水利泵站的优化设计与运行

水利泵站的优化设计与运行

周恩杰

杭州海河水利水电设计有限公司 浙江 311222

摘要：近年来，我国的水利工程建设有了很大进展，在水利工程中，泵站是非常重要的一项内容。泵站的优化设计和运行是指选择泵的类型、容量和机组数量，以及对泵的运行进行调度，从而在给定的一组需求曲线下实现最小的设计和运行成本。本文就水利泵站的优化设计与运行进行研究，以供参考。

关键词：泵站;优化设计;优化运行

引言

近几年,城区内涝频发、水体污染,造成明显经济损失、环境破坏和社会影响,如何提高排涝能力、改善水系水环境、保障区域内各项设施的安全,增强景观价值,体现城市个性与魅力,是一项重要课题。

1加强水利泵站机电设备运行管理的意义

水利是国民经济发展的命脉，水利泵站对乡村振兴战略实施具有十分重要的作用。机电设备是维持水利泵站正常运行的基础，随着水利泵站机电设备智能化、网络化管理模式的实施，加强水利泵站机电设备运行管理工作具有重要意义。首先，加强水利泵站机电设备运行管理是提升泵站机电设备运行效率的重要手段。水利泵站机电设备种类繁多，尤其是在大数据技术环境下，泵站机电设备的性能越来越精密，任何环节出现故障都会影响到整个泵站的工作效率。通过加强机电设备运行管理工作能够最大限度地降低机电设备故障发生率，从而有效提升机电设备的运行效率，避免因机电设备故障停机而造成的经济损失。其次，加强水利泵站机电设备运行管理工作有助于提升泵站应对突发事件和抵御自然灾害的能力。水利泵站不仅是优化水资源配置的重要设施，也是及时处理各种突发事件的关键工程。

2水利泵站的优化设计与运行

2.1注重项目设计前的实地勘查和影响性分析

在设计工作展开之前，设计人员必须对施工场地内的水文地质情况进行详细勘查，充分了解当地农业生产所需的水利条件，充分获取准确信息，进行科学合理的设计规划。前期的实地调查和获取的数据为后期设计工作提供坚实的基础，可有效缩小不同地块的差距。同时，结合农村生产所需的灌溉条件合理设计排水设施的结构与布置，可对灌溉农田和应用节水技术提供较大助力。下面以常见的渠道防渗结构设计为例加以说明。防渗结构的设计必须基于实地调查，在综合分析各项影响因素后开展设计工作。（1）天然气候条件对建设工程的防渗质量有着较大影响，必须作为关键影响要素被综合考虑。例如，工程建设中所使用的建筑材料的有效利用时间受气候的影响；气候也有可能导致工程出现冻胀破坏，是工程防冻胀设计需要考虑的影响因素。（2）建设场地的地形地貌条件也是设计时应考虑的影响因素。地形与地貌会影响农田水利工程的投入成本，所以在选择施工方案时，必须将地形与地貌的影响放到重要位置上。（3）土壤本身的渗透水平将严重影响防渗方法的选取。若土壤的渗透性差，就可采用混凝土作为防渗材料，但若土壤的渗透能力好，则应选取密度较高的材料，以保证防渗工程能正常运行。

2.2构建设备信息管理系统，提升管理水平

水利泵站要依托大数据技术等构建机电设备管理信息系统，实现机电设备管理智能化、网络化。一是水利泵站要不断完善机电设备管理系统的硬件设施，为泵站机电设备管理信息系统提供完善的硬件支撑。例如，水利泵站要加强网络建设，及时引进5G技术。二是要优化泵站机电设备管理软件系统，尤其是要解决泵站机电设备管理系统的兼容性问题。

