国外机电排灌事业的发展概况

　　美国西北部的哥伦比亚河大古力泵站是世界有名的提灌工程，其设计流量为460m3/s，扬程94m，计划安装12台水泵，灌溉干旱高原农田625万亩。1949～1951年首期安装了6台立式混流泵，单泵流量为45 m3/s，配套电动机功率47807kW；1973年加装了两台抽水蓄能机组，单机抽水能力为48 m3/s 。全站现有抽水能力366 m3/s ，配套电动机总功率38×107kW 。该站是从大古力水库内抽水，扬至高原上一座调节水库，有效库容94×107m3。在灌水季节抽水蓄入高原水库，待供电峰荷期再放回大古力水库发电。所以，后期的6台水泵为抽水蓄能机组。

　　美国已建大型调水工程十多处，但就工程规模、调水量、调水距离、工程技术和综合效益等权衡，最具代表性的调水工程应首选加利福尼亚州的北水南调工程，它也是全美最大的多目标开发工程。加利福尼亚州位于美国西南部，西临太平洋，面积41万平方公里，人口2300万。北部湿润，萨克拉门托河等水量丰沛。南部地势平坦，光热条件好，是美国著名的阳光地带，但干旱少雨，圣华金河流域及以南地区水资源短缺。全州年径流量870亿立方米，其中3／4在北部，而需水量的4／5在南部。为了开发南部，联邦政府建设了中央河谷工程，加州政府建设了北水南调工程，两项工程相辅相成，共同把加州北部丰富的水资源调到南部缺水地区。北水南调工程共建有12座大型泵站，利用99台水泵将加利福尼亚北部的水抽送到洛杉矶灌溉沿海的133万公顷农田。计划最终年调水量52.2亿m3，干线抽水总扬程1154米，电动机总功率178万千瓦，提水流量290m3/s（其中扬程在920m以上的流量为170 m3/s ）。其中埃德蒙斯顿泵站设计流量为125m3/s ，净扬程为587m，设计总功率82.4×104kW ，年耗电量约60亿kW·h。装有14台功率为58840kW四级立式离心泵，叶轮直径4.88m，单泵流量9m3/s，效率92.2%，转速600r/m（与电动机同），泵高9.45m，重220T。水泵与电动机直联，机组总高近20m，重420T。该工程于1951年5月提出方案论证，1965年5月最终确定方案，1971年9月正式提出实施，1984年完成最后3台机组的安装。泵站有两条出水管路，每条长2500m，前段管路直径为3860mm，后段管路直径为4280mm。加州调水工程是一项宏大的跨流域调水工程，输水渠道南北绵延千余公里，纵贯加州，其输水能力各渠段不同，设计最大渠段输水流量达509立方米每秒，为加州南部经济和社会发展，生态环境的改善提供了充足的水源，使加州南部成为果树蔬菜等经济作物生产出口基地，并保证了以洛杉矶为中心的1700多万人口的生活和工业等用水。现在加利福尼亚州是美国人口最多的州，洛杉矶成为美国第三大城市。

　　另外，还有在1970年开始运转的圣路易斯提水工程，它有两座泵站，其中一座泵站装有离心泵3台，扬程38m，单泵流量62 m3/s，单机功率3×104kW；另一座泵站装有全调式混流泵3台，单泵流量为34～62 m3/s ，灌溉面积为364万亩。值得提出的是，该工程中另有一座抽水-发电站，站内装有8台双速可逆式水泵-水轮机组，在转速为150r/min下作为水泵-电动机抽水时，单机容量为47×103kW ，作为水轮机-发电机发电时，单机容量为53×103kVA；在转速为120r／min下作为水泵-电动机抽水时，其单机容量为25×103kW，作为水轮机-发电机发电时，其单机容量为34×103kWVA。每台机组从抽水工况转变为发电工况，或者从发电工况转变为抽水工况，其转换时间仅需27s。该机组在电力系统峰荷期发电，在非峰荷期间则向水库抽水。这样，不仅能平衡电力系统负荷，而且可以回收大量电能。

