孫文龍

(遼寧省大石橋市建一水利服務(wù)站，遼寧 大石橋 115100)

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以反修排灌站項(xiàng)目為例探討排灌站工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

孫文龍

(遼寧省大石橋市建一水利服務(wù)站，遼寧 大石橋 115100)

排灌站工程是我國(guó)防治洪澇災(zāi)害和發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要工程，文章基于反修排灌站的實(shí)際情況，從排灌站的灌溉水位、排澇水位等水位特征，主泵的選擇、泵房尺寸設(shè)計(jì)，及主要控制高程、排灌站的布置幾個(gè)方面分析排灌站工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，可為類似工程提供參考。

反修排灌站；水位；工程設(shè)計(jì)

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)資源的維護(hù)和自然災(zāi)害的防治。洪澇災(zāi)害是重要的防治對(duì)象，一直以來(lái)排澇泵站是直接、有效的防治方法[1-2]。與此同時(shí)，根據(jù)工農(nóng)業(yè)的需要，排澇泵站的灌溉功能也十分重要。為滿足防治以及灌溉需求，我國(guó)十分重視泵站的設(shè)計(jì)，如今泵站的設(shè)計(jì)均要具備灌溉和排澇的雙重功能。

1　反修排灌站概況

反修排灌站位于大石橋市旗口鎮(zhèn)北部勞動(dòng)河?xùn)|岸21+185處。始建于1973年，安裝4臺(tái)900 ZLB2.0-5.4型水泵、5臺(tái)28ZLB-70型水泵，總裝機(jī)容量1395 kW，原站設(shè)計(jì)流量10.8 m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積0.187萬(wàn)hm2，排澇面積28.42 km2。

2　存在的問(wèn)題

反修排灌站始建時(shí)因冬季施工條件差，無(wú)有效防凍措施，工程質(zhì)量差。泵站基礎(chǔ)出現(xiàn)管涌破壞，底板被掏空、破損、裂縫，右側(cè)地基發(fā)生不均勻沉陷，站體傾斜，已不能滿足規(guī)范安全運(yùn)行要求。

電機(jī)層混凝土結(jié)構(gòu)老化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，大面積剝落和開(kāi)裂，碳化、鋼筋嚴(yán)重銹蝕，裂縫開(kāi)度過(guò)大，基礎(chǔ)邊墻砌石脫落，泵房房頂漏水，房?jī)?nèi)潮濕，通風(fēng)不良，沒(méi)有副廠房、檢修間。

出水口右側(cè)翼墻裂縫、破損，閘墩露筋，凍融破壞嚴(yán)重，進(jìn)口非單流道水流條件紊亂。主機(jī)組、主電機(jī)、電氣設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、壓力管道老化、損壞嚴(yán)重，水泵綜合裝置效率低下，不滿足規(guī)范要求，電機(jī)噪音大，部件老化，銹蝕嚴(yán)重，傳動(dòng)裝置扭曲，機(jī)泵不同心，閘門(mén)變形嚴(yán)重已無(wú)法使用，無(wú)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。配電設(shè)備老化嚴(yán)重，運(yùn)用不安全，經(jīng)常出現(xiàn)故障停車(chē)，影響泵站運(yùn)行。

3　反修排灌站重建工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

反修排灌站工程設(shè)計(jì)步驟主要為前期的設(shè)計(jì)規(guī)模確定、特征水位確定，在此基礎(chǔ)上配置合適的主泵，并計(jì)算泵房尺寸及主要控制高程，最后進(jìn)行合理布置。

3.1設(shè)計(jì)規(guī)模的確定

通常情況下排灌站的功能主要有灌溉和排澇，因此排灌站的設(shè)計(jì)參數(shù)要包含排澇和灌溉，泵站流量包含灌溉流量和排澇流量[3-4]。灌溉流量需根據(jù)灌溉面積、灌水率等進(jìn)行確定，排澇流量則根據(jù)當(dāng)?shù)氐呐艥硺?biāo)準(zhǔn)、排澇面積計(jì)算確定[5]。排澇和灌溉不同工況下，進(jìn)、出水池特征水位有所不同。總之，排灌站的工程設(shè)計(jì)須同時(shí)滿足灌溉和排澇需求。

