郭廓（遼寧省阜新水文局，遼寧阜新123000）

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云河灌區(qū)水利樞紐工程泵房設(shè)計(jì)

郭廓
（遼寧省阜新水文局，遼寧阜新123000）

［摘 要］云河取水樞紐以上控制流域面積為7 531 km2，年來水量可以滿足云河灌區(qū)3 000 hm2灌溉農(nóng)田的要求，但是云河的河道水位較低，常年水位僅在35.5～36.5 m之間，而灌區(qū)所處的地面高程較高。文中簡要介紹了泵站泵房設(shè)計(jì)情況，需要建立一座灌溉泵站來提水，以滿足灌區(qū)灌溉的水位要求。

［關(guān)鍵詞］云河灌區(qū)；灌溉；泵房

1 概 述

云河灌區(qū)位于湖北省某縣境內(nèi)。樞紐位于云河上。樞紐以上控制流域面積731 km2，水源豐富。河道水位較低，常年水位在35.50～36.50 m之間，年來水量可滿足云河灌區(qū)灌溉農(nóng)田3 000 hm2及樞紐下游的已建電站的發(fā)電要求。灌區(qū)農(nóng)田分布在云河左岸，樞紐下游以東0.5 km為縣城，灌區(qū)所處的地面高程較高，云河水位無法滿足灌區(qū)灌溉的水位要求，需要建立一座灌溉泵站來提水。

2 基本資料

2.1 氣 象

灌區(qū)屬于亞熱帶氣候，四季分明，夏季7—8月份常有高溫出現(xiàn)，最高氣溫為40.5℃；冬季12月至次年2月常有霜凍和降雪，最低氣溫－11.2℃；多年平均氣溫為15.9℃，全年降雨多集中在4—8月份間。年最大降雨量1 722.8mm，多年平均降雨量為1 105.7mm。洪水期多年平均最大風(fēng)速為8.0 m/s，極端風(fēng)速達(dá)32.5 m/s。

2.2 水 文

根據(jù)樞紐上游5 km處的云河伏水水文站近30年的觀測資料，整理出不同的頻率值洪峰流量如表1。

灌區(qū)進(jìn)水閘以5%的洪水作為停止引水標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)水閘引水時(shí)（相應(yīng)灌溉頻率P=75%時(shí)）相應(yīng)的河道流量Q=600 m3/s。

云河伏水站月平均含沙量為1.46 kg/m3，最大月平均含沙量為7月3.3 kg/m3，年平均輸沙量為1.04×106t。伏水站典型年不同流量及相應(yīng)含沙量關(guān)系：流量為120 m3/s時(shí)，含沙量為0.35 kg/m3；流量為600 m3/s時(shí)，含沙量為1.20 kg/m3；流量為925 m3/s時(shí)，含沙量為1.80 kg/m3；流量為1 020 m3/s時(shí)，含沙量為2.20 kg/m3；流量為2 230 m3/s時(shí)，含沙量為2.40 kg/m3；流量為3 030 m3/s時(shí)，含沙量為2.60 kg/m3；流量為5 000 m3/s時(shí)，含沙量為2.80 kg/m3。伏水站泥沙顆粒分析成果：粒徑在0.25～0.1mm之間的泥沙顆粒占10.4%；粒徑在0.1～0.0.5mm之間的泥沙顆粒占13.7%；粒徑在0.0.5～0.005mm之間的泥沙顆粒占47.9%；粒徑小于0.005mm泥沙顆粒占28%。

推移質(zhì)無實(shí)測資料，灌溉期用懸移質(zhì)占90%估計(jì)的來沙量為：流量頻率25%時(shí)來沙量為15.7× 104m3；流量頻率10%時(shí)，來沙量為34.2×104m3；流量頻率2%時(shí)，來沙量為71.3×104m3。

推移質(zhì)平均粒徑dcp=3.70mm，最大粒徑dmax= 50mm。泥沙容重γs=25.97 kN/m3。

2.3 地 質(zhì)

樞紐附近地質(zhì)情況：由地質(zhì)勘察可知，在樞紐軸線位置的320 m河槽范圍以內(nèi)，由東向西約有230 m長的覆蓋層（為砂卵石層）最厚達(dá)11 m，最薄5 m，平均約8 m；下面為砂壤土，最大深度約40 m，小為5 m，平均厚約20 m；再往下為分砂泥質(zhì)巖，緊接的90 m范圍河槽部分，最深覆蓋層約5 m，最淺1 m，平均約3 m；下面便是玄武巖，風(fēng)化層2～3 m。

沿河一帶由于河道常年有水，故地下水位相對較穩(wěn)定，一般在35.5 m左右。

2.4 其 他

灌溉渠道設(shè)計(jì)參數(shù)為：渠道渠底高程：36.00 m；最大引水流量Q=50 m3/s；灌溉期正常擋水位為38.00 m，相應(yīng)下游水位為37.82 m；渠道縱坡i=1/7 000；渠道邊坡m=2；渠道底寬B=14 m；渠道頂部高程39.50 m；渠道頂部寬度6 m；渠道水位為44.00 m。

3 泵房的設(shè)計(jì)

泵房是泵站的主體建筑物。泵房的設(shè)計(jì)原則為：

1）在保證便于設(shè)備安裝、檢修及安全運(yùn)行的前提下，機(jī)房的尺寸和布置應(yīng)盡量緊湊，合理以節(jié)約工程投資。

2）泵房在各種工作條件下應(yīng)滿足穩(wěn)定要求，構(gòu)件應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求，抗震性能良好。