　　（二）日本

　　日本全国排灌设备的总提排水能力为1.1×10m3/s，其中排水流量为9400m3/s，提灌流量为1600m3/s，全国共有排灌泵站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。该站共装有6台口径为4200mm的贯流式水泵，扬程2.6m，单泵流量40m3/s，电动机功率7800kW，总排水量240 m3/s ，控制集水面积42万亩，排水受益面积30万亩。该站的水泵与其它设备均由中央控制室远距离操纵。为保证新川河内的水位稳定在设计范围内，泵站采用了自动调节水泵叶片角度和自动选择运转台数的控制机构，并根据内外水位差发出开启自流排水闸的信号。该站其它辅助设备和自动清污装置也均由中央控制室操纵。另外，1975年建成的三乡排水站，装有口径为4600mm的混流泵，单泵流量为50m3/s，设计扬程6.3m，配套动力为4560kW的柴油机。

　　（三）荷兰

　　荷兰地势低平，全国约有1/2～1/3的土地在海平面以下，加之大规模围海造田和部分地区开垦沼泽地等，排水问题十分突出，因此机电提水排灌比较发达。泵站的特点是扬程低、流量大。如1973年在北海运河入海处修建的爱茅顿排水站，装有大型贯流式水泵4台，采用低频、低速异步电动机驱动，将50Hz的电源经过变频器变为16.5Hz，以适应水泵低速运转，最大扬程2.3m，单泵流量37.5 m3/s。该站排水能力为150 m3/s，将来可能扩大至350～400 m3/s。

　　荷兰目前已建成的大型泵站有600多座，安装口径1.2m以上的大型水泵机组2400多台（荷兰泵的转速高，其口径1.2m相当于我国口径1.8m以上的大泵），其泵站的数量和大泵的台数都在我国的三倍以上。

　　在水泵设计及装置配套方面，荷兰有世界著名的水力机械实验室，可对水泵装置进行性能测试、水锤计算、模型试验等；在机械方面，广泛利用计算机，从计算机辅助选型（CAS）、计算机辅助设计（CAD）到计算机辅助制造（CAM）；从水力、结构优化设计到叶片、导叶加工的严格控制，全程使用计算机，使产品在高度先进的设计和工艺基础上制造出来。荷兰的研究机构齐全，科研力量很强，设施完善，对水泵及其进、出水流道均有比较系统的研究。

　　（四）其它国家

　　埃及的西水东调工程是将尼罗河水调至干旱缺水的西奈半岛，为工农业生产和人民生活提供了宝贵的水资源。该工程设有九处抽水泵站，其中在输水干线上设有7级泵站，逐级提水东调，在最后一段，即第四开发区到阿里什河谷的第五开发区。由于地形复杂采用压力管道输水，水泵加压75.5米，抽水流量52.6立方米每秒。为预防干旱地区因灌溉产生土壤盐碱化问题，在灌溉工程建设的同时建设了排水系统，以控制开发区的地下水位。工程于2000年完成，苏伊士运河东西两岸新增耕地约25万公顷，大片沙漠因有水而变为良田沃野，新建45座新村和住宅区，为150万人口提供生活用水，有效地缓解了埃及粮食的短缺状况，增加了水果、蔬菜出口，促进了西奈经济社会的全面发展与繁荣。

　　罗马尼亚的奥尔特·卡尔马齐灌区是欧洲最大的自动化灌区，灌区自多瑙河提水，一级泵站采用浮动式泵房，安装5台立式轴流泵，提水流量36 m3/s；二级泵站和三级泵站安装若干台立式离心泵，然后通过34个小型加压泵站，送入田间喷灌系统，灌溉 47万 hm2农田。

