引江济淮工程派河口泵站设计

梁后兵

（安徽省水利水电勘测设计院 合肥 230088）

1 工程概况

派河口泵站枢纽[1,2]的主要功能为：将派河口泵站引水渠的来水通过泵站直接抽至派河，向北输送；在派河口建节制闸控制；兴建一座Ⅱ级船闸，确保2000t 级船舶能在巢湖与派河、乃至淮河之间运行。

派河起始于枣林岗及紫蓬山脉北麓，是巢湖的主要流入支流之一，总体流向为西北向东南，在入巢湖口段约3km 段流向基本为由西向东。派河还是合裕航道的一部分，合裕航道为合肥派河新港至裕溪河口的内河通江航道，全长131km。根据文件《防洪标准》（GB50201-94）及《合肥市城市总体规划》（2005—2020 年）等，派河的左、右岸堤防洪标准设计为100 年一遇，堤防级别设计为1 级。

派河口泵站枢纽建筑物较多，需要一定的平面位置加以布局，方可使巢湖、泵站引水渠以及派河之间水系沟通、进出水流顺畅、堤防封闭、建筑物之间及对外交通便利。从现场地形看，派河临湖段左堤（以输水方向为下游）背水侧的农田是布置枢纽较为适宜的场地，地面高程在6.5m 左右。从地质勘探报告可以看出，建筑物都是坐落在1（轻、中粉质壤土，地基承载力为180kPa）、2（中细砂，地基承载力为200kPa）层上，因此，大部分地基处理时可以考虑不加固。所以，综合地形、地质、交通、占地、经济等多方面因素考虑，将派河口泵站枢纽布置在派河临湖段左堤背水侧的农田上。

派河口泵站枢纽主要由三大部分组成，分别为：泵站及进水闸[3]、派河节制闸[4]及船闸[5]、连接河道及两岸堤防的建筑物。抽水站设计流量295m3/s；节制闸按派河100 年一遇设计洪水流量为1000m3/s确定；船闸为Ⅱ级2000t 级。根据各阶段报告及审查意见确定，派河口泵站枢纽工程各建筑物级别如下：泵站和节制闸设计标准均为1 级，防洪标准均为百年一遇；船闸设计标准为Ⅱ级；导船、靠船建筑物设计标准为3 级；与枢纽挡水建筑物同轴线布置的闸首为1 级建筑物。

2 地质资料

派河口泵站枢纽处主要土层约10 层，分别为：中、重粉质壤土，轻粉质壤土，淤泥质重粉质壤土，重粉质壤土，轻、中粉质壤土，中细砂，轻、中粉质壤土，细砂，中、重粉质壤土夹细砂，含砾粘土。

派河口泵站枢纽位于泵站引水渠至派河的末端，枢纽布置南端起始于泵站引水渠线路桩号20+460、北端结束于终点桩号22+460，南北方向长约2km；自东端巢湖边至西侧派河向上游第一弯道处，东西方向长约2km。泵站进水侧设一拦污闸，与泵站相距60m。

泵站拦污进水闸布置于派河泵站引渠末端，由闸室、两岸连接建筑物、防渗排水设施、上游翼墙及公路桥等建筑物组成，其设计条件见表1。

表1 泵站拦污闸设计条件表

3 泵站设计

3.1 闸孔孔径计算

拦污进水闸设计过闸流量为295m3/s，闸上设计水位4.1m，闸底槛高程-1.40m，过闸落差取0.10m。闸孔总净宽按水闸设计规范（A.0.2-1）、（A.0.2-2）高淹没度流公式计算，公式如下：

式中：

B0—闸孔总净宽，m；

Q—过闸设计流量，m3/s；

H0—计入行近流速的堰上水头，m；

hs—由堰顶算起的下游水深，m；

μ0—淹没堰流的综合流量系数。

按上式计算，在设计工况时B0＝33.5m。除按上述公式核算外，还需根据拦污进水闸清污方式，满足过栅流速要求。因该闸为派河泵站拦污进水闸，闸前设置拦污栅，闸孔规模由过栅流速控制。考虑到本站采用机械清污，根据规范要求，过栅流速为0.6～1.0m3/s，过栅流速取0.8m3/s，考虑栅片阻水率为0.8。计算需要闸孔径宽B0＝83.8m，闸孔总净宽取84.5m，分13 孔，单孔净宽6.5m。

3.2 站身内力计算

利用安徽省水利水电勘测设计院编制的DKJ（SG-28）程序进行结构应力计算。站身垂直水流向宽度28.8m，流道净宽8.0m，共3 孔，边墩、中墩均为1.2m。由于检修闸段站身中间横撑梁板少，因此计算断面选取此断面。计算工况：完建期，站身一侧填土，另一侧临空考虑。计算断面结构单位划分简图见图1。

图1 站身计算单元划分图

边荷载的作用范围通常有两种选择方案：一种是与弹性地基梁长度相同，另一种是约等于1.2 倍的可压缩层厚度。

选择计算范围：取1.0B；

边荷载计算宽度：L边=27.6m；

边荷载大小：q边=1.05×19×（12.6-5.55）=362.093kN/m。

计算结果弯矩图如图2 所示。

图2 站身弯矩图

4 结论

派河口泵站枢纽的主要功能：将派河口泵站引水渠的来水通过泵站直接抽至派河，向北输送，是引江济淮工程建设的重要环节和组成部分。通过对引江济淮工程中派河口泵站场地进行地质勘探，分析了派河口泵站建设区域的地质条件与特征，为泵站枢纽的设计工作提供了依据，根据前期调研，利用安徽省水利水电勘测设计院编制的程序进行结构应力计算，防洪标准为设计100 年一遇■