一、基本情况

湖北省位于长江中游，长江由西向东横贯全省。汉江从鄂西北入境，在武汉汇入长江。全省自然面积18.75万km2，其中山地占54%，丘陵占13%，平原占33%。其气候特点：鄂西北雨量偏少，一般年降雨为700 mm左右，易造成干旱；鄂东南、江汉平原雨量偏多，年降雨量一般为1 500 mm左右，一遇暴雨则易涝成灾。

新中国成立以来，在党中央、国务院和省委、省政府的领导下，全省人民针对湖北的地理特点，因地制宜地大兴农田水利基本建设，初步建成了以堤防、泵站、水库为主体工程的防洪、排涝、灌溉三大体系。至2009年年底，湖北省90%以上的县市发展了电力排灌站，建固定电力排灌站2万多处251万kW，控制排涝面积2 398.43万亩（159.9万hm2）、灌溉面积1 945.93万亩（129.73万hm2）。其中单机800 kW以上大型骨干电力排灌站达79处53.6万kW。全省形成了以中小型为基础、大型为骨干、大中小相结合的电力排灌工程体系。

在历年的排涝抗旱斗争中，全省泵站工程都发挥了巨大作用，有力地提高了排灌区域的综合抗灾能力，对保障湖北省粮食安全生产起到至关重要的作用，尤其为农村全面建设小康社会提供了强有力的支撑。

二、存在的主要问题

排灌泵站在历年抗洪除涝、灌溉等方面发挥了举足轻重的作用，但由于建设时间早、运行时间长，泵站设施老化损坏较为严重，效率逐年下降，一些设备带病运行，险情隐患比比皆是，事故故障时有发生。突出问题主要有：

①排涝抗旱标准不高。目前，全省1 679万亩（111.93万hm2）易涝农田的1 511万亩（100.73万hm2）得到初步治理，其中达到10年一遇排涝设计标准的大约801万亩（53.4万hm2），还有近1/2的耕地排涝标准不够。山丘岗地21.1%提灌面积未达到现行排灌标准，同时鄂西北还存在灌溉保证率低和灌溉死角的问题。

②排灌设施老化。由于泵站大都建于20世纪六七十年代，长时间运行，机电设备和水工建筑物老化损坏严重，功能日益衰减，效益不断下降。经测试分析，全省大型泵站装置效率平均下降6.6%，提水总流量衰减18.13%；排灌面积衰减23.39%。

③泵站安全隐患严重。在历年的防洪排涝中，不少泵站不仅水工建筑物发生险情，主机、主泵和控制保护等辅助设施也存在隐患，造成不少泵站带病运行。

④配套工程不完善。泵站排灌区不同程度存在配套工程不完善，制约着灌排效益的发挥。表现形式有：排区的进水渠道淤塞，拦污栅、涵闸设施不完善；灌区渠系淤塞，渗漏严重，延伸不够等。

三、更新改造主要任务

1.更新改造范围

（1）大型排涝泵站

纳入《中部四省大型排涝泵站更新改造规划》的排涝泵站共60处102座，装机901台49.63万kW，设计流量5 365 m3/s。国家发改委核定概算总投资29.2654亿元，其中，中央下达投资14.6033亿元，省级配套下达7.9785亿元，武汉市对大军山、塔尔头、汤逊湖等11处泵站下达1.1061亿元，县市自筹5.5775亿元。

（2）大型灌排泵站

纳入《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》的灌溉排水泵站共25处290座，1 761台31.58万kW，设计流量2 329 m3/s，规划投资19.7127亿元。其中，首批已启动更新改造的荆门大碑湾、宜昌沮漳河等8处泵站，水利部长江水利委员会核定概算投资7.0499亿元，在2009年第二批扩大内需项目中，已安排投资1.6667亿元，其中中央投资1.0亿元，省级配套到位资金0.25亿元，县市配套0.4167亿元。

2.更新改造主要内容

泵站更新改造的建设内容以主电机、主水泵、变压器、开关柜、励磁装置和主电缆的更新或改造为主，并进行水工建筑物、金属结构的除险加固，适当改善生产生活设施及环境，并加强泵站自动化与信息化建设。

3.更新改造进展

截至目前，全省60处大型排涝泵站主体工程基本完成，正进行阶段验收等收尾工作，连续3年投入排涝抗灾。已开工的8处灌溉排水泵站，李家嘴一级、二级，郑家湾一级等12座泵站主体工程已完成，2010年已投入抗旱运行。

