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水資源調(diào)配的宏觀調(diào)控——水利泵站在農(nóng)業(yè)與生態(tài)中的應(yīng)用

發(fā)布日期： 2026-01-30
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在更廣闊的地理尺度上，“水利泵站”是支撐國家水安全、糧食安全和生態(tài)安全的基石。與前文提到的污水泵站不同，水利泵站更多地是指服務(wù)于農(nóng)業(yè)灌溉、流域防洪排澇、跨區(qū)域水資源配置以及生態(tài)環(huán)境修復(fù)的大型水利樞紐。它是水利工程體系中的動力核心，將江河湖泊的水資源通過人工動力引導(dǎo)至需要的地方，變“水害”為“水利”。

一、多元分類與功能

水利泵站按其功能主要分為四大類，每一類都在國家戰(zhàn)略中占據(jù)重要地位：

灌溉泵站：

中國是農(nóng)業(yè)大國，但水資源分布不均。在北方干旱地區(qū)或地勢較高的農(nóng)田，灌溉泵站承擔(dān)著從河流、水庫提水灌溉的任務(wù)。特別是在揚(yáng)黃工程（如甘肅景泰川電力提灌工程）中，水泵需要將黃河水抬高數(shù)百米，滋養(yǎng)了百萬畝良田，改變了“靠天吃飯”的局面。

排澇泵站：

南方水網(wǎng)地區(qū)，地勢低洼，雨季極易發(fā)生內(nèi)澇。排澇泵站（如湖北荊江分洪區(qū)的泵站）在汛期發(fā)揮著“巨獸”般的作用，以每秒數(shù)千立方米的流量將澇水強(qiáng)行排入外江，保障糧食產(chǎn)區(qū)的安全。

調(diào)水泵站：

為解決區(qū)域性缺水問題，國家建設(shè)了長距離調(diào)水工程。如引灤入津、引黃濟(jì)青等工程中的梯級泵站，它們像接力賽一樣，將水從一個(gè)流域輸送到另一個(gè)流域，平衡區(qū)域發(fā)展。

生態(tài)補(bǔ)水泵站：

近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，專門為湖泊、濕地補(bǔ)水，改善城市水環(huán)境，或?yàn)楦珊院拥阑謴?fù)生態(tài)流量而建設(shè)的泵站越來越多。它們不僅要滿足水量要求，還要考慮水流形態(tài)對生態(tài)系統(tǒng)的友好性。

二、設(shè)計(jì)特點(diǎn)與核心技術(shù)

多變的水位適應(yīng)性：

江河水位隨季節(jié)變化劇烈（汛期高水位，枯水期低水位）。水利泵站的水泵選型必須覆蓋寬廣的揚(yáng)程范圍。例如，采用全調(diào)節(jié)葉片水泵，操作人員可以根據(jù)實(shí)際水位差，調(diào)節(jié)水泵葉片的角度，使水泵始終處于高效率區(qū)運(yùn)行，避免汽蝕（一種水流產(chǎn)生氣泡破裂破壞葉輪的現(xiàn)象）。

多泥沙水流的磨蝕問題：

我國許多河流（如黃河、長江）含沙量大。高含沙水流流過水泵葉輪和泵殼，會產(chǎn)生劇烈的磨蝕，如同砂紙打磨一般。為此，通常采用抗磨蝕的高強(qiáng)度碳鋼或不銹鋼材料，關(guān)鍵部位噴涂碳化鎢等硬質(zhì)涂層，并在水力設(shè)計(jì)上盡量控制流速，減少磨損。

巨大的工程尺度與土建結(jié)構(gòu)：

大型水利泵站的進(jìn)水流道往往設(shè)計(jì)成肘形或鐘形，以改善進(jìn)水流態(tài)。出水側(cè)常設(shè)“虹吸式出水流道”，利用虹吸原理降低啟動揚(yáng)程，停機(jī)時(shí)破壞真空以斷流。這種設(shè)計(jì)既節(jié)能又安全，但對土建施工的精度要求。

三、運(yùn)行調(diào)度：從單站運(yùn)行到聯(lián)合調(diào)度

梯級調(diào)度：

在長距離調(diào)水工程中，各級泵站之間存在著水力聯(lián)系。上一級泵站的流量波動會迅速傳遞到下一級。通過建立統(tǒng)一的調(diào)度中心，利用SCADA系統(tǒng)采集全線數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)模型會自動計(jì)算出全線開機(jī)組合，避免由于流量不平衡導(dǎo)致的水池溢出或抽干，實(shí)現(xiàn)全線“水力平衡”。

防汛抗旱的應(yīng)急響應(yīng)：

在汛期，排澇泵站根據(jù)氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行“預(yù)排”，提前騰空河網(wǎng)庫容；在干旱期，灌溉泵站則實(shí)行“輪灌”制度，根據(jù)農(nóng)作物需水規(guī)律精準(zhǔn)供水。這種基于氣象大數(shù)據(jù)的智能調(diào)度，極大提高了水資源的利用效率。

四、老舊泵站的升級改造（泵站改造）

目前，國家正在大力推進(jìn)泵站節(jié)能改造。核心措施包括：

更換高效水泵機(jī)組：利用先進(jìn)的水力模型替換舊泵，效率可提升10%-20%。

變頻改造：將直接啟動改為變頻啟動，不僅平滑了電網(wǎng)沖擊，更實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速，大幅節(jié)能。

智能化升級：加裝視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“少人值守”，降低運(yùn)行成本。
 
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