CN109440874B - 一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及农业灌溉、城市供水技术领域，具体涉及一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，包括两条平行的提水管路和多级间隔设置的梯级泵站，两条提水管路共同经过各级梯级泵站形成两条并列的提水线路，在两条提水管路上分别安装有控制提水管路开闭的上水阀门，提水管路至少有一条开通，所述提水管路通过明渠与农田连通提供第一灌溉水路，相邻两个梯级泵站之间还设置有调蓄水池，调蓄水池的进水端与提水线路连通，调蓄水池的出水端与农田连通提供第二灌溉水路，该系统由两条供水线路供水，可根据实际情况调节提水量，并在各级泵站之间设置调蓄水池，在枯水期可通过调蓄水池对农业灌溉水进行补给。

Description

一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统
技术领域
本发明涉及农业灌溉、城市供水技术领域，具体涉及一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统。
背景技术
梯级泵站输水系统由泵站（水泵装置、电机、其他辅助装置等）、分水口和渠道等设备组成，通过泵站提水和管道输水的方式，实现水资源的合理配置。
目前，梯级泵站已经广泛应用于农业灌溉、城市供水等方面，在西北干旱地区梯级泵站发挥的作用尤其重要。由于西北地区高蒸发、低降雨的气候条件，农作物具有需水量大、灌溉周期长的特点，泵站提灌系统往往会出现供水量和需水量不匹配的现象，在盛水期，泵站提水量大于农业灌水及城市供水用水量，造成水量浪费，而在枯水期，泵站提水量又不足农业灌水及城市供水用水量，同时，在晚间城市用水量远远小于白天的城市用水量，泵站供水造成浪费，因此，泵站提水量与实际需水量之间存在不平衡。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和问题，本发明提供一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，该系统由两条供水线路供水，可根据实际情况调节提水量，并在各级泵站之间设置调蓄水池，在枯水期可通过调蓄水池对农业灌溉水进行补给。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，其特征在于：包括两条平行的提水管路和多级间隔设置的梯级泵站，两条提水管路共同经过各级梯级泵站形成两条并列的提水线路，提水管路中的水由低水位经各级梯级泵站抽至高水位，在两条提水管路上分别安装有控制提水管路开闭的上水阀门，所述提水管路至少有一条开通，所述提水管路通过明渠与农田连通提供第一灌溉水路，相邻两个梯级泵站之间还设置有调蓄水池，所述调蓄水池的进水端与提水线路连通，调蓄水池的出水端与农田连通提供第二灌溉水路，在调蓄水池的进水端和出水端分别安装有蓄水阀门。
上述的一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，所述提水管路为依次经过各级泵站的两条平行的压力管，所述压力管上开有多个水流出口，所述调蓄水池进水端、明渠进水端分别通过对应的水流出口与压力管连通。
上述的一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，所述调蓄水池的出水端分别通过多个支流与多个农田连通，所述明渠通过多个支流分别与多个农田连通。
上述的一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，所述明渠的地势沿水流方向逐渐降低。
上述的一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，在同一水流通路上，所述压力管的地势高于调蓄水池的地势高于农田的地势。
一种梯级泵站调蓄水池系统的蓄水调节方法，两条并列的提水管路上在不同高程位置分别设置泵站，形成多个梯级泵站，相邻梯级泵站之间的提水管路上分别设置蓄水引水口和明渠引水口及对应的电磁阀，蓄水引水口通过管路与同级蓄水池连通，同级蓄水池通过管路导流至同级农田，明渠引水口通过明渠将水源导流至同级农田；两条并列的提水管路最顶端连通于生活用水蓄水设备；首先满足两条平行提水管路的提升终端生活用水蓄水量，生活用水的蓄水设备设置满水警戒线A的同时又设置了高水位警示线B和低水位警示线C并安装对应的水位传感器，蓄水设备的水位位于A线以上时停止向蓄水设备注水，AB线之间时，在夜间启动一条或两条提水管路向蓄水设备注水，白天停止注水，BC线之间时，在夜间启动两条提水管路向蓄水设备注水，白天启动一条或两条提水管路向蓄水设备注水，在C之下时，白天晚上启动两条提水管路向生活用水蓄水设备注水；在满足生活用水蓄水量的情况下，在夜间通过明渠进行灌溉，并且向同级蓄水池注水，在白天停止向同级蓄水池注水，但利用同级蓄水池向农田进行灌溉，灌溉不足时利用明渠配合灌溉。
