水泵站課程設計

1、第一部分 水泵站課程設計基本資料1 綜合說明 長安電排站位于錦廈南區(qū)摩圍路與東寶河交界處，屬于東寶河海堤的部分，樁號MW0+000，該工程外接東寶河下游，內(nèi)連摩圍路、錦祥路、振安東路、沿河路排洪渠等一大片大小河涌網(wǎng)絡，是典型的珠江三角洲河網(wǎng)地帶。摩圍工業(yè)區(qū)、河東工業(yè)區(qū)地處錦廈區(qū)南部，集雨面積2.18km2，圍內(nèi)常住人口近15萬人，工、商、農(nóng)及交通發(fā)達，其中種植花卉、蔬菜等經(jīng)濟作物，工農(nóng)業(yè)總生產(chǎn)值達60多個億元。 改建后的長安電排站工程包括水閘和水泵站，不僅維持原有自排能力，還增加電排，當外涌水位高時，能抽排圍內(nèi)洪澇，確保圍內(nèi)的防澇安全，提高為內(nèi)的防洪防澇標準。2 水文2.1 氣象 錦廈區(qū)地處珠

2、江三角洲南部地帶，屬南亞熱帶季風氣候，主要特點是：春濕多冷，夏長而酷熱，秋冬暖而晴旱。 年平均氣溫為22.1，一月最冷，平均溫度為13.4，極端最冷氣溫多在3以上，最低紀錄為-1.9。七月最熱，平均氣溫為28.9，最熱記錄為38.5。 全年總日照數(shù)約為15002100h，23月多陰雨天氣，月日照總時數(shù)只有5080h，也是最潮濕的季節(jié)。 秋冬季節(jié)盛行偏北風，春夏季節(jié)盛行東南風，年平均風速為2.2m/s。710月為熱帶氣旋季節(jié)，對南海區(qū)有較大影響的熱帶氣旋年平均為1.6個。2.2 水文本區(qū)全年總降雨量在14001900mm之間，49月份為雨季，總降雨量占全年的80。年際降雨分布極不均勻。月降雨量最

3、大為662.0mm，日降雨量最大為279.8mm。長安泵站集雨面區(qū)內(nèi)及附近地區(qū)沒有雨量站和水文站，缺少實測資料。根據(jù)廣東省暴雨參數(shù)等值線圖（廣東省水文局，2003）查得本工程集雨區(qū)24小時點暴雨量為1165mm，24小時點暴雨量變差系數(shù)CV0.5。根據(jù)廣東省經(jīng)驗取，并計算出本站集雨區(qū)各頻率24小時暴雨量，結果見表21。表21 本站集雨區(qū)暴雨參數(shù)時段(h)均值CvCs/CvP=2.0%P=5%P=10%(mm)KpHpKpHpKpHp1/6220.353.51.92342.311.6736.741.46932.32l500.353.51.92396.151.6783.51.46973.45680

4、0.43.52.08166.41.7751421.535122.8241100.43.52.08228.81.775195.251.535168.85721500.43.52.083121.775266.251.535230.252.3 排澇設計流量與洪水位 根據(jù)廣東省*市江河流域綜合規(guī)劃報告書確定的排澇標準以及廣東省防洪（潮）標準和治澇標準，按照建筑物等級，本泵站排澇標準為：20年一遇24小時暴雨一日排干。 本泵站排澇集雨面積為5.3km2。 根據(jù)規(guī)劃報告，本泵站外涌洪水位見表22。內(nèi)涌排澇設計水見表23。表22 本站外涌洪水位P（）12351020洪水位（m）16.315.715.615.

5、215.014.7表23 本站內(nèi)涌設計水位項目最高水位（P=10%）起排水位停泵水位水位（m）9.367.57.02.3.1 排澇計算根據(jù)廣東省*市江河流域綜合規(guī)劃報告書確定的排澇標準以及廣東省防洪（潮）標準和治澇標準，按照建筑物等級，本泵站排澇標準為：20年一遇24小時暴雨一日排干。 采用平均排除法計算，集水面積為5.3km2，暴雨參數(shù)見表2-1，其中Cv=0.4，Cs=3.5Cv，P=5%，kp=1.775，暴雨均值為110mm，設計暴雨為 泵站一天工作時間為22h，則泵站設計流量為2.3.2 設計洪水根據(jù)水利水電工程等級劃分及防洪標準（SL252-2000）確定本工程為3等工程，主要建筑

