为动力的提水机具进行灌溉排水的悠久历史，出现了尖底带耳陶罐，据考证是当时人们用来从井中、河中提水的器具，大约隋唐时代我们的祖先就开始利用类似水泵的提水装置——筒车灌溉小块农田。但是由于技术落后，规模很小。到20 世纪20～30年代在东南沿海地区才开始出现以柴油机、电动机为动力的泵站，开始利用现代水利机械服务于农田灌溉和洪涝排水，1924 年江苏常州郊区安装了一台直径为150mm的离心泵，是中国电力提灌的先例。随着科学研究与工程技术水平的日益提高，工程规模与效益不断扩大，其发展大体上可分为四个阶段：

（1）20世纪50年代初期，新中国经过三年国民经济恢复和第一个五年计划，由于农业的发展，国家在东部经济基础较好的部分省、直辖市抓了农业机械的试点并重点建设了一批柴油机和电动机的动力泵站，到1957 年底，机电排灌泵站的总装机容量从1949 年的71MW增加到3530MW，不仅为东部地区的农业发展做出了有益的贡献，而且为全国的推广探索了经验，奠定了较好的技术基础。

（2）20世纪60年代，机电排灌的全面推广与发展阶段。第二个五年计划与随之而来的国民经济调整时期，农业集体经济的迅速发展与农业机械工业的兴起，为机电排灌事业的发展提供了有利的条件。在此阶段，全国各省市的机电排灌泵站规模由小到大，得到迅速发展，为农业乃至国民经济的发展发挥了重要的作用，建设与管理水平也得到提高。这一阶段的特点是：大型机电排灌泵站，如江苏省江都排灌泵站、山西夹马口高扬程灌溉泵站、安徽撮镇泵站等相继建成发挥效益；具有中国特色利用水力资源进行提水的水轮泵站得到重视和迅速推广；相应的管理办法与法则以及管理机构开始建立，1963 年水利电力部正式颁发了《机电排灌站经营管理办法》。机电排灌泵站的建设与管理技术得到推广与发展，到1965 年，机电排灌泵站的装机容量达到240万kW左右，比1957 年增加6 倍。

（3）20世纪70年代，供水泵站的稳步发展时期。中国在这一时期，国民经济受到极大的冲击和破坏，也严重影响到农业及机电排灌事业的发展。但由于国家各级政府认识到水利是农业的命脉，及农业发展的需要，机电排灌泵站仍然得到稳步发展。到1978年底，全国机电排灌泵站的装机容量达到1500 万kW，灌溉面积达15370 万hm2。其间，建成了一批大型泵站，如甘肃的景泰川电灌工程，江苏江都排灌三站、四站，淮安泵站，淮阳泵站，湖北省的金口、汉川、沉湖、南套购、高潭口、螺山、排湖等大型排水泵站。这一时期的机电排灌泵站工程从总体上看得到了发展，但存在的问题是重规模、重速度，而对质量、效益与管理重视不够，为以后的发展带来一些不利的因素。

（4）20世纪80年代至今，供水泵站的综合发展阶段。改革开放为供水泵站事业的发展带来了强劲的春风，供水泵站在规模质量、效益、管理等方面得到全面的提高和综合的发展。

从中国供水泵站的发展来看，主要有两大特点。

特点之一是大批大型泵站及跨流域调水工程，相继建成并投入使用，从工程规划、设计、施工、安装到运行管理技术水平上了一个新台阶。(www.xing528.com)

截至1996 年底，全国拥有大、中、小型固定泵站49.8万处，配套机电井332.5 多万眼，排灌动力总装机容量达7019.6 万kW，全国机电排灌面积达3400 万hm2。其中大型泵站有283 处（截至1997 年），装机容量约259.3 万kW，排灌效益面积为538.03 万hm2。其中有已经建成并投入商业运行的东深供水工程、引滦工程、引大入秦工程、引松入长供水与环境工程、引碧入连工程、京密供水工程、山西省万家寨引黄工程等特大型供水项目，其中引滦入津工程全线4 座大型泵站，共装大型水泵27 台，总装机容量2 万kW；甘肃省的景泰川提水工程于1974年建成的一期工程，设计流量10.56m3/s，共分11级，累计扬程445m，总装机容量6.4 万kW，最大单机容量为2000kW。第二期工程于1984年开始兴建，设计灌溉面积3.33hm2，共分18 级，累计净扬程445m，总扬程708m。陕西东雷提灌工程设计流量60m3/s，共分8 级，累计净扬程311m，总装机容量为12万kW。其中二级泵站的水泵额定扬程为215m，单泵容量为8000kW。大型低扬程排灌泵站主要分布在湖北、湖南、广东、安徽、江苏和浙江等省的低洼地区。仅湖北省江汉平原，近年来就建成大型泵站60多座。其中樊口泵站的水泵口径为4.0m，单泵流量为53.5m3/s，水泵额定扬程9.5m 配套功率6000kW，是目前中国单泵容量最大的轴流泵站。作为长距离跨流域供水工程的典型实例，中国南水北调工程也已经开工建设，以上泵站工程的建设对于抗御旱涝灾害，保证城乡的工农业用水，确保国民经济的持续稳步发展，发挥了十分重要的作用，这个体系捍卫着8亿人口的生活用水、75%的工业用水和近600万hm2 耕地的灌溉用水。

