谢家集区施家湖一级站工程设计特点

谢家集区施家湖一级站工程设计特点

宫建1李茂纯2

1.淮南市谢家集区农业技术推广中心安徽淮南232052;

2.凤台县永幸河桂集排灌管理中心站安徽凤台232100

摘要：谢家集区自然条件差，丘陵地区，地形地势跌宕起伏，易涝易旱，农田水利建设尤为重要。从建国初期到现在大量的排涝站都建设于上个世纪六七十年代，目前这些泵站老化严重，已经无法正常工作，急需改造。本文以施家湖一级站为例，就其工程改造设计做一个分析，通过对设计过程中遇到的一些技术问题展开研究，并将这些设计成果与广大同行分享，使小型泵站的设计工作更加科学合理。

关键词：泵站；设计；工程

引言：

泵站作为农村重要的水利工程，对改善农村生产生活条件、促进农业增产和农民增收具有重要意义。

一、工程概况

施家湖一级站，建于80年代，设计装机2台，55KW，后增加2台30KW，共装机4台170KW，设备绝缘程度较低老化损坏，水泵、电机也都有不同程度的损坏，变压器及电气断流方式仍为较落后的闸阀，能耗大，操作不便。

1、排涝流量

施家湖一级站排涝区范围明确，排水渠道布置有序，其按规范排涝流量计算如下：

根据万分之一地形图量测，本站负担排涝区内总集水面积9.44Km2，水田面积为5.13Km2，其中稻田面积2.9Km2，湖田面积2.17Km2，陆地、旱地面积2.73Km2，水塘、沟渠面积1.38Km2。利用天然水沟面积可作调蓄区，根据区域实际情况平均调蓄水深按0.5M计。

式中：Q——排涝设计流量m3/s

F——排涝区内水稻面积F=5.13Km2

F’——排涝区旱地和非耕地面积F’=2.73Km2

F”——排涝区调蓄区面积F”=1.38Km2

P——设计暴雨P=245mm

C——旱地和非耕地经流系数C=0.8

V——调蓄容积V=85×104m3

H——水稻耐淹水深取H=50mm

T——排水历时T=3天

t——日开机小时取t=22小时

将以上参数代入计算得施家湖一级站排涝区总排涝流量Q=3.78m3/s。

2、灌溉流量

本站无灌溉耗水定额资料，根据以往抗旱用水情况和其他有资料地区水稻泡田定额，本地区水田8天轮灌一次，每亩泡田定额查有关资料为50M3水，每亩田每天耗水深10MM，则每亩稻田每天的补水量为666.7×0.01=6.67m3。每天计划开机22小时，渠系水有效利用系数取0.85。则灌溉设计流量为：

Q1=M×A/t×T×η=（8500×50）/22×8×0.85=0.79m3/s

Q2=M×A/t×T×η=6.67×（8500-8500&pide;8）/22×1×0.85=0.74m3/s

灌溉设计流量=0.79+0.74=1.53m3/s

本工程以排涝为主，结合灌溉，故在选择机组型号及容量时以满足排涝而定。

二、主厂房建筑物设计

原电排站旁建有一幢管理房，为节约工程投资，新站厂房设计时不考虑管理房。主厂房只设计生产用房和配电房，厂房为一层砖混结构，配电房布置在主厂房的左侧，外墙砌24cm眠砖，内外墙面无均采用1：3水泥砂浆抹底，内墙面抹白色纸巾灰装饰，外墙贴15cm×5cm白色釉面砖装饰。进厂大门采用2.0×2.7m木门，窗房用2.0×1.8m铝合金窗，屋面采用平屋顶，2%放坡；电机层楼面高程为16.60m；厂房屋面高程21.60m。

三、进出水建筑物设计

1、进水渠道断面复核：

进水主渠断面复核：渠道边坡为1：1.5，过水深为1m，过水流量按电排站的排涝流量Q=3.78m3/s，允许过水流速V=0.55m/s。

粗略计算过水流量Q=ηAVη取0.75

A=1/2（2B+2mh）h=（B+mh）h=B+1.5

代入上式得：B=7.39m，选定渠底宽为4m。

现有排水渠道底宽B>4.5m，现有主排水水渠道满足过流要求。

2、进水前池

进水前池为梯形布置，前端宽14.00m接进水渠道，后端宽18.20M接泵室，将水流平顺的引进泵室内，进水池总长度6.0m，前池底板前端设齿墙，底板拟定30cm厚，每2m布置一排￠50排水孔，呈梅花型布置，底板下设砂石反滤层各20cm厚。进水池两侧设挡土墙，挡土翼墙采用重力式结构，设计高度根据圩堤外坡在翼墙处的填筑高度定，泵室侧墙高5.7m，未端高3.7m，平均高4.7m，翼墙基础宽B=（0.6～0.7）H设计。

3、泵室

泵室钢筋砼结构，底板采用C20砼等级，50cm厚，底板前、后端各设一道砼齿墙增加泵房整体稳定性和抗滑动稳定性。边墙初拟40cm厚，初后墙50cm厚，边后墙具起挡土作用又是厂房基础。泵室内顺水流方向设四个钢筋砼结构分水隔墩，隔墩长4.0m，厚60Cm，隔墩前端布置拦污栅门槽安装（3.20m宽×3.7m高）拦污栅和（1.2m宽×0.1m厚×18.2m长）检修、操作台板，水流方向布置两条水泵梁，断面尺寸为30cm×40cm。水泵粱上安装四台水泵和四根出水压力钢管，泵室总长L=L机组间中心距+L机组离边墙最小间距=2×3.715+2×3.640+2×1.745=18.20m，泵室总宽度8.0m。