3.2進(jìn)、出水池特征水位的確定

進(jìn)、出水池水位的確定是排澇和灌溉的重點(diǎn)。以反修排灌站為例，原站設(shè)計(jì)灌溉面積0.187萬(wàn)hm2，排澇面積28.42 km2.，本區(qū)洪澇主要由暴雨造成，該站位于勞動(dòng)河左岸，經(jīng)復(fù)核計(jì)算反修站設(shè)計(jì)流量Q灌=4.9 m3/s，Q排=10.8 m3/s，確定反修排灌站改造規(guī)模采用設(shè)計(jì)流量10.8 m3/s。

(1)前池特征水位確定

反修排灌站位于勞動(dòng)河上，前池特征水位采用高水位2.77 m，設(shè)計(jì)水位1.51 m，低水位1.21 m。

(2)站體排水設(shè)計(jì)

邊遠(yuǎn)處低洼地地面高程1.7 m (排漬深度h漬=0.5 m) ，排水干溝長(zhǎng)2600 m，排水支溝長(zhǎng)1400 m，排水斗溝長(zhǎng)400 m。各級(jí)溝道設(shè)計(jì)比降i干=1/7000，i支=1/5000，i斗=1/2000。橋1座，過(guò)橋損失0.05 m。經(jīng)計(jì)算排水位為0.29 m。灌期排水水位-0.06 m；灌期設(shè)計(jì)水位1.36 m，灌期最低運(yùn)行水位1.06 m 。

(3)出水池水位確定

根據(jù)邊遠(yuǎn)代表地面高程，加上田間灌水層深度，加上各級(jí)渠道的設(shè)計(jì)比降乘以各級(jí)渠道的長(zhǎng)度，再加上經(jīng)過(guò)渠道內(nèi)的各種建筑物的水頭損失，即得渠首設(shè)計(jì)灌溉水位。代表地面高程h地=4.2 m，田間灌水層深度：h田=0.10 m，干渠長(zhǎng)2600 m，支渠長(zhǎng)1400 m，斗渠長(zhǎng)500 m。各級(jí)渠道設(shè)計(jì)比降i干=1/7000，i支=1/5000，i斗=1/2500。經(jīng)過(guò)渠道內(nèi)建筑物的水頭損失，過(guò)閘損失0.15 m，過(guò)橋損失0.05 m，涵0.15 m，建筑物數(shù)量：橋2座、閘1座。

經(jīng)推求渠首灌溉設(shè)計(jì)水位為5.75 m。最低運(yùn)行水位為該站最小流量所對(duì)應(yīng)的水位4.0 m。排水設(shè)計(jì)水位：本站排水采用機(jī)排至出水池，然后經(jīng)站體回水洞自排至河道，根據(jù)勞動(dòng)河汛期水位2.77 m，確定出水池排水設(shè)計(jì)水位H排=3.9 m。

反修排灌站最終確定進(jìn)、出水池特征水位見(jiàn)表1。

表1　反修排灌站水位

注：地面高程1.7 m

3.3主泵的配置

根據(jù)設(shè)計(jì)流量10.8 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程5.68 m，選用900ZLB-70型水泵7臺(tái)，安裝角度+4°，轉(zhuǎn)速480 r/min，單機(jī)流量2.34 m3/s，配用JSL-14-12電機(jī)7臺(tái)，配用功率180 kW。反修站工況設(shè)計(jì)及校核情況見(jiàn)表2。