2.3输水涵管加固

经复核计算及现场检查,输水涵管存在问题如下：①输水涵管进口处破损,涵管局部破损漏水,水库长期处于低水位运行,水库效益严重衰减。②出口无消能设施,影响下游坝坡稳定。可以看出输水涵采用顶管施工,投资相对较大,但由于顶管施工面积相对较小,由传统的线状缩小为点状,因此对坝体破坏不严重,在施工的过程中对现有构筑物影响较小,且施工完成后的管道由于管径较大,也便于今后日常的维护及检修。通过改进大坝结构、优化护坡设计、设置排水沟、加强坝体防渗设计等方式,对大坝进行加固；同时,综合考虑泄槽边墙高度及溢洪道边墙稳定进行分析,对溢洪道进行加固,确保其能够满足水库运行需求；最后,拆除重建输水涵管,采取加固措施保证其使用性能,为路下勒水库的正常、稳定运行提供保障。

2.4生态效益

绿色发展是推动构建人类命运共同体的战略抉择。通过该项目的实施，既改变了当地的干旱环境，同时提高了生态效益。通过满足当地对水资源的需求，使农业得到发展，保护了当地的生态环境，农业的发展也改善了当地的生态环境。农业种植有助于减少水土流失，通过其根系与土壤的相互作用，保持土体的稳定性，改善其生态状况。将当地环境基础与当地特色相结合，实现产业发展与环境改善的相互促进，把握各地之间的差异性，因地制宜，精准施策，实现乡村振兴。

2.5合理设计渠道防渗

在工程设计过程中，应设计渠道的防渗结构，以减少水流的侵蚀和冲击。设计防渗渠道的重要性体现在以下几个方面：①有效节水和合理控制渠道土方工程所占据的地面空间；②有效避免出现土地的盐碱化问题；③有利于优化排水工程的施工成本。设计防渗渠道的过程中，应充分考虑我国各地区在气候、地形及土质等方面的差异问题，同时应重点关注渗漏问题。例如，北方地区的气温普遍低于南方，因而渠道更容易受冻害影响，在开展设计工作的时候必须考虑到冻害，采用合理的防冻措施，一般使用Ｕ形渠道，以防止发生冻胀问题。此外，应结合当地条件选择合适的防渗施工技术。一般而言，防渗施工技术主要包含膜料防渗技术、沥青防渗施工技术、高压喷射灌浆法等。其中，膜料防渗技术的优点是造价低、施工难度低、适应性较强，其缺点也很明显，即抗冲击能力差，因此提高渠道防渗性的关键是保证膜料的完整性。而沥青防渗施工技术是指依托沥青良好的工程特性，填堵渠道的渗漏部分，使工程使用时间能延长。高压喷射灌浆法是指利用高压将水凝浆填入渗漏部分，加快水凝浆与混凝土有机结合，构成可以防渗防漏的壁状固结物，然而该工法不易控制、容易发生漏喷的现象。

2.6及时更新机电设备，提升运行效率

机电设备性能技术在不断更新发展，水利泵站要及时引进性能完善的机电设备，提升机电设备的运行效率，增强泵站扬水能力。一是水利泵站要加大资金投入力度，及时引进性能完善的机电设备。老旧机电设备能耗增高，自动化程度低。水利泵站要主动对接行业市场，采购性能完善的机电设备，以此提升泵站工作效率，降低能源消耗。二是要加强对机电设备的运行监督力度，必要时候积极开展运行试验，以此不断优化机电设备运行参数。例如，水利泵站在引进机电设备后要进行带电运行试验，主要检测设备运行参数是否正常、设备安装是否满足设计要求，并记录整理相关试验数据，为机电设备运行积累相关参考数据。

结语

综上所述，做好水利泵站机电设备运行管理工作具有重要意义。泵站优化设计和运行是一个大规模非线性规划问题。在规定的规划范围内，其设计目标是将年度设计和运营总成本降至最低。研究结果表明，采用该模型可以显著降低年总成本，成本降低的主要原因是通过采用更好的操作规则来节省能源。未来有望将开发最佳操作规则与最佳设计模型联系起来。

参考文献

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