6、物為等級建筑物，設計洪水標準為100年一遇，300年一遇校核。 根據(jù)表2-2，泵站外涌設計洪水為16.3m。按照表2-1的暴雨參數(shù)，內(nèi)涌集水面積F=5.3km2，河道長度L=6.8km，河道比降J=1/2200，根據(jù)推理公式法和綜合單位線法，計算設計洪水流量見表2-4。表2-4 內(nèi)涌設計洪水成果2.4 施工排澇流量 本工程施工導流洪水（排澇）重見期為5年一遇（P=20），由于缺少分期暴雨資料，采用略低于泵站設計標準：5年一遇1小時暴雨一日排干。根據(jù)廣東省暴雨參數(shù)等值線圖（廣東省水文局，2003）查得本工程集雨區(qū)1小時點暴雨量為56mm，1小時點暴雨量變差系數(shù)CV0.24。根據(jù)廣東省經(jīng)驗取，并計

7、算出本站集雨區(qū)各頻率6小時暴雨量，結果見表25。P（）5102050降雨（mm）56565656變差系數(shù)CV0.240.240.240.24KP13261.1840.964HP（mm）74.2666.3053.98按照表2-1的暴雨參數(shù)，內(nèi)涌集水面積F=5.3km2，河道長度L=6.8km，河道比降J=1/2200，根據(jù)推理公式法和綜合單位線法，計算設計洪水流量見表2-6。表2-6 內(nèi)涌施工洪水成果3 工程地質(zhì)3.1 概述 長安泵站位于錦廈區(qū)南部摩圍路附近，屬東寶河海堤工程，由摩圍路排洪渠向東寶河排澇。 受*鎮(zhèn)水利所委托，廣東省*地質(zhì)工程勘察院在長安泵站進行工程地質(zhì)勘察。目的是查明場地內(nèi)巖土層

8、的結構特征及物理力學性質(zhì)，查明有無不良地質(zhì)現(xiàn)象。為長安泵站重建工程提供地質(zhì)依據(jù)。 場內(nèi)共布置鉆探點4個，由*鎮(zhèn)水利所技術員現(xiàn)場布孔（見圖31）。其中ZK1孔為技術孔，其余為鑒別孔。技術孔要求做土工試驗，鉆至中風化巖2m終孔，施工中每隔23m作標準貫入試驗一次。 巖土層的承載力由標準貫入試驗和土工測試求得。 勘測工作執(zhí)行水利水電工程勘察規(guī)范（GB5028799）、巖土工程勘察規(guī)范（GB5002194）和建筑抗震設計規(guī)范（GBJ1189）等有關規(guī)定和要求。3.2 巖土工程地質(zhì)特征及物理力學性質(zhì)表31 地質(zhì)勘察技術數(shù)據(jù)一覽表鉆孔編號孔深（m）孔口標高（m）水位埋深（m）土層頂板標高（m）巖層頂板標高

9、（m）-1.0m處承載力基本值f0(kPa)備注雜填土素填土淤泥質(zhì)土粗砂強風化泥巖強風化粗砂巖微風化粗砂巖ZK111.603.482.403.482.080.08-2.72-3.82-4.82-5.3274ZK210.603.423.013.422.02-0.58-3.88-4.58-6.2874ZK310.903.121.983.122.22-1.08-3.28-5.38-7.1874ZK410.202.291.402.290.39-1.01-3.31-6.31-7.2174層序號1-11-223456預制樁樁周土摩擦力標準值qs（kPa）913913913253538435060摩擦系數(shù)f

10、0.250.350.250.350.20.250.40.50.40.50.50.55樁端土承載力標準值qp(kPa)入土5m預制管樁270027003000沉管灌注樁270027003000松木樁400400500供參考入土10m預制管樁30003000沉管灌注樁30003000松木樁900900供參考3.3 工程地質(zhì)評價與建議（1）經(jīng)鉆探揭露，場地巖土層結構簡單，地基土由第四紀粉土、淤泥、粗砂和下第三系風化砂巖、泥巖組成。地基土類別屬于軟弱中軟地基土，建筑場地類別為類。（2）場地位于河岸邊，附近堤身土（粉土、粉質(zhì)粘土）長期受地下水浸潤，易軟化。（3）第（2）層淤泥質(zhì)土層位穩(wěn)定，為高壓縮性軟弱

