云河灌区水利枢纽工程泵房设计

郭廓（辽宁省阜新水文局，辽宁阜新123000）



云河灌区水利枢纽工程泵房设计

郭廓
（辽宁省阜新水文局，辽宁阜新123000）

［摘 要］云河取水枢纽以上控制流域面积为7 531 km2，年来水量可以满足云河灌区3 000 hm2灌溉农田的要求，但是云河的河道水位较低，常年水位仅在35.5～36.5 m之间，而灌区所处的地面高程较高。文中简要介绍了泵站泵房设计情况，需要建立一座灌溉泵站来提水，以满足灌区灌溉的水位要求。

［关键词］云河灌区；灌溉；泵房

1 概 述

云河灌区位于湖北省某县境内。枢纽位于云河上。枢纽以上控制流域面积731 km2，水源丰富。河道水位较低，常年水位在35.50～36.50 m之间，年来水量可满足云河灌区灌溉农田3 000 hm2及枢纽下游的已建电站的发电要求。灌区农田分布在云河左岸，枢纽下游以东0.5 km为县城，灌区所处的地面高程较高，云河水位无法满足灌区灌溉的水位要求，需要建立一座灌溉泵站来提水。

2 基本资料

2.1 气 象

灌区属于亚热带气候，四季分明，夏季7—8月份常有高温出现，最高气温为40.5℃；冬季12月至次年2月常有霜冻和降雪，最低气温－11.2℃；多年平均气温为15.9℃，全年降雨多集中在4—8月份间。年最大降雨量1 722.8mm，多年平均降雨量为1 105.7mm。洪水期多年平均最大风速为8.0 m/s，极端风速达32.5 m/s。

2.2 水 文

根据枢纽上游5 km处的云河伏水水文站近30年的观测资料，整理出不同的频率值洪峰流量如表1。

灌区进水闸以5%的洪水作为停止引水标准。进水闸引水时（相应灌溉频率P=75%时）相应的河道流量Q=600 m3/s。

云河伏水站月平均含沙量为1.46 kg/m3，最大月平均含沙量为7月3.3 kg/m3，年平均输沙量为1.04×106t。伏水站典型年不同流量及相应含沙量关系：流量为120 m3/s时，含沙量为0.35 kg/m3；流量为600 m3/s时，含沙量为1.20 kg/m3；流量为925 m3/s时，含沙量为1.80 kg/m3；流量为1 020 m3/s时，含沙量为2.20 kg/m3；流量为2 230 m3/s时，含沙量为2.40 kg/m3；流量为3 030 m3/s时，含沙量为2.60 kg/m3；流量为5 000 m3/s时，含沙量为2.80 kg/m3。伏水站泥沙颗粒分析成果：粒径在0.25～0.1mm之间的泥沙颗粒占10.4%；粒径在0.1～0.0.5mm之间的泥沙颗粒占13.7%；粒径在0.0.5～0.005mm之间的泥沙颗粒占47.9%；粒径小于0.005mm泥沙颗粒占28%。

推移质无实测资料，灌溉期用悬移质占90%估计的来沙量为：流量频率25%时来沙量为15.7× 104m3；流量频率10%时，来沙量为34.2×104m3；流量频率2%时，来沙量为71.3×104m3。

推移质平均粒径dcp=3.70mm，最大粒径dmax= 50mm。泥沙容重γs=25.97 kN/m3。

2.3 地 质

枢纽附近地质情况：由地质勘察可知，在枢纽轴线位置的320 m河槽范围以内，由东向西约有230 m长的覆盖层（为砂卵石层）最厚达11 m，最薄5 m，平均约8 m；下面为砂壤土，最大深度约40 m，小为5 m，平均厚约20 m；再往下为分砂泥质岩，紧接的90 m范围河槽部分，最深覆盖层约5 m，最浅1 m，平均约3 m；下面便是玄武岩，风化层2～3 m。

沿河一带由于河道常年有水，故地下水位相对较稳定，一般在35.5 m左右。

2.4 其 他

灌溉渠道设计参数为：渠道渠底高程：36.00 m；最大引水流量Q=50 m3/s；灌溉期正常挡水位为38.00 m，相应下游水位为37.82 m；渠道纵坡i=1/7 000；渠道边坡m=2；渠道底宽B=14 m；渠道顶部高程39.50 m；渠道顶部宽度6 m；渠道水位为44.00 m。