表2　　反修站工況設(shè)計(jì)及校核情況

3.4泵房尺寸及主要控制高程的確定

泵房尺寸的確定是指站體經(jīng)整體布置后泵站的長(zhǎng)度、寬度和高度?？刂票梅恐饕叽绾透叱谭辖ㄖy(tǒng)一模數(shù)制，才能使為使泵房達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。反修站的泵房長(zhǎng)9.3m，寬26.2 m，機(jī)組中心距3.6 m，泵房分二層，下層為水泵層，上層為電機(jī)層。由900ZLB-70型軸流泵樣本查得，喇叭口的懸空高度h懸為0.75 m，喇叭口至葉輪中心線的垂直距離a為0.468 m，葉輪中心線至最低水位0.69 m，喇叭口至水泵梁頂部的高度b為1.44 m，進(jìn)水池的最低運(yùn)行水位為1.06 m，因此推算出機(jī)房各部的高程。

3.5整體布置

站提體的整體布置需根據(jù)實(shí)際的地形、水流、供電能力等條件，綜合設(shè)計(jì)要求，機(jī)組形式等，合理布局。站體的總體布置包括進(jìn)、出水池、變電站、泵房等建筑物。

反修站拆除重建需安裝900 ZLB-70型水泵7臺(tái)。反修排灌站上、下游延軸線總長(zhǎng)74.4 m(順?biāo)?，泵室段長(zhǎng)9.3 m，寬26.2 m，分為7孔，每孔凈寬3.2 m，采用鑄鐵閘門(mén)7×5 t雙吊點(diǎn)手、電兩用螺桿啟閉機(jī)。泵室采用墩墻式濕室型結(jié)構(gòu)，底板厚0.7 m，底板頂面高程-2.5 m，水泵層高程為-0.3 m，層高為4.1 m，電機(jī)層高程為4.5 m，層高為7.7 m。

進(jìn)、出水池的布置是站體整體設(shè)計(jì)的重中之重，進(jìn)、出水池的有地下式和開(kāi)敞式兩種，具體布置形式須根據(jù)場(chǎng)地的地理性質(zhì)、水位特征、地坪高程等地理?xiàng)l件確定。反修站進(jìn)出水池布置：前池長(zhǎng)10.0 m，進(jìn)口處凈寬24.8 m，底板厚0.7 m，底板高程-2.5 m抬至-2.0 m，側(cè)墻高程5.20 m。出水池與泵室采用分體式結(jié)構(gòu)，池長(zhǎng)22 m，寬度由凈24.8 m漸變至14 m，底板厚0.6 m，底板高程由2.5 m抬至3.0 m，兩側(cè)翼墻高程為6.2 m，下游護(hù)砌段為18 m(其中漿砌石10 m，干砌石8 m)。

4　結(jié)　語(yǔ)

排灌站對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到十分重要的作用，排灌站的設(shè)計(jì)功能與排灌站所在地的灌溉能力、排洪能力息息相關(guān)。反修排灌站的設(shè)計(jì)：(1)經(jīng)過(guò)確定特征水位配置機(jī)型，提高灌溉的科學(xué)性和精確度，同時(shí)可有效防洪，確保反修站正常安全運(yùn)營(yíng)。(2)本次灌溉工程設(shè)計(jì)結(jié)合國(guó)內(nèi)常規(guī)灌溉方法，每一步的設(shè)計(jì)均經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量分析，確保重建各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)，保證站體設(shè)計(jì)的質(zhì)量。(3)泵房安全系數(shù)分析有利于反修站的遠(yuǎn)期使用，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加輕巧、安全，確保反修站長(zhǎng)期內(nèi)能夠正常運(yùn)營(yíng)。

[1]段雪瑩,阮建飛,于野. 關(guān)于中小型排灌站設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)[J]. 水利水電工程設(shè)計(jì),2015(4):22-24.

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孫文龍(1981-)，男，工程師，主要從事農(nóng)村水利工程建設(shè)管理方面的工作。

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