11、土層，屬不良地質(zhì)現(xiàn)象。（4）地下水與河水存在一定的水力聯(lián)系，因此，施工時應考慮堤圍與基坑內(nèi)外壓力平衡，保證內(nèi)側有足夠的壓力層，以防發(fā)生管涌。（5）淺基礎和擴展基礎可選用第3層粗沙作為持力層（木樁打入該層），有條件時，可開挖清砂至強風化泥巖，拋石作為大基礎。（6）若選樁基礎，建議選第6層中風化泥巖作為持力層。 （7）場地位于地震烈度“7°”區(qū)，應按有關規(guī)范設防。4 工程任務及主要建筑物 本排澇站工程是III等工程，主要建筑物為3級建筑物。工程主要任務是排澇，自排按20年一遇24標準設置水閘，提排采用20年一遇24小時暴雨一日排干標準設置泵站。4.1 水閘 水閘設計按照20年一遇（Q=4

12、5m3/s）和100年一遇的洪峰流量（Q=75m3/s），外涌相應水位為6.7m，排澇控制水位為7.5m，防洪控制水位9.36m。 根據(jù)河道實測資料，水閘底板高程為4.0m，按水閘過流公式計算水閘寬度，查水力學=1.0，則或，查水力學=1.0，則 根據(jù)以上計算，初步擬定水閘寬度為1×4m，據(jù)此驗算排澇水位和洪水位，即和分別計算排澇水位和洪水位。 效能計算：4.2 水泵站建筑物4.2.1 泵站抽水裝置設計 初步擬定水泵為1000ZLQ-10，=-6º，排水管道直徑為1000mm，長度50.51m，設置兩個45 º彎頭，局部水頭損失系數(shù)為0.3，吸水口局部水頭損失系數(shù)

13、為0.5，出水口局部水頭損失系數(shù)為0.35。4.2.1.1 泵站工作水位 根據(jù)實測資料和地面排水要求，內(nèi)涌和外江的特征水位為：1）內(nèi)涌設計水位：7.50m最低水位：7.00m最高水位：9.36m2）外江外江設計水位：15.2m3） 特征凈揚程: 設計凈揚程7.0m（外涌水位15.2m內(nèi)涌設計水位8.5m）；最大凈揚程8.0m（外涌水位15.2m內(nèi)涌最低水位7.5m）；最小凈揚程4.5m（外涌水位12.0m內(nèi)涌最低水位7.5m）； 4.2.1.2 泵站選型計算（1）泵站管路布置 根據(jù)本站地形和地質(zhì)情況，泵站布置在堤內(nèi)，出水管長度為 3.77+2.54+44.250.51m進水管長度為0.8m 由

14、于水管長度較短，管徑對投資影響較小，同時為了便于與水泵連接，管徑選定為1000mm。 糙率取為0.015，進口局部水頭損失系數(shù)為0.5，彎管局部水頭損失系數(shù)為0.3，出口局部水頭損失系數(shù)為0.35，則管道揚程特性方程為： （1）設計凈揚程情況 （2）最大凈揚程情況 （1）最小凈揚程情況 （2）水泵特性 根據(jù)泵站實際工作條件和設計流量，初選1000ZLQ10型水泵。由廠家提供的水泵特性曲線，當安裝角為+4度時，在曲線上度取兩點（2.7，6.0）和（3.15，3.0），則特性曲線經(jīng)驗方程為 3、工況分析（1）設計情況 解下列方程組 解的Q2.3m3/s，H8.26m，查得P kw，= ，NPSH

15、m（2）最大揚程情況 解下列方程組 解的Q2.14m3/s，H9.09m，查得P kw，= ，NPSH m（3）最小揚程情況 解下列方程組 解的Q2.74m3/s，H5.78m，查得P kw，= ，NPSH m4、機組臺數(shù) 根據(jù)計算結果，選用5臺1000ZLQ6型水泵，總流量為11.5m3/s，滿足排澇要求。5、安裝高程（1）按防汽蝕要求 5 機電設備與金屬結構5.1 機組選型設計條件根據(jù)*鎮(zhèn)水利所提出的設計要求及水文資料，長安電排站基本參數(shù)如下： 排澇標準：20年一遇24小時暴雨22小時排干； 設計排澇流量：10.45m3/s。 特征水位內(nèi)涌：設計水位：7.50m最低水位：7.00m最高水位