3）泵房應(yīng)坐落在穩(wěn)定的地基基礎(chǔ)上，避開滑坡區(qū)。

4）泵房水下結(jié)構(gòu)部分應(yīng)進(jìn)行抗裂校核及防滲處理。

5）在條件許可下，應(yīng)講求建筑藝術(shù)，力求整齊美觀。

3.1 泵房形式的選擇

經(jīng)比較并根據(jù)水位變化、流量和開挖量的大小，決定設(shè)計(jì)采用濕室型泵房（墩墻式）。

墩墻式泵房下部除進(jìn)水側(cè)外，其他三面建有擋土墻，每臺(tái)水泵之間用隔墩分開，形成單獨(dú)的進(jìn)水室，支承水泵和電機(jī)的大梁直接擱置在隔墩和邊墻上。

這種結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)是每臺(tái)泵有單獨(dú)的進(jìn)水室，水流條件好；進(jìn)水室可設(shè)閘門和攔污柵，便于檢修；隔墩及底板可采用漿砌石結(jié)構(gòu)，可就地取材，施工簡單。缺點(diǎn)是，泵房水下部分?jǐn)嗝娉叽绱螅龃罅说鼗鶓?yīng)力，也費(fèi)材料；和排架式泵房相比，墻后填土增加了土壓力，不利于泵房的整體穩(wěn)定，投資較多。

3.2 泵房布置和尺寸的確定

3.2.1 主機(jī)房和配電室

主機(jī)組采用一列式布置，立式機(jī)組濕室型泵房，平面尺寸主要決定于下層濕室的尺寸。水泵安裝要求：泵中心距池壁不小于2 m，同池兩泵中心距不小于4 m，設(shè)計(jì)為墩墻式，每個(gè)隔墩厚0.8 m，取兩泵的中心距為4.325 m，泵房兩側(cè)各留有2 m寬，便于汽車進(jìn)廠房并兼作檢修間。泵房總長：L= 2×2+17×3+18×D=78.85 m，其中：L為泵房總長，m；D為水泵直徑，m

3.2.2 泵房跨度

在泵左側(cè)有吊物孔，采用1.6 m×1.6 m方孔，孔距墻0.4 m。泵中心距左墻4.0 m。主機(jī)房與配電室之間沒有隔墻，這樣比較方便。但配電室較低，低壓配電柜寬0.6 m，距右墻0.8 m。配電柜距泵中心3.6 m。這樣泵房凈跨度：B=4+3.6+0.6+ 0.8=9 m

3.3 泵房各部分高程確定

進(jìn)水池底板犖底板=34.6 m；喇叭口高程犖進(jìn)= 34.6+0.8=35.4 m；

電機(jī)層樓板（h為超高，m；取h=1 m）。

灌區(qū)進(jìn)水閘以頻率5%的洪水作為停止引水標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)頻率為5%時(shí)，相應(yīng)的流量為4 240 m3/s（已知），相應(yīng)的河道水位經(jīng)計(jì)算為41.12 m。即犖樓= 41.12+1=42.12 m大于當(dāng)?shù)氐孛娓叱?9.4 m。電機(jī)層樓板高程設(shè)計(jì)滿足要求。

屋面梁下緣犖緣=犖樓+F，F(xiàn)=a+b+c+f+g。

其中：a——梁底到吊鉤的最小距離1.12 m（樣本查得）；b——吊索長 0.35 m；c——最大吊件長3.69 m（樣本查得）；f——吊物距電機(jī)座最小距離0.2 m；g——支座高0.3 m。犖緣=犖樓+F=42.12+ 5.66=47.78 m

配電室屋面下緣犖=45.12 m。

3.4 其它各部分尺寸

房四周墻厚40 cm，牛腿上部墻厚30 cm。屋面采用CB(2)33—1型槽型板。屋面結(jié)構(gòu)自上而下為：小石子保護(hù)層；2氈3油瀝青卷材防水層；水泥沙漿抹平層；礦渣混凝土保護(hù)層；承重基層（槽型板、屋面梁），泵房底板長為78.85 m。

水泵梁尺寸為0.3 m×0.4 m；電機(jī)梁尺寸為0.3 m×0.4 m；屋面梁尺寸為0.3 m×0.4 m和0.3 m×0.6 m；圈梁尺寸為0.4 m×0.3 m。

吊物孔采用1.6 m×1.6 m方孔；牛腿以下的窗戶的尺寸為1.8 m×1.0 m，以上的尺寸為0.6 m×1.0 m。

泵房中的管路布置如圖1。

管路采用鑄鐵管，L1＝R1-R1cos60°=0.625 m （R1=1.25 m）；h1=R1sin60°=1.08 m；R2=h2=1.43 m；L2=R2sin60°/tg30°=2.15 m；L3=R2cos60°=0.715 m； L4=9-4-L1-L2-L3=1.51 m。

圖1 管路布置圖（單位：m）

［參考文獻(xiàn)］

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［4］吳持恭.水力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，1982.

［5］宋祖詔，張思俊，詹美禮.取水工程［M］.北京：中國水利水電出版社，2002.

［中圖分類號］TV222

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號］1002－0624（2016）06－0014－03

[收稿日期]2015-12-02