南水北调工程是解决中国北方水资源严重短缺问题的特大型基础设施项目，建设的目的是通过跨流域的水资源合理配置，保障经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。在规划的50年间，南水北调工程总体规划分三个阶段实施，总投资将达4860 亿元人民币。2002～2010年为实施南水北调工程近期阶段，总调水规模约200亿m3；2011～2030 年为中期阶段，调水规模约增加168 亿m3，累计达到368 亿m3 左右；2031～2050 年为远期阶段，年总调水规模约增加80亿m3，累计达到448 亿m3 左右。东线工程，从长江下游引水，基本沿京杭运河逐级提水北送，向黄淮海平原东部供水，终点天津。东线的地形以黄河为脊背向南北倾斜，引水口比黄河处地面低40余m。从长江调水到黄河南岸需设13个梯级抽水泵站，总扬程65m，穿过黄河可自流到天津。黄河以南除南四湖内上、下级湖之间设一个梯级，其余各河段上设三个梯级。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。一期工程仍设13个梯级，泵站23 处，装机容量45.37万kW。黄河以北设5 处抽水泵站，设计抽水能力共326m3/s，装机容量1.46 万kW。东线工程可为苏、皖、鲁、冀、津5 省（直辖市）净增供水量143.3 亿m3，其中生活、工业及航运用水66.56 亿m3。农业76.76 亿m3。南水北调东线工程泵站的特点是扬程低（多在2～6m）、流量大（单机流量一般为15～40m3/s）、运行时间长（黄河以南泵站约5000h/a），部分泵站兼有排涝任务，要求泵站运转灵活、效率高。

万家寨引黄工程位于山西省西北部，西起晋蒙交界的万家寨水库，南至太原，东至大同，是一项大型跨流域引水工程。该工程从黄河万家寨水库取水，分别向太原、大同和朔州三个能源基地供水，以解决其严重的缺水危机。引黄工程输水线路总长约449.5km，设计引水流量48m3/s，年输水量12亿m3，其中向太原年供水6.4 亿m3；向大同、朔州供水5.6 亿m3。工程包括总干线、南干线、北干线、连接段四部分。总干线输水线路长44.4km，从万家寨水库引水，通过隧洞、泵站、申同咀水库引水至下土寨村分水口，设计输水流量48m3/s，年输水量12 亿m3；南干线从下土寨分水口向南，经偏关、平鲁、朔州、神池、至头马营出口进入汾河，输水线路长102km，设计输水流量25.8m3/s，年输水量6.4 亿m3；连接段从南干线头马营出口起，下接太原呼延水厂，输水线路长139km，其中汾河水库以上采用天然河道输水，长81.2km，设计流量25.8m3/s，汾河水库以下采用管道（洞）输水，长58km，设计流量20.5m3/s。引黄工程在万家寨水库8月、9 月排沙期间，停止运行，年引水时间10 个月。引黄工程分二期建设：一期工程完成总干线、南干线、连接段工程，将黄河水引至太原市，实现向太原年供水3.2 亿m3；二期工程完成北干线及剩余的机电设备安装工程，实现向大同、朔州供水5.6 亿m3 和向太原年供水6.4亿m3 的目标。二期工程属长距离、大流量和高扬程引水工程，输水系统以多级泵站和隧洞、管道封闭输水为主，工程运行实行全线自动化控制，包括计算机监控系统、水力量测系统、通信系统和工业电视监视系统，用于全线供水的运行、调度、监控，采集全线的水力测量和监控泵站内主要设备的运行。在太原设引黄工程控制调度中心大楼，监视和控制全系统的运行并协调各泵站和所有输水设施的运行。

特点之二是重点抓了技术改造和经营管理，对早期建设的技术陈旧、设备落后能耗高、安全性差的设备、设施进行技术改造，与此同时，水利部先后颁发了SD204—86《泵站技术规范》、SL254—2000 《泵站技术改造规程》、SD141—85 《泵站技术改造通则》、SD140—85《泵站现场测试规程》、SL255—2000《泵站技术管理规程》等技术规范，举办了一系列技术培训班与研讨班，研究了如何深化改革、加强管理、注重效益、提高技术水平等问题，对一些技术的难点、重点进行了技术攻关使各类各级机电排灌泵站装置效率明显提高，技术水平越来越先进，经济效益越来越好，建设与管理水平越来越高。

从新中国成立到现在，供水泵站在抗御洪涝干旱灾害、保证农业稳产与增产、改善农业生产条件，以及跨流域调水、解决城镇供水、促进国民经济各部门发展中发挥了重要作用。尤其在1978年抗御长江中下游的特大旱灾、1998年长江特大洪水所造成洪涝灾害中发挥了巨大威力，确保了农业生产的稳步发展及人民的生命财产安全，取得了显著的经济效益和社会效益。