3 泵房的设计

泵房是泵站的主体建筑物。泵房的设计原则为：

1）在保证便于设备安装、检修及安全运行的前提下，机房的尺寸和布置应尽量紧凑，合理以节约工程投资。

2）泵房在各种工作条件下应满足稳定要求，构件应满足强度和刚度要求，抗震性能良好。

3）泵房应坐落在稳定的地基基础上，避开滑坡区。

4）泵房水下结构部分应进行抗裂校核及防渗处理。

5）在条件许可下，应讲求建筑艺术，力求整齐美观。

3.1 泵房形式的选择

经比较并根据水位变化、流量和开挖量的大小，决定设计采用湿室型泵房（墩墙式）。

墩墙式泵房下部除进水侧外，其他三面建有挡土墙，每台水泵之间用隔墩分开，形成单独的进水室，支承水泵和电机的大梁直接搁置在隔墩和边墙上。

这种结构形式优点是每台泵有单独的进水室，水流条件好；进水室可设闸门和拦污栅，便于检修；隔墩及底板可采用浆砌石结构，可就地取材，施工简单。缺点是，泵房水下部分断面尺寸大，增大了地基应力，也费材料；和排架式泵房相比，墙后填土增加了土压力，不利于泵房的整体稳定，投资较多。

3.2 泵房布置和尺寸的确定

3.2.1 主机房和配电室

主机组采用一列式布置，立式机组湿室型泵房，平面尺寸主要决定于下层湿室的尺寸。水泵安装要求：泵中心距池壁不小于2 m，同池两泵中心距不小于4 m，设计为墩墙式，每个隔墩厚0.8 m，取两泵的中心距为4.325 m，泵房两侧各留有2 m宽，便于汽车进厂房并兼作检修间。泵房总长：L= 2×2+17×3+18×D=78.85 m，其中：L为泵房总长，m；D为水泵直径，m

3.2.2 泵房跨度

在泵左侧有吊物孔，采用1.6 m×1.6 m方孔，孔距墙0.4 m。泵中心距左墙4.0 m。主机房与配电室之间没有隔墙，这样比较方便。但配电室较低，低压配电柜宽0.6 m，距右墙0.8 m。配电柜距泵中心3.6 m。这样泵房净跨度：B=4+3.6+0.6+ 0.8=9 m

3.3 泵房各部分高程确定

进水池底板荦底板=34.6 m；喇叭口高程荦进= 34.6+0.8=35.4 m；

电机层楼板（h为超高，m；取h=1 m）。

灌区进水闸以频率5%的洪水作为停止引水标准。当频率为5%时，相应的流量为4 240 m3/s（已知），相应的河道水位经计算为41.12 m。即荦楼= 41.12+1=42.12 m大于当地地面高程39.4 m。电机层楼板高程设计满足要求。

屋面梁下缘荦缘=荦楼+F，F=a+b+c+f+g。

其中：a——梁底到吊钩的最小距离1.12 m（样本查得）；b——吊索长 0.35 m；c——最大吊件长3.69 m（样本查得）；f——吊物距电机座最小距离0.2 m；g——支座高0.3 m。荦缘=荦楼+F=42.12+ 5.66=47.78 m

配电室屋面下缘荦=45.12 m。

3.4 其它各部分尺寸

房四周墙厚40 cm，牛腿上部墙厚30 cm。屋面采用CB(2)33—1型槽型板。屋面结构自上而下为：小石子保护层；2毡3油沥青卷材防水层；水泥沙浆抹平层；矿渣混凝土保护层；承重基层（槽型板、屋面梁），泵房底板长为78.85 m。

水泵梁尺寸为0.3 m×0.4 m；电机梁尺寸为0.3 m×0.4 m；屋面梁尺寸为0.3 m×0.4 m和0.3 m×0.6 m；圈梁尺寸为0.4 m×0.3 m。

吊物孔采用1.6 m×1.6 m方孔；牛腿以下的窗户的尺寸为1.8 m×1.0 m，以上的尺寸为0.6 m×1.0 m。

泵房中的管路布置如图1。

管路采用铸铁管，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。

图1 管路布置图（单位：m）

［参考文献］

［1］栾鸿儒.水泵及水泵站［M］.北京：中国水利水电出版社，1993.

［2］丘传忻.泵站工程［M］.武汉：武汉大学出版社，2001.

［3］杨进良.土力学［M］.北京：中国水利水电出版社，2000.

［4］吴持恭.水力学［M］.北京：高等教育出版社，1982.

［5］宋祖诏，张思俊，詹美礼.取水工程［M］.北京：中国水利水电出版社，2002.

［中图分类号］TV222

［文献标识码］A

［文章编号］1002－0624（2016）06－0014－03

[收稿日期]2015-12-02