分析水利工程设计的设计要点——杭州市七堡排涝泵站扩建工程案例

分析水利工程设计的设计要点——杭州市七堡排涝泵站扩建工程案例

唐建强

身份证号：33042119841007xxxx

摘要：水利工程效益主要以防洪排涝为主，兼有改善水环境等综合效益。工程设计是工程质量控制的主要组成部分，本文以作者参与的某个项目直接分析水利工程设计的重要性和设计要点。

关键词：水利工程；工程设计，设计要点

1项目概况

依据流域水系、地形地貌、防洪排涝治理难度等因素，杭州市规划城区共划分为5个城市防洪排涝单元区：钱塘江以北的京杭运河与上塘河单元、下沙单元、上泗（九溪）单元及钱塘江以南的萧山平原单元、浦阳江流域萧南单元共。

上塘河流域区内地势平坦，地面高程在4.60~5.70m（1985国家高程标准，下同）之间，绝大部分地面高程接近5.30m。规划通过“三横四纵”的排水河道网络，使涝水尽快通过七堡排涝闸站、上塘河闸、谈家埭闸等排涝闸站排入钱塘江。其中“三横”为：“一横”上塘河；“二横”大农港～方桥港～洋头坝港；“三横”南黄港～机场港～九沙河。“四纵”为：“一纵”备塘河～白石港；“二纵”和睦港；“三纵”乔司港；“四纵”赭山港。

上塘河自西向东横跨下城区、江干区、余杭市、海宁市等四个市（区），是杭嘉湖地区排洪排涝骨干河道，西起杭州施家桥，东流经余杭临平、海宁许村和长安，止于海宁盐官，全长48.30km，集水面积270km²。

和睦港北接上塘河（鸡笼山），南至钱塘江，出口为七堡，总长约11.18km，是上塘河流域规划“四纵”排水河道之一，现状河道宽度24~30m，河底高程0.50m，两岸地坪高程5.10~6.90m。拟建七堡排涝泵站扩建工程位于和睦港出江口，是该流域最重要的排涝口门之一，工程位置见下图1-1。

图1-1工程位置图

随着城市化进程不断推进，上塘河流域排涝压力不断加大。根据《杭州市城市防洪减灾规划》，七堡口门的规划排涝总流量为60m³/s。拟建七堡排涝泵站扩建工程位于和睦港上，七堡排涝闸口门内侧，将废除原七堡临时翻水站的12m³/s的排涝流量，技术改造原七堡配水站水泵后保留24m³/s的排涝流量，新建排涝泵站36m³/s，扩建后七堡排涝口门总排涝规模达到60m³/s。

2设计要点

2.1设计水位

（1）内河设计高、低水位

以临平站（上）作为上塘河水系内河水位分析的代表站。临平站（上）各重现期最高水位、多年平均最低水位和常水位分析计算成果见表2-8。

和睦港保护水位为3.40m，本报告采用较小值作为闸前最高控制水位为3.40m；停泵水位为3.00m，采用该水位为最低运行水位；和睦港常水位为3.35m。

（2）设计潮位

本工程主要用于市区河道行洪除涝，对七堡站2000～2005年钱塘江逐日低潮位进行统计分析，外江设计潮位按七堡站多年平均进行统计，七堡站各频率设计潮位成果见表2-12。

2.2施工组织设计

2.2.1施工条件

七堡配水泵站工程位于杭州市七堡境内，该地区交通非常方便，具有水路、公路及铁路联运条件。

工程施工期间无通航等特殊要求。

水泥、钢材、木材、砂石料及块石等均由市场供应。

施工用电取自附近电网。

施工用水可设水泵取用河水或接用自来水。

2.2.2施工导截流

本工程临时施工围堰为5级建筑物，采用桩土围堰型式，围堰顶宽6m，两侧设拉森钢板桩，内设彩条布，每隔1m设钢绞线一道，桩顶用槽钢固定。

本工程施工导流分为两个阶段，一期阶段新建七堡排涝泵站，施工期间涝水通过原配水泵站及配套排海箱涵外排。二期阶段改建原七堡配水泵站，拆除部分一期阶段围堰，向西连接至原挡墙，和睦港主要采用已新建完成的东侧排涝泵站进行导流。

2.2.3施工场地布置规划

根据本工程建筑物布置特点及施工条件，场地布置设有必要的堆场、辅助工场等，其中施工临时生活和办公用房利用原有七堡水闸部分管理用房。

2.3土石方平衡

总计土方开挖10000m³，为充分利用开挖料，对土方进行了全面的平衡计算后确定，土方回填利用2500m³，占土方开挖总量的31.8%。总弃土7160m³，围堰拆除240m³，钻孔泥浆外运8800m³。

本工程施工临时占地405m²（0.6亩），包括施工场地200m²（含施工材料堆场、砼拌和站、辅助工场等，合0.3亩），土方临时堆场150m²（0.22亩）、办公设施用房55m²（0.08亩）。另借用已有道路作为施工进场道路，杨公南路长118m，排涝泵站管理区道路86m。

2.3.1施工总进度

本工程施工进度可分为四期，即筹备期、施工准备期、主体工程施工期及完工期。其中施工总工期为10个月。政策处理、工程占地及工程招投标等项目列入筹建期，由工程建设单位在施工单位进场前完成。安排承建单位于2014年12月初进场，2015年9月底完工。