四、新技术、新设备的推广与应用

大规模的泵站更新改造建设为生产厂家提供了广阔的市场，众多企业的参与为泵站技术创新与应用提供了坚实的物质基础，一大批新型产品和实用技术在泵站改造中得以广泛使用。

1.水泵改造

①结构形式改造。湖北省大型排涝泵站，在20世纪90年代以前都是采用轴流泵结构形式，轴流泵由于受自身特性限制，最高扬程、平均扬程差距较大，因此轴流泵往往难以满足外江水位变化大的要求。针对这一情况，湖北省开始采用混流泵，特别是对于800 kW机组，采用混流泵更具有优越性。如武汉市的东湖泵站、嘉鱼县余码头泵站都采用混流泵机组。通过实际观测和运行，具有启动快、出力足的优点，高效区范围大。另外，部分站采用了抽芯式轴流泵。如浠水县望天湖泵站，该泵结构先进，具有效率高、抗空蚀性能好的综合优势，新转子可抽式结构，便于整体的安装和检修维护，水泵配用的电动机是整体吊装式电动机。

②空蚀处理。空蚀在泵站中是普遍存在的，致使水泵叶轮、密封环等过流部件运行寿命短、效率低等。为了改善这种情况，较早前就进行了一定范围内的试验，如对樊口等泵站采用了不同方案进行试验。修补的方法主要有四种：焊补修复、采用普通焊条或不锈钢焊条焊补空蚀部位、不锈钢板镶嵌和合金粉末喷焊。经综合比较分析，采用不锈钢叶片、外壳衬不锈钢带等办法较有成效，经过几年运行检验认为其综合抗空蚀能力相对较强。

③调节方式改造。湖北省口径1.6 m以下的泵多为半调节机构，半调节由于只能在停机时，打开叶轮外壳后才能调节，基本上是不调节的。也有部分站为机械全调节，但此设备有一定的不足，启动时有抬机现象等。为改变这种方式，公安县拓宇水利水电自动控制设备厂（属公安县闸口泵站）生产的MT—08型免抬轴叶片角度调节器，很好地解决了长期困扰泵站运行过程中叶片调节时的抬机现象，主要是将着力点由电机外壳改在电机转子轴的上端，利用液压传动调节叶片。该项技术属国内首创、世界领先的技术产品，荣获水利部2009年度大禹科技进步一等奖。

2.电机改造

①增容改造。增容改造可根据其负载增加率确定改造方案，如果其负载增加率在25%以内，基本上可以不改造电动机内部外形尺寸。

如武汉市塔尔头泵站，为配合水泵改造，电动机必须增容，提高转速。将原TDL 800—24/2150同步电动机提速增容改造成TL 1000—20/2150同步电动机。为此定子部分磁极对数由原来的12对减少至10对。由于电动机转速升高，电机容量与转速近似成正比增加，电动机功率可提高至1.2倍，增容20％，达到960 kW。电动机增容，相应的定子电流也将增加，根据电流要求，电动机线圈的匝数由原来18匝减为16匝，保证线负荷与电流密度不变，即热负荷不变，以保证电机的温度不变。由于线圈减少匝数，增大线径，使电动机的线负荷略有增大，故电机的增容会超过20％，达到1 000 kW。

②绝缘等级提高。电机定子绕组通过使用新工艺、新材料，绝缘等级由E级提高到F级，使电机具有良好的防潮、抗老化和耐热性能，电机运行更加安全，使用寿命更长。

③推力瓦改造。湖北省单机容量800 kW以上的大中型水泵机组有70多处，其电机基本上都采用巴氏合金推力瓦，运行中，推力瓦温度较高，烧瓦事故时有发生，严重影响机组安全运行。运行一段时间后，巴氏合金推力瓦需刮瓦，既增加工作量，又大大缩短了轴瓦的使用寿命。较大机组机组启动时，每次还需用顶转子装置将电机转子顶起，使润滑油进入推力瓦与镜板之间形成油膜，以减小启动力矩，其开机程序烦琐。

汉川一、二站等泵站使用省樊口泵站管理处研制的金属弹性塑料瓦，相对传统的巴氏合金瓦，安装工序简单，劳动强度低，机组运行平稳，振动小，温升小，使用寿命长。能降低机组停机过程的制动转速，减小制动力矩和制动块的磨损。取消了刮瓦和研瓦工序，减少了安装检修工作量，缩短了工期。800 kW机组停机1个月以内，开机时可不顶转子，800 kW以上机组，取消了高压油减载装置，简化了开机程序。盘车轻便，减轻了工人的劳动强度，弹性金属塑料瓦只需加透平油即可盘车，且允许连续盘车l0圈，盘车人员减少一半以上。

