李姝雅 黎運棻

（山西省水利水電勘測設計設計研究院 山西太原 030024）

這座黃河岸邊水下泵站，位于黃河壺口瀑布下游5 km東岸的山谷河段，用于澆灌著名的吉縣蘋果園地，設計引水流量0.6 m3/s,經(jīng)6級揚水和相應輸水管道輸水至各園地，最高地形總揚程713 m。

站址位于黃河漫灘巖層上,為三疊系砂質(zhì)泥巖和砂巖互層。呈平緩單斜構造，傾角小于8°，強風化層厚約2.5 m，以下為弱風化的泥巖和砂質(zhì)泥巖，14 m以下巖層為薄層細砂巖，結構致密堅硬，巖芯完整，地下水補給黃河。

站址處黃河河床穩(wěn)定，但水位隨流量大小有較大變幅，以相對高程計的特征水位如下：

95%日保證率水位 116.28 m

50%日保證率水位 117.08 m

設計最高運行水位 126.76 m

3.33 %防洪水位 135.00 m

1.0 %防洪水位 137.95 m

泵站位于黃河東岸高于河床近百米的陡峭巖崖下的漫灘巖層上，枯水期灘巖露出水面。泵站設計既要適應95%日保證率水位116.28 m時引水，又要滿足防洪水位要求，最大水位差21.67 m。經(jīng)綜合比較，采用水下泵站布置，闡述如下。

1 引渠、進水閘

為日保證率95%取水，引渠長30 m,底寬1.5 m，縱坡1/100。進水閘底高程115.50 m，低于最低引水位0.78 m，閘孔尺寸b×h=1.0 m×1.8 m,閘寬 2.6 m,長 8.86 m,閘頂高程 122.50 m,按最高運行水位126.76 m確定啟閉臺高程127.50 m,見圖1。

閘門采用組裝式平面拱形鑄鐵閘門，下游止水，手電兩用螺干啟閉機啟閉，由于螺桿長大于10m，在其間設有支撐座。閘門前設兩道攔污柵，互為備用，并兼作檢修門槽，采用移動式手動葫蘆架啟閉。根據(jù)黃河歷年冰凌期水位，沿閘頂排架柱上游面設有破冰體。

圖1 1-1剖面圖

圖2 水源泵站平面圖

圖3 2－2剖面圖

2 前池

為縮小在黃河中構筑施工圍堰規(guī)模，前池置于泵站廠房上游側，與主、副廠房呈“一字形”布置，有別于通常位于廠房前緣的布置。前池體形為內(nèi)徑5 m圓形結構，且與進水閘呈切線相交，以形成池內(nèi)環(huán)流,防止泥沙淤積。池底板頂面高程114.00 m，最小水深2.28 m。池頂板標高122.50 m,與進水閘閘門后閘頂形成封閉結構，相應的池頂人孔也有封水設施，防止洪水造成淤積，并有氣孔通至最高水位以上。內(nèi)徑50 cm的水泵吸水管伸入池中，池內(nèi)安裝有液位傳感器。

3 主廠房

廠房基礎坐落于弱風化砂巖上，主廠房外輪廓沿進水管水流方向長12.15 m,寬10.8 m，建基面以上廠房高7.9 m。主廠房底板厚1.2 m,頂板厚0.8 m,邊墻厚1.0 m。沿長度方向一端為副廠房，見圖2。采用混凝土標號C25，抗凍等級為W6，抗?jié)B等級為F150。

主廠房底板頂面高程118.20 m,頂板底面高程124.10 m,凈空5.90 m。頂板頂面高程124.90 m,比最高運行水位126.76 m低1.86 m,低于設計洪水位10.1 m,低于校核洪水位13.05 m,豐水期和洪水期完全形成水下泵站。

主廠房內(nèi)安裝單級雙吸離心水泵SLOW250-470三臺，呈雙排交錯布置，安裝高程119.20 m,額定流量3×0.3=0.9 m3/s,額定揚程56 m。配Y355M-4電機，泵站裝機容量3×250=750 kW。

水泵出水管內(nèi)徑40 cm,中心高程118.90 m,與內(nèi)徑70 cm的總管在廠房內(nèi)正交，經(jīng)鎮(zhèn)墩彎起至121.50 m標高穿出廠房外,見圖 3。

水泵吸水管內(nèi)徑50 cm,在廠房內(nèi)進水管段安有電動檢修閘門，為水泵檢修之用。水泵出口安裝液控止回閥，作為事故水錘防護閥，當停機或斷電時分兩段關閉，將倒轉速度限制在規(guī)定范圍；回止閥也為工作閥門，在水泵啟動時關閉此閥門，當水泵達到額定轉速、額定壓力時開啟閥門，以保水泵輕載啟動。另外各出水管上還安裝電動閥門，為單臺水泵或回止閥檢修之用。在進出水管上均安裝有伸縮節(jié)，總管上裝有電磁流量計。

在水泵進、出水管分別安裝真空、壓力變速器。技術供水由上一級泵站蓄水池供水總管供給，并由供水總管加壓至消防水管。

廠房內(nèi)排水匯入集水井，由液位控制器控制兩臺互為備用的排污泵，將集水排出廠房外。主廠房內(nèi)設電動單梁吊車一臺。

在主廠房一側設一面機旁屏，用以現(xiàn)地控制泵組及各閘閥運行。

4 副廠房

如圖2和圖3所示，兼作交通塔井的副廠房在主廠房一側，底層外輪廓尺寸6.5 m×10.80 m，為滿足抗浮要求及結構的合理性，外輪廓尺寸隨層高不同，塔井分層壁厚1.2～0.6 m,分五層布置。頂層為進口平臺，標高138.80 m,高于校核洪水位0.85 m；第四層為配電室層；第三層為低壓開關室層；第二層為中控室層；底層為安裝層，與主廠房連通。

中控室內(nèi)設置一面泵組LCU屏，一面公用LCU屏，一面水測屏及兩臺監(jiān)控計算機。公用LCU屏設有通訊交換機及單模光端機，通過光纜及監(jiān)控設備實現(xiàn)通信連接，能監(jiān)控泵組運行。

在塔井一側為樓梯間，中間為吊物井。進口平臺以上設有啟吊操作間，有電動單梁吊車一臺。屋頂標高166.40 m，塔井建筑總高29.40 m。

副廠房屬高聳結構，在穩(wěn)定和結構計算中，分別考慮了巖土壓力、水壓力、浮托力、風浪壓力、風荷載、冰壓力、動水壓力、溫度應力以及地震荷載等，限于篇幅，不再贅述。

5 內(nèi)外交通

塔井既為副廠房，又是水下廠房的對外通道。原設計塔井進口平臺與擬開鑿的東岸山巖道路間有斜拉工作便橋相連，由于投資等原因暫緩，暫用圍繞塔井外壁的鋼梯，由塔井進口平臺下至廠房外127.50 m平臺。由廠房外平臺經(jīng)主廠房頂側邊127.50 m走廊，分別通向主廠房頂、進水閘和啟閉臺，便于運行管理操作。洪水過后，便于管理人員用高壓水搶輔以人工對廠房外進行清理。

6 結語

（1）本文闡述的岸邊水下泵站布置，適應了站址前黃河水位變幅大的特點，布置緊湊，充分利用了廠房空間，從而節(jié)省工程資金，在沿黃河泵站設計中尚屬首創(chuàng)。

（2）進水閘閘門后與前池亦為水下封閉式，閘后出流方向與圓形前池近于相切，形成池內(nèi)環(huán)流，可避免前池泥沙淤積，也是多沙河流取水泵站設計的一項改進。