本发明的有益效果：本发明的一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，该系统由两条并列的供水线路供水，两条供水线路能够同时开启或者只开通其中一条，在白天城市用水多、农田蒸发快，属于用水高峰期，同时开启两条供水线路，到了用水低峰期的晚上用水减少就开启其中一条，节省能源，实现水资源的合理利用，充分利用夜间多余电能，降低成本；本发明在各级泵站之间还设置调蓄水池，当梯级泵站所提水量不能满足农业灌溉的时候，可以通过各级泵站之间的调蓄水池对农业灌水进行补给。在丰水期，将梯级泵站多余的提水量存蓄在调蓄水池中，在枯水期，当农业灌水或是城市供水不足时，在通过调蓄水池进行补给；该发明对技术要求低，工程适用性高，在泵站之间建立调蓄水池可以促进梯级泵站系统的优化调度，来水较多时，起到蓄水作用，减少水量损失，在枯水期对农业灌溉或城市供水进行补给，增强水资源的循环利用，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图一。
图2为本发明的整体结构示意图二。
图中：1-第一提水管路，2-第二提水管路，3-梯级泵站，41-一号调蓄水池，42-二号调蓄水池，51-一号农田，52二号农田，53-三号农田，61-一号明渠，62-二号明渠，7-支流管，8-支流明渠。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，如图1所示，包括两条平行的提水管路和多级间隔设置的梯级泵站3，两条提水管路共同经过各级梯级泵站3形成两条并列的提水线路，将水由低水位经各级梯级泵站抽至高水位，两条提水管路分别是第一提水管路1和第二提水管路2，第一提水管路1和第二提水管路2上分别安装有控制提水管路开闭的上水阀门，通过上水阀门控制相应的提水管路的开停，第一提水管路1和第二提水管路2同时开通或者只开通其中的一条，第一提水管路1通过一号明渠61与一号农田51连通，为一号农田51提供第一灌溉水路，始终为一号农田51提供灌溉用水；第二提水管路2通过二号明渠62与二号农田52连通，为二号农田52提供第一灌溉水路，始终为二号农田52提供灌溉用水。同时，在相邻两个梯级泵站3之间还设置有调蓄水池，一号调蓄水池41的进水端与第一提水线路1连通，一号调蓄水池41的出水端与一号农田51连通，为一号农田提供第二灌溉水路，第二灌溉水路间歇性为一号农田51提供灌溉用水；二号调蓄水池42的进水端与第二提水线路2连通，二号调蓄水池42的出水端与二号农田52连通，为二号农田提供第二灌溉水路，第二灌溉水路间歇性为二号农田52提供灌溉用水，并且在调蓄水池的进水端和出水端分别安装有蓄水阀门，通过控制蓄水阀门来控制调蓄水池是否为农田供水。
提水管路为依次经过各级泵站的两条平行的压力管，在压力管上开有多个水流出口，各个调蓄水池进水端、明渠进水端分别通过对应的水流出口与压力管连通。每一条明渠的地势沿着自身的水流方向逐渐降低，使水流借助自身重力势能在渠中流动，并且在同一水流通路上，对应的压力管的地势高于调蓄水池的地势高于农田的地势，水由地势较高的压力管的开口处流向地势较低的调蓄水池中，最后需要灌溉时打开调蓄水池的蓄水阀门使水流入地势最低的农田中，完全不需要借助外界能源，利用水自身的重力势能进行流动，节省成本和能源，具有实用性。
如图1所示，设一号调蓄水池41、二号调蓄水池42容量分别为V1、V2，一号农田51、二号农田52灌溉期所需灌水量分别为W1、W2，一号明渠61和二号明渠62的流量分别为q1和q2，灌溉时间为t。当梯级泵站3提水量小于农田灌溉的需水量时，则需要调蓄水池对农田灌溉进行补给，故有V1≥W1—q1t，V2≥W2—q2t；当梯级泵站提水量大于农田灌溉实际的需水量的时候，可将多余水量暂时存蓄在调蓄水池中，以供缺水期使用。
在白天六点之后的用水高峰期，第一提水管路1和第二提水管路2同时开通，共同提供农田灌溉用水和城市生活用水，在晚上十一点之后的用水低峰期水流方向，只开通第一提水管路1或者第二提水管路2，由一条提水管路来提供城市用水和农田灌溉用水，降低梯级泵的运作功率，合理分配水资源。