4、出水建筑物

4.1压力水箱：

4台水泵出水采用钢筋砼压力水箱出水，本站结合电排、自排、灌溉三用，水箱内布置四道分水隔墙，中间两隔墙间设闸门槽布置一扇（3.0m×3.0m）混凝土闸门控制水流，在水箱两侧边墙各布置一个直径为80cm的蝴蝶阀灌溉。压力水箱分上下两层，底层为自流排涝出水通道，上层为电排出水通道，当自流排水时打开水箱的闸门排水至外河，当电排排水时关上水箱闸门出水通过水箱上层通道排水至外河，若需要灌溉则打开蝴蝶阀闸引水至灌溉渠道。压力水箱后墙总宽14.00m，断面逐渐收缩至与出水箱涵相接，收缩角度35°。压力水箱顶部设置竖井，竖井顶设启闭台和启闭机，竖井断面尺寸为b×h×δ=2×2×0.25m，竖井顶高程为23.50m。接缝止水缝内采用柏油杉板填料，表层采用2cm×4cm弹性聚铵脂止水带封堵，外部用C15素砼包环。

4.2出水箱涵：

按照工程运行条件要求，新建电站出水箱涵采用单孔砼箱涵结构与压力水箱连接。

出水箱涵过流能力计算：出水箱涵按压力涵管计算，涵身长30m。

箱涵拟采用钢筋混凝土箱式箱涵出水，断面采用净孔尺寸为2.8×2.8m（高×宽），箱涵顶板、边墙、底板厚均为40cm，根据引用外河最低水位灌溉的要求拟定箱涵底板高程，外河枯水位与瓦埠湖相关，因此按照站历年最低水位为12.81～13.32M之间，但出现时间多在冬季非灌溉季节，根据当地农作物灌溉期间相应的历年的外河低水位资料，低水位在14.00左右，为能引外河水灌溉，因此箱涵底板高程拟定为13.00m，箱涵总长度30m，分3节布置。箱涵与箱涵之间的接缝止水缝内采用柏油杉板填料，表层采用2cm×4cm弹性聚铵脂止水带封堵，外部用C15素砼包环

4.3出口闸室：

闸室底板采用钢筋砼结构，闸墩采用重力式素砼结构，长度4m。出口断面尺寸2.8m×2.8m。闸室上部设置钢筋砼框架、启闭台房，和闸室相接的箱涵作基础上布置一座（宽1.6m、长9.950m）工作桥和启闭房相通，配备20T手电两用启闭机启闭闸门，采用铸铁闸门挡水。

4.4出口消能：

闸室出口段设置5m长的八字翼墙与外堤脚连接，翼墙高度为2.3m。

由于排涝期间外河水位一般都较高，因此不会产生水跃现象，电排排涝时无需消能措施，只需护底保护地基土。消能设计按自流排涝情况进行设计。设闸前水深15.00，闸后水深14.00

四、泵型选择与机组台数的确定

1、机型选择

根据计算排涝流量和设计扬程的条件，本站拟采用轴流泵型。查阅有关厂家提供的产品性能表，平均扬程在4.12m和最高扬程在6.82m的轴流泵机型中，500ZLB-70型水泵的扬程范围能满足要求，设计扬程也在高效区运行。因此，本工程选择ZL2850-5型轴流泵，配套电机55KW。

500ZLB-70型水泵特性指标表

设计工况时，Q选型=0.985m3/s

2、装机容量

根据排涝流量的计算结果，计算得××电排站排涝区总排涝流量Q=3.78m3/s。机组台数n=Q/Q选型=3.78/0.985=3.83台，选取4台，故本站总装机容量为4×55KW=220KW，选型排涝流量Q设计=3.94m3/s，灌溉时可利用其中2台机组。灌溉2台机流量1.97m3/s。

五、施工组织设计

1、施工特点

由于该工程属于更新改造工程。该站主要承担施家湖圩内排涝任务，由于受区内汛期限制，进水池、出水池及自排涵等工程需在枯水期进行，穿堤涵、堤防填筑必须在汛期到来之前完成要求。

2、土方开挖与填筑

该工程的土方开挖主要包括进水池、出水管、压力水箱及自排涵。土方施工应安排在枯水期进行。开挖土方中表层杂志土作弃土处理，开挖土方首先用于围堰填筑，多余土方运往临时堆土区堆方。

进行土方回填时，从堆土区取土，下部回填采用人工平整，人工或蛙夯夯实，上部区域采用74kw推土机平涂并压实，边角和狭窄部位由人工铺填夯实。

3、混凝土施工

该工程的混凝土施工主要集中在站房基础、自排涵底板及拱板、出水池、出水钢管基础等部分。从站基基础混凝土浇筑开始，按分层、分缝分段次序，依次逐层向上进行，每段每层混凝土一次性连续浇筑。

4、砌石工程施工

砌石工程主要集中在进水池及出水侧的护砌及自排涵等。砌筑石料应冲洗干净并保持湿润，砌体的石块间应有胶结材料粘结，砌体应自上而下均衡上升，砌块间孔隙较大应先填塞砂浆。

六、结论

通过对原有排涝站改建，一方面体现了节约土地、少拆迁的节约理念，另一方面可以充分利用原有排涝渠道。我国存在大量的继续改造的排涝站，通过对改造工程中的设计经验可以为类似工程提供借鉴参考。

参考文献：

[1]茅永根.大侣胡排涝站改造工程设计《江淮水利科技》，2012（5）

[2]李爱林利民排涝站工程设计特点《大科技》，2014（28）