徐龙晨

（济宁市水利工程建设监理中心有限公司，山东 济宁 272000）

泵站的正常运行和合理调度直接影响到整个灌溉系统的效果和农田的灌溉质量。但受到多方面因素的影响，泵站在运行过程中经常会出现严重的能源损耗问题，不符合节能降耗的基本要求。鉴于上述情况，必须从多方面入手，加强对梯级泵站的优化调度，通过这种方式，不仅能够节约能源和成本，同时也能确保机组设备的稳定运行[1]，在延长设备应用寿命的同时，也达到了节能降耗的目的，这对于农村水利工程建设十分有利。

1 梯级泵站优化调度的必要性分析

优化调度农村梯级泵站具有重要的意义和必要性。通过优化调度农村梯级泵站，可以有效提高灌溉水的利用率，减少资源浪费，保护环境，同时也能够提高农田的产量和农民的收入。通过科学合理的调度方法，可以提高灌溉系统的效率，减少水资源的浪费，从而降低农田灌溉成本。同时，优化调度可以提高泵站的能源利用率，减少能源消耗，降低环境负荷。此外，优化调度还可以提高农村地区的灌溉水平，保证农田的正常生产，增加农民的收益。

一般情况下，对于梯级泵站的优化调度内容，主要涵盖以下几个方面：设备的日常检查、维修调度、机组的日常运行调度、突发事件处理和级间水量调度等，每项工作的展开都与泵站的稳定运行密切相关[2]。梯级泵站在日常运行工作中，与配水系统和供输水系统等紧密相关，需要相互协调和促进。在开展优化调度工作的过程中，要结合当地实际情况，根据不同的水源供给情况和天气变化进行调整，并对泵站机组进行优化调配，为泵站系统运行提供优质和稳定的环境，最终实现节能降耗的目标。

2 梯级泵站出现的问题

2.1 泵站水量调度不均衡问题

泵站出现水量调度不均衡现象的原因包括以下几个方面：一是泵站水位波动。在梯级泵站运行过程中，不论是出水池还是进水池，一旦水位发生变化，都会导致梯级泵站扬程的改变。分析发现，扬程和流量存在反比关系，即扬程越大，流量越小。随着自然水位的变化，也会直接影响泵站的流量[3]。为了避免和减少能源浪费，需要通过必要的控制方法减少扬程并提高进水池水位，以解决泵站水位波动问题。二是泵站机组的变化。很多机组设备在长时间运行的过程中容易腐蚀和老化，导致机械设备工作效率大幅下降，水量逐渐减少。三是有并联效应存在。梯级泵站通常通过并联方式安装机组，然而随着并联机组的增加，单机流量逐渐减少，最终导致并联流量减少。以上是导致梯级泵站水量调度不均衡的原因。在日常维护与管理工作中，工作人员需要结合实际情况采取有针对性的措施，以避免对梯级泵站的运行产生影响。

2.2 泵站级间水量不平衡问题

梯级泵站在日常运行过程中，受到多种因素的影响，经常会出现严重的能源损耗问题。而造成农村泵站系统中各级泵站之间水量分配不均匀现象的原因是多方面的，泵站级间水量不平衡现象很容易导致泵站断流，从而造成大量电力能源的损耗，甚至引发严重的安全事故。

首先，在梯级泵站中，水位的控制是十分重要的，它直接关系到水力系统的稳定运行和水资源的合理利用。通过合理控制梯级泵站的水位，可以降低能耗、减轻设备的磨损、提高供水能力并保证水力系统在各种工况下的安全运行。水位的控制方法如图1所示。

图1 水位的控制方法

其次，泵站设计和运营管理对农村泵站级间水量有重要影响。泵站的设计和运营管理对农村泵站级间水量的平衡程度有着直接的影响，合理的泵站设计能够在一定程度上减少水量分配不均匀的问题。例如，合理选择泵站位置和泵站间的管道布局，能够最大限度地优化水量分配。同时，高效的泵站运营管理也能够有效地提高农村泵站级间水量分配的均匀性[3]。可通过合理的调度和监控，减少故障发生率，从而提高水量分配的稳定性和平衡性[4]。

3 农村梯级泵站优化调度措施

梯级泵站在运行过程中，为了达到节能降耗的目标必须要做好优化调度工作，既要制定出科学完善的配水方案，又要对运行机组进行科学合理的调配，优化设计泵站管路，同时强化对泵站管理人员的教育与培训，做好泵站日常维护和检修工作。只有这样，才能为梯级泵站提供一个优质、稳定的运行环境，最大限度节能降耗[5]，具体内容方案与措施如下。

3.1 制定设备运行状态监测与诊断方案

设备运行状态监测与诊断是优化调度农村梯级泵站节能降耗的重要措施之一。通过使用先进的传感器和监测系统，可以实时监测泵站设备的运行状况，及时发现设备的故障和异常情况，为实现梯级泵站水位的精确控制提供有力支持。设备运行状态监测系统包括传感器、数据采集装置以及数据处理和分析软件等。传感器可以测量和监测设备的运行参数，如流量、水压、电流、电压等，并将这些数据传输到采集装置中进行处理和存储。数据处理和分析软件可以对采集到的数据进行实时分析和评估，通过与预设的工作状态进行对比，判断设备的性能是否正常，是否存在异常情况。