16、：9.36m外涌水位：15.2m 特征凈揚程: 設計凈揚程7.0m（外涌水位15.2m內(nèi)涌設計水位8.5m）；最高凈揚程7.0m（外涌水位15.2m內(nèi)涌最低水位8.5m）；最低凈揚程：根據(jù)泵站特征水位及泵站運行情況，當外涌水位低于內(nèi)涌水位時，可通過開啟水閘閘門方式自流排水，因此在確定泵站的最低凈揚程時取外涌水位與內(nèi)涌水位相同，因此最低凈揚程為0.00m。水泵參數(shù)選擇 水泵型號為1000ZLQ-6，該型水泵葉片轉(zhuǎn)角為-2°+4°。4.2 輔助機械設備起重設備及機修設備：泵站最大起吊件為水泵電機，重約2.90t，選用一臺3t電動單梁懸掛式起重機，額定起重量3t ，跨度3.50m

17、。起升高度6.27m。水泵斷流采用出水管設置DN800電動蝶閥方式。泵站設置小型機修設備及專用工具。第二部分 水泵站課程設計要求一、排系統(tǒng)總體設計1、排水方式2、排水方式及其布置：水源、取水口位置、集水井、排水布置。3、管路布置：管徑、長度尺寸確定；彎頭、閘閥布置；4、運行方式設計：充排方式的運用。二、水泵選擇計算1、管路水力學計算：流速、水頭損失2、確定設計工況：充排設計揚程、流量3、泵型選擇方案4、計算水泵設計工作點5、綜合分析，確定泵型三、泵站（房）布置設計1、機組布置2、管線布置3、泵房結構布置布置計算書一、泵站規(guī)模確定1、設計標準 長安電排站保護區(qū)集雨面積2.18km2，圍內(nèi)常住人口

18、近15萬人，工、商、農(nóng)及交通發(fā)達，其中種植花卉、蔬菜等經(jīng)濟作物，工農(nóng)業(yè)總生產(chǎn)值達60多個億元。 根據(jù)廣東省*市江河流域綜合規(guī)劃報告書確定的排澇標準以及廣東省防洪（潮）標準和治澇標準，按照建筑物等級，本泵站排澇標準為：20年一遇24小時暴雨一日排干。2、水文水利計算（1）設計暴雨泵站集雨面區(qū)內(nèi)及附近地區(qū)沒有雨量站和水文站，缺少實測資料。根據(jù)廣東省暴雨參數(shù)等值線圖（廣東省水文局，2003）查得本工程集雨區(qū)24小時點暴雨量為1165mm，24小時點暴雨量變差系數(shù)CV0.5。根據(jù)廣東省經(jīng)驗取，并計算出本站集雨區(qū)各頻率24小時暴雨量，結果見表1。表1 本站集雨區(qū)暴雨參數(shù)時段(h)均值CvCs/CvP=2

19、.0%P=5%P=10%(mm)KpHpKpHpKpHp1/6220.353.51.92342.311.6736.741.46932.32l500.353.51.92396.151.6783.51.46973.456800.43.52.08166.41.7751421.535122.8241100.43.52.08228.81.775195.251.535168.85721500.43.52.083121.775266.251.535230.25（2）排澇設計流量 由于圍內(nèi)無調(diào)節(jié)水域，因此采用平均排除法確定泵站設計流量?？紤]到城區(qū)地面硬底化程度高，而且地面平整，林草地面積比例小，因此，根據(jù)經(jīng)驗徑流系數(shù)取=0.8，泵站一天工作時間為22h，則泵站設計流量為 =10.45m3/s式中F為集水面，F(xiàn)5.3km2。（3）泵站工作水位 根據(jù)實測資料和地面排水要求，內(nèi)涌和外江的特征水位為：1）內(nèi)涌設計水位：7.50m最低水位：7.00m最高水位：9.36m2）外江外江設計水位：15.2m3） 特征凈揚程: 設計凈揚程7.0m（外涌水位15.2m內(nèi)涌設計水位8.5m）；最大凈揚程8.0m（外涌水位15.2m內(nèi)涌最低水位7.5