　　乌兹别克共和国从1973年开始运转的卡尔申提灌工程，由阿姆河提水，提水流量200m3／s，共灌溉农田525万亩，总装机容量为45×104kW。沿干渠共分六个梯级提水，每座梯级泵站均装有6台全调节式轴流泵（一台作为备用），第一级泵站扬程17～19m，其余各级泵站扬程23～26m，总扬程l56m，单泵流量为40m3/s。另有一座泵站专门向塔里马让水库送水，水库调节库容为16×108m3，灌水期由水库引出的最大流量为360m3/s，由于这座泵站的修建，可使6座梯级泵站全年工作，从而大大地提高了工程效益。

　　乌克兰共和国于1957年建成了英古列茨灌溉供水泵站，设计扬程60m，单机容量为4200kW，总装机容量为29420kW。1973年开始运行的卡霍夫卡提灌工程，从第聂伯河上的卡夫霍卡水库提水，其提水流量为590m3/s ，灌溉农田1140万亩。渠首泵站扬程25m，共装机108×103kW。其第一期工程提水154 m3/s装机36×103kW。

　　从泵站设备、泵站运行管理等方面来看，国外泵站工程具有以下特点：

　　（1）水泵机组综合性能好

　　国外大型水泵一般具有转速高、体积小、重量轻等优点，其流量是我国同口径水泵流量的1.5~2倍。如荷兰1.8m的水泵与我国2.8m水泵的性能基本相同，但前者的重量为23.1吨，后者的重量却是48吨，两者相差一倍多。另外，采用齿轮传动，大大减小了电动机的体积和重量。如荷兰口径3.6m的贯流泵，采用齿轮变速传动的结构设计后，与其配套的高速电机直径仅1.2m，电机和齿轮箱的总重量是15吨。如果将这台泵改用我国常见的的直接传动，其电机直径将由原来的1.2m增加到6.1m，重量由15吨增加到49吨。由此可见，国外水泵机组采用高速化的设计理念后，不仅使机组的体积减小、重量变轻，而且还可大幅降低泵房和土建投资。另外，水泵材质好加工精密。水泵的内外表面平整光滑，叶片表面加工光洁度高，这样就确保了水泵符合泵站的使用要求，不仅效率高，空化性能好，而且大大地延长了水泵的使用寿命，减少了事故的发生。

　　（2）泵站自动化程度高

　　美国加州调水工程于1964～1974年安装了计算机自动控制系统，该系统可对17座泵站和电厂，71座节制闸的198个闸门和其他各种设备、设施实行计算机通信、监控、检测和调度。

　　日本现已完成六七十年代兴建的水利工程的设备改造和扩建，并安装了新的计算机监控系统。监控系统大都采用集中管理的分层分布式结构，即在一个水系上设有中央管理站，采用计算机和遥测、遥控装置对各种泵站、水工建筑物、渠道等进行集中监控，以达到水资源综合利用的目的。例如，新川河口排水站的6台贯流式轴流泵及其他设备均由中央控制室远距离操作。为保证新川河口的水位稳定在设计范围内，采用了自动调节水泵叶片安装角和自动选择运转台数的控制机构，并根据内外水位差的变化，可发出开启自动排水闸的信号。该站的其他辅助设备和自动清污装置，也均由中央控制室操作。

　　荷兰、奥地利的一些泵站，基本上都实现了全自动监控。荷兰泵站采用的自动化仪表多为智能型，这种仪表很先进，如功率表、水位表、水位计等能长期进行自动记录。

　　（3）运行管理人员少、素质好、分工严密

　　国外泵站一般雇用懂专业、有经验的管理人员，运行、管理人员普遍具有较高的专业技能，在泵站运行中，可以及时发现问题，并能正确地处理突发事件。运行管理人员总数只相当于我国的1/10左右，但运行管理有条不紊，长期保持正常运转。以荷兰为例，水泵制造厂不仅负责核心部件的生产和总装，还负责机组的大修，泵站的管理人员只负责值班运行、小规模的检修和大规模的检查。