一般情况下，工作人员在制定配水方案时，必须要对灌溉系统用水以及供水状态、水需求量预测、供水预报、泵站运行状态等信息进行全面掌握，并以此为基础，制定出完善的配水方案，避免由于流量不匹配而导致的溢流弃水问题。而一旦监测系统发现灌溉水量不适时调度，或者设备存在故障或异常情况，就需要进行及时上报与维护、修复[6]。这可以通过建立健全的维护管理制度来明确责任人和工作流程，提高维修效率和质量。此外，通过对配水方案和监测数据进行分析和比对，识别设备运行中的低效问题，进一步提高设备的能源利用效率和节能降耗效果[7]。

3.2 优化调度泵站设备

在优化泵站设备调度工作当中，工作人员需要对每一台机组的实际情况有所把握和了解，若现实条件允许，还可对测量装置进行应用，开展相关测试，通过泵站管路优化方式，也能为优化调度工作的开展提供参考。由于梯级泵站在运行过程中，受到机组安装、材料制造、运行情况、设备磨损与老化等问题的影响，很容易出现容积损失变化，同时也会导致实际流量和设计方案存在较大差异，而这种问题将会直接导致泵站流量不平衡[8]。为避免上述问题的发生，必须要在泵站设计时妥善做好泵站设备的测试与优化调度工作。优化调配工作要从泵站进水流道二维设计开始，依照泵站进水流道过流面积均匀度，分析优化二维线图，并建立三维数值模型，开展三维非定常数值模拟计算。泵站管路优化方案如图2 所示。

图2 泵站管路优化方案

通过图2 泵站管路优化方案的三维非定常数值模拟计算，对数模计算时均结果进行水力损失分析、速度分布分析、湍流动能分析、熵产及涡识别分析等，以完善供水系统的运行和数据管理，了解供水需求的变化规律，预测未来的供水量和负荷变化，并据此制定合理的设备调度方案。尽可能避免管道过长，这主要是因为管道过长，不仅会增加成本，同时也会降低其工作效率。同理，较大的管径能够有效避免管道内部阻力过高，相较于小管径，较大的管径在节约能源、降低成本等方面优势更加显著。因此，在对泵站管道进行选择的过程中，需要结合实际情况，选择合理的管道类型，才能最大限度减少成本投入，达到节能降耗的目的[9]。

同时，在对调度方案进行制定的过程中，还要考虑泵站联合运行过程中流量匹配的相关问题。在空流段，可对有利于流量调节的机组进行安装，通过这种方式，能够对级间流量进行科学合理的调配。在灌区，应按照提前制定的灌水计划，对级间流量进行科学匹配，如果灌区不需要较大的水量，那么通常可选择减少运行机组数量，必要情况下还可以进行单机单管运行。泵站设备调度策略优化还需要考虑到不同时间段的电力价格和水资源供需状况。在用电成本较高的高峰时段，可以通过调整设备的运行状态和流量控制，尽量降低电力消耗。此外，根据不同地区和季节的供水需求变化，合理分配和利用水资源，避免供需矛盾和能源浪费。

3.3 采用高效泵机设备替代旧有设备

采用高效节能的泵机设备，可以明显降低能源的消耗和运行成本。从能源利用效率和性能指标方面考虑，应选择具有高效率和较低能耗的设备。同时，还需要根据实际的供水需求和工作条件，合理匹配设备的流量和扬程[8]，以最大程度地提高设备的工作效率和整体性能。在选择设备时，还需要考虑设备的可靠性和维护保养的便捷性。高效泵机设备在工作过程中应具备较低的故障率和易于维护的特点，以减少维修和停机时间，提高设备的利用率和使用寿命。

采用高效泵机设备替代旧有设备可以提高供水系统的工作效率和稳定性。然而，为了确保设备的有效运行和节能降耗的效果，还需要加强设备的日常运营和维护，及时处理设备故障和异常情况，提高设备的可靠性和使用寿命。通过采用高效泵机设备替代旧有设备等综合措施，可以实现农村梯级泵站的节能降耗目标。

3.4 强化对泵站管理人员的教育培训

为了促进泵站的长久发展，必须提高工作人员的业务水平和操作技能水平，因而需要为其提供专业化培训。具体的培训内容应包括泵站机组机械设备维护与检修、泵站运行故障处理等等，通过培训工作的开展，能够帮助工作人员掌握更多先进知识，提高其操作技能。与此同时，进入信息化时代，很多机械设备的智能化程度越来越高，因此，泵站工作人员还要对相关信息化技术有所掌握，包括各种设备的操作方法、故障处理等等。只有这样，他们才能在短时间内进入工作岗位，高质量完成工作任务，为泵站的长远发展提供保障[10]。

4 总结

综上所述，梯级泵站优化调度在农村灌溉系统中具有广阔的推广和应用前景。随着农村现代化进程的加快和农业水资源紧张的形势加剧，对灌溉系统的效率和节能性要求越来越高。因此，采用梯级泵站优化调度技术，可以实现农村灌溉系统的节能减排和提质增效，促进农田和农业产业的可持续发展。同时，随着信息技术的不断发展和普及，梯级泵站优化调度技术的应用将会更加便捷和精确，为农村灌溉系统的管理和维护提供更多的便利和支持。所以，只有充分利用并整合各方面的资源，加强科学研究和实践经验的交流，才能进一步推进梯级泵站优化调度技术的应用和发展，实现农村灌溉系统的可持续发展和现代化水平的提升。