1）工程筹建期

2014年10月开始由业主单位负责政策处理、招投标等工作，为施工单位进场开工创造条件。

2）工程准备期

2014年12月完成场内施工道路、辅助企业、仓库及临时生活房建、水电线路铺设以及围堰工程。

3）主体工程施工期

2015年1月初~2015年9月初完成整个主体工程，其中包括前池、泵站主体、出水池、翼墙连接段工程等。

4）附属工程施工期

2015年9月初~2015年9月底，完成工程附属项目，其中包括周边回土及绿化，围堰拆除及河底清理工作。

2.4环境影响设计

2.4.1噪声影响分析

机械噪声主要由施工机械所造成，如挖土机械、打桩机械、水泥浇捣机、升降机等；施工作业噪声主要指一些零星的敲撞击打声、装卸车辆的撞击声、拆卸模版的撞击声等；施工车辆的噪声主要为土石方及建筑材料运输。在施工期完成后，影响也随之消除。

项目建成运行主要噪声源来自配电房、回转式机械格栅和潜水轴流泵等设备的运转噪声。

2.4.2废水处理

施工期间污水主要来自施工人员日常生活污水和工程施工的废水。

2.4.3扬尘污染

在整个项目的建设阶段，要进行挖土填方、建造建筑物等工程，在各项工程的施工过程中，都存在着扬尘的污染。

2.4.4固废弃物

该项目建设施工期间需进行挖土、运输弃土、运送各种建筑材料等工作，将产生大量废土、砖石。

该项目不新增工作人员，无新增废水产生，扩建后项目营运后的的污水为原泵站工作人员的生活污水。

2.4.5生态及水土流失

施工期土方开挖、填筑、堆土、施工道路等对地表产生扰动，表层植被受到不同程度破坏，当施工期结束后扰动停止，可恢复植被。

产生扬尘，影响大气环境和周边植物的正常生长发育。

施工作业的噪声污染，可能造成许多动物的外迁，使区域内群落结构及生物多样性发生短期或长期的改变。

2.5水土保持设计

2.5.1土石方平衡及弃渣

七堡排涝泵站扩建工程建设过程中开挖土方主要来源于泵站前池、泵站主体、重力式出水池、箱涵、出江节制闸等开挖的土方。回填土方主要用于墙背回填、基坑回填。

1）本工程共需砌石（干砌块石、浆砌块石）料1081（码方），垫层用碎石54.77（堆方）。

2）本工程主体工程挖方共计10000m3，工程填方2500m³。

本工程受场地限制，开挖土方经回填利用后将多余土方7160m³以及钻孔泥浆沉淀后8800m³运至余杭区仁和镇原獐山石料厂，场地内无遗留。工程所需混凝土均采用商品混凝土。

2.5.2工程建设对水土流失影响分析

本工程建设对水土流失的影响主要集中在施工期，影响部位主要有进水口开挖、泵室基坑开挖、出水箱涵开挖、出水口开挖、临时堆场、各建构物建设等。

2.5.3水土流失防治方案

本工程水土流失防治责任范围面积共计7.76亩。包括项目建设区0.97亩，直接影响区6.79亩。

1）项目建设区

本工程项目建设区主要包括主体工程永久占地（配电房建设用地，已征）250㎡（0.37亩）和施工临时用地405㎡（已征，0.6亩）。

2）直接影响区

直接影响区面积共计6.79亩，其中陆域影响面积2.29亩，水域面积4.5亩。

2.6节能设计

从工程的特点来看，能耗主要发生在施工期，施工期主要消耗能源为用于运输石方和原材料等运输工具消耗的柴油、砼施工消耗的电和柴油，运行期的能耗较少，主要是排涝站运行的电力消耗。

2.6.1能耗分析

本工程主要消耗的能源为柴油和电能。主要能源消耗：汽柴油67t，电力650万KW•h，折算成标准煤896t。

2.6.2节能设计

（1）建筑节能设计

1）水工建筑物设计

泵站设计尽量优化总体工程量，即减少建筑材料的消耗量，是比较经济、节能的措施。

2）生产用房节能设计

本工程的生产用房为配电室、控制室等，均采用轻型保温板材做围护结构，减小了能耗。

（2）环境节能措施

环境绿化也能起到节能作用，通过植被的光合作用及蒸腾作用能使太阳辐射热能转化，降低环境温度。绿地率不应低于30%。

（3）电气节能

照明采用高效荧光灯具，内配细管径T-8荧光灯和优质电子镇流器，楼梯等公共场所采用节能灯。一般照明采用分区或分路控制方式。

（4）暖通节能设计

建筑物暖通专业设计范围为变配电房、控制室的通风、空调设计。冬夏季要求设通风和空调系统。

（5）给排水节能设计

采用管网直接供各单体用水，充分利用市政管网水压，节能效果好。通过管道及节水设备节水。

（6）机电设备节能

通过水力机械和电气设备的合理选择达到节能目标。

（7）施工节能

通过合理安排施工，合理选择施工机械达到节能目标。

（8）工程管理节能

1）对主要机电设备应加强维护，定期进行巡视观察。

2）用电负荷运行尽量分配均匀，尽量避免变压器空载和大马拉小车运行，降低空载损耗。

3）视清污机前污物的具体情况，采用合理的清污机运行方式，减少清污机的运行能耗。

4）加强暖通空调系统的维护运行管理，并根据工作或检修需要，分别开启相应场所的暖通空调系统，减小不必要的运行。

5）加强水泵主轴密封的维护，尽量减少其漏水量，减少渗漏排水泵的启动运行时间，降低排水泵能耗。

3结束语

水利工程的实施有助于维持和改善市区河道水质，同时发挥和睦港的排涝行洪能力，提高当地的防洪排涝标准。合理的水利工程设计，不但有效的节约工程成本，能做到节能环保的同时还能有效的控制工程的质量。