一种梯级泵站调蓄水池系统的蓄水调节方法，在两条并列的提水管路上在不同高程位置分别设置泵站，形成多个梯级泵站，相邻梯级泵站之间的提水管路上分别设置蓄水引水口和明渠引水口及对应的电磁阀，蓄水引水口通过管路与同级蓄水池连通（同级蓄水池的入水高度通常低于其蓄水引水口的高度，当同级蓄水池的入水高度必须大于蓄水引水口时，通过增设水泵将蓄水引水口的水源提升至同级蓄水池），同级蓄水池通过管路导流至同级农田，明渠引水口通过明渠将水源导流至同级农田；两条并列的提水管路最顶端连通于生活用水蓄水设备；首先满足两条平行提水管路的提升终端生活用水蓄水量，生活用水的蓄水设备设置满水警戒线A的同时又设置了高水位警示线B和低水位警示线C并安装对应的水位传感器，蓄水设备的水位位于A线以上时停止向蓄水设备注水，AB线之间时，在夜间启动一条或两条提水管路向蓄水设备注水，白天停止注水，BC线之间时，在夜间启动两条提水管路向蓄水设备注水，白天启动一条或两条提水管路向蓄水设备注水，在C之下时，白天晚上启动两条提水管路向生活用水蓄水设备注水；在满足生活用水蓄水量的情况下，在夜间通过明渠进行灌溉，并且向同级蓄水池注水，在白天停止向同级蓄水池注水，但利用同级蓄水池向农田进行灌溉，灌溉不足时利用明渠配合灌溉，本发明能够充分利用夜间多余电能，而且降低成本。
实施例2：本实施例的一种基于水量平衡的梯级泵站调蓄水池系统，以与实施例1中的不同点位中心进行说明。
如图2所示，在调蓄水池的出水端分别通过多个支流与多个农田连通，明渠通过多个支流分别与多个农田连通，以三号农田53为例，三号农田53通过支流管7与一号调蓄水池51的出水端连通，三号农田53同时通过支流明渠8与一号明渠连通，设一号调蓄水池容量为V1，一号农田51、三号农田53灌溉期所需灌水量分别为W1、W3，一号明渠61和支流管7的流量分别为q1和q3，灌溉时间为t。当梯级泵站提水量小于农田灌溉的需水量时，则需要调蓄水池对农田灌溉进行补给，故有V1≥W1 +W3—q1t—q3t；的容量为V1，当梯级泵站提水量大于农田灌溉实际的需水量的时候，可将多余水量暂时存蓄在调蓄水池中，以供缺水期使用。

Claims (3)

1.一种梯级泵站调蓄水池系统的蓄水调节方法，其特征在于：包括两条平行的提水管路和多级间隔设置的梯级泵站，两条提水管路共同经过各级梯级泵站形成两条并列的提水线路，提水管路中的水由低水位经各级梯级泵站抽至高水位，两条提水管路分别是第一提水管路和第二提水管路，第一提水管路和第二提水管路上分别安装有控制提水管路开闭的上水阀门，第一提水管路和第二提水管路同时开通或者只开通其中的一条，第一提水管路通过一号明渠与一号农田连通，为一号农田提供第一灌溉水路, 第二提水管路通过二号明渠与二号农田连通，为二号农田提供第一灌溉水路，相邻两个梯级泵站之间还设置有调蓄水池，一号调蓄水池的进水端与第一提水线路连通，一号调蓄水池的出水端与一号农田连通，为一号农田提供第二灌溉水路；第二灌溉水路间歇性为一号农田提供灌溉用水；二号调蓄水池的进水端与第二提水线路连通，二号调蓄水池的出水端与二号农田连通，为二号农田提供第二灌溉水路，第二灌溉水路间歇性为二号农田提供灌溉用水，并且在调蓄水池的进水端和出水端分别安装有蓄水阀门，通过控制蓄水阀门来控制调蓄水池是否为农田供水，提水管路为依次经过各级泵站的两条平行的压力管，在压力管上开有多个水流出口，各个调蓄水池进水端、明渠进水端分别通过对应的水流出口与压力管连通；每一条明渠的地势沿着自身的水流方向逐渐降低，使水流借助自身重力势能在渠中流动，并且在同一水流通路上，对应的压力管的地势高于调蓄水池的地势高于农田的地势，水由地势较高的压力管的开口处流向地势较低的调蓄水池中，最后需要灌溉时打开调蓄水池的蓄水阀门使水流入地势最低的农田中；两条并列的提水管路上在不同高程位置分别设置泵站，形成多个梯级泵站，相邻梯级泵站之间的提水管路上分别设置蓄水引水口和明渠引水口及对应的电磁阀，蓄水引水口通过管路与同级蓄水池连通，同级蓄水池通过管路导流至同级农田，明渠引水口通过明渠将水源导流至同级农田；两条并列的提水管路最顶端连通于生活用水蓄水设备；首先满足两条平行提水管路的提升终端生活用水蓄水量，生活用水的蓄水设备设置满水警戒线A的同时又设置了高水位警示线B和低水位警示线C并安装对应的水位传感器，蓄水设备的水位位于A线以上时停止向蓄水设备注水，AB线之间时，在夜间启动一条或两条提水管路向蓄水设备注水，白天停止注水，BC线之间时，在夜间启动两条提水管路向蓄水设备注水，白天启动一条或两条提水管路向蓄水设备注水，在C之下时，白天晚上启动两条提水管路向生活用水蓄水设备注水；在满足生活用水蓄水量的情况下，在夜间通过明渠进行灌溉，并且向同级蓄水池注水，在白天停止向同级蓄水池注水，但利用同级蓄水池向农田进行灌溉，灌溉不足时利用明渠配合灌溉；用水高峰时，第一提水管路和第二提水管路同时开通，用水低峰时，只开通第一提水管路或第二提水管路。
2.根据权利要求1所述的梯级泵站调蓄水池系统的蓄水调节方法，其特征在于：所述调蓄水池的出水端分别通过多个支流管与多个农田连通，所述明渠通过多个支流明渠分别与多个农田连通。
3.根据权利要求1所述的梯级泵站调蓄水池系统的蓄水调节方法，其特征在于：所述明渠的地势沿水流方向逐渐降低。
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