3.数字模拟与仿真技术的应用

机组与进出水流道匹配非常关键，选择不合理很有可能出现空蚀、振动或其他问题，对泵站的安全运行影响较大。为检验其方案的可行性，采用数字模拟与仿真技术来指导开展物理模型试验、原型试验。如荆州市新滩口泵站装机10×1 600 kW，水泵为28CJ56-70，电机为TL1600—40/3250。泵站采用钟形进水流道和低驼峰出水流道加拍门控制的布置形式。经过近20年的运行，泵站存在四个方面的技术难题：实际运行扬程与设计扬程有偏差；大流量时振动大，水泵空蚀、磨损严重，噪声大；多年平均运行效率低；水泵机组的容量没有充分利用。为此，先对进水流道进行计算机数字模拟分析计算，确定流道改造线型，同时进行水泵装置模型试验研究。根据计算机数值模拟分析以及装置模型试验结论，流道的改造方案确定为采用老泵（28CJ56）与簸箕形进水流道的改造方案。簸箕形进水流道的方案在我国属于首次实施，这对于在全国平原湖区推广运用具有非常重要的实际意义。

4.断流装置改造

①储能式电液气一体化真空破坏阀。阳新县富池口等泵站使用的储能式电液气一体化真空破坏阀，解决了老式真空破坏装置使用不便、操作不灵、效果不好等问题。

②自由侧翻式拍门。自由侧翻式拍门是对目前国内外传统拍门结构设计的重大突破，由原来阀板上下旋启改成自由侧翻式，该拍门无需任何启闭装置，能自动启闭，运行时阻力小，开启角度大，闭门时撞击力小，维护方便，使用寿命长，节能降耗，是一种全新的节能型断流装置。此拍门在湖北省松滋市大同垸、枝江百里洲等泵站应用反映较好。

5.清污机改造

汛期排涝时,大量水草拥至泵站拦污栅前，阻塞进水渠道,造成泵站无水可排，严重影响泵站效益发挥，成为困扰防汛排涝的一大难题。在湖北省20多处泵站改造中使用的平车轨斗式移动清污机，较好地解决了这个问题，在近两年的防汛排涝中得到了检验。获得三项国家技术专利，达到了实用化的目标。与同类产品相比，平车轨斗式移动清污机具有单次清污容量大、效率高、操作简单、维护方便等优点。

6.信息化建设

湖北省在信息化建设过程中，紧紧围绕泵站安全运行和节能降耗这个核心，以现代信息技术为手段，达到提高泵站运行效率和可靠性的目的。在泵站信息化建设过程中,通过采用计算机控制和网络通信等技术，建立了计算机监控系统、视频监视系统和信息管理系统三大系统，实现了数据实时采集处理、工程设施远程监控和远程管理可视化等目标，确保了工程科学、安全、经济、高效地运行。

为更快更好地完成泵站信息化建设工作，湖北省对全省泵站的信息化工作进行统一部署，统一了标准和接口，提出了具体的要求。随着管理信息系统的建立与完善，60处改造后的泵站运行状态可通过水利专网实时查询；对于大型排涝泵站，除了可查询运行状态外，还要求可查看现场图像；对于泵站调度，依据事权划分的原则，省、市、县各级水利防汛部门可对所辖泵站设施进行远程调度。

五、改造后的效益

①提高泵站安全运行可靠性。从根本上解决机电设备老化和建筑物破损问题，增强大型泵站抗御自然灾害的能力。更新改造实施后，重点对老化的机电设备进行更新、升级，实施计算机监控，消除安全隐患，减少重大事故发生率。泵站工程完好率和设备完好率从现有的不足70%提高到90%以上，安全运行率从现有的不足80%提高到98%以上。

②保障粮食生产安全，提高粮食产量。更新改造后将有效地提高基本农田的排灌标准，农业生产的排水条件将得到大大改善，加快农业结构调整的步伐，抗御洪涝灾害的能力明显增强，将建成一大批旱涝保收、高产稳产的基本农田。

③提高防洪排涝标准，为排涝区人民生命财产、工农业生产提供安全保障。更新改造后防洪标准将由现有的3年一遇～5年一遇提高到10年一遇以上，改善防洪面积3万亩（0.2万hm2），新增排涝面积4万亩（0.267万hm2），改善排涝面积2 048万亩（136.53万hm2），新增流量95 m3/s。

④提高泵站装置效率，降低能源单耗。为降低排涝运行成本，减轻农民负担，构建节能型社会提供保证。更新改造后，装置效率从40%～50%提高到60%～65%，平均能源单耗下降2～3 kWh/（kt·m）左右。

⑤提高我国机电设备的生产能力、新产品的开发和科研能力。注重科技要素、提高科技含量是湖北省泵站更新改造中的一大亮点。国家启动大型泵站更新改造以来，湖北省泵站行业自主创新、研发新产品10多项，其中获水利部大禹科技进步一等奖1项，获国家专利10余项，开展基础应用技术研究3项，推广使用成熟的新技术、新产品数十项。

⑥站区环境得到有效改善。通过绿化，对改善泵站及周边小气候环境和空气质量大有益处。泵站环境的改善将重塑水利的形象，推动水利旅游经济的发展。同时改善了排入外河的水质，减少了水质净化和治污的费用，将有效提高内河航道的通航能力。