田間工程河道灌溉泵站工程設計說明

田間工程河道灌溉泵站工程設計說明（一）基本情況根據(jù)項目區(qū)實際情況，項目區(qū)的裕民渠和胡姚河等河道是灌排兩用河道，灌溉期河道通過位山灌區(qū)引黃灌溉，同時可通過渠道現(xiàn)有節(jié)制工程攔蓄區(qū)域降水用于灌溉和補充地下水，為充分利用黃河及當?shù)厮Y源，本期項目需改建50泵站2座。改建泵站大多始建于上世紀七、八十年代，泵房裂縫或坍塌，水泵銹蝕、堿化嚴重，多數(shù)已無法正常運用，使該區(qū)域農田灌溉受到嚴重影響為提高該區(qū)域農業(yè)生產水平，保證其農田灌溉用水需求，亟需對現(xiàn)有泵站進行改建。表6-16渠灌區(qū)改建泵站水位特征統(tǒng)計表序號名稱上一級干渠設計指標原機組數(shù)量原水泵型號控制灌溉面積（畝）現(xiàn)狀上級渠底高程（m)上級設計水位（m)上級最低運行位（m)下級渠底高程（m)下級運行水位（m)渠道名稱岸別1田莊泵站胡姚河北1500ZLB_855000重建31.7333.2332.0834.0534.72李蔣夏泵站裕民渠北1500ZLB_855000重建29.4432.5430.3434.2035.00（二）水力計算1、水頭損失水頭損失分為沿程水頭損失和局部水頭損失。（1）沿程水頭損失計算公式：，式中：hf—管道沿程水頭損失值，m；f—為摩擦阻力系數(shù)；L－為管道長度，ｍ；Q—管道內通過的流量，m3/s；D—管道內徑，m；ｍ－為流量指數(shù)。（2）局部水頭損失局部水頭損失包括攔污柵水頭損失，彎頭水頭損失，拍門水頭損失，管道進出口水頭損失。①攔污柵水頭損失計算公式：，式中h—攔污柵水頭損失值，m；β—柵條形狀系數(shù)；θ—攔污柵傾斜角度，度；t—柵條厚度，mm；b—柵條凈間距，mm；v—進水池最大流速，m/s。②彎頭水頭損失計算公式：，式中hj—彎頭水頭損失值，m；ζ彎—彎頭局部阻力系數(shù)；D—彎頭內徑，m；R—彎頭轉彎半徑，m；θ—轉彎角度，度；Q—過流量，m3/s。③拍門水頭損失計算公式：，式中h—拍門水頭損失值，m；ζ拍—拍門局部阻力系數(shù)；D1—輸水管道直徑，m；Q—過流量，m3/s。④管道進口阻力損失計算公式：，式中h—管道進口阻力損失值，m；ζ進—管道進口局部阻力系數(shù)；D1—輸水管道直徑，m；Q—過流量，m3/s。⑤管道出口阻力損失值計算公式：，式中h—管道出口阻力損失值，m；ζ出—管道出口局部阻力系數(shù)；D1—輸水管道直徑，m；Q—過流量，m3/s。⑥漸擴管水頭損失計算公式：，式中h—漸擴管水頭損失值，m；ζ漸擴—漸擴管局部阻力系數(shù)；d1—擴散前斷面直徑，m；d2—擴散后斷面直徑，m；Q—過流量，m3/s。⑥蝶形閥水頭損失計算公式：，式中ζ蝶—蝶形閥局部阻力系數(shù)；D1—擴散前斷面直徑，m；d2—擴散后斷面直徑，m。3、泵站實際揚程（即裝置揚程）泵站凈揚程為進、出水池水位之差，其值加上管道水頭損失即為揚水站實際揚程，詳見水泵揚程計算成果表。表6-17泵站水力計算成果表泵站形式設計流量（m3/s）輸水管徑（ｍ）總水頭損失（m）凈揚程（ｍ）總揚程（ｍ）10.50.60.534.95.43（三）泵型選擇揚水站流量為0.5m3/s，流量均較?。槐谜局挥糜诠喔?，每次灌水天數(shù)為5～15天，間隔為20～50天左右，可在灌溉前對泵站進行檢修，所以，可選用一臺機組,不考慮備用機組。由于泵站揚程為5.43ｍ，小于10ｍ，宜選擇軸流泵。軸流泵可調節(jié)葉輪上的葉片安放的角度可來適應所需流量和揚程的變化，且泵站運行管理方便。所以選擇軸流泵。表6-18泵型統(tǒng)計表泵站形式選用泵型座數(shù)1500ZLB-852（四）工程布置以田莊泵站為例，進行泵站典型設計。泵站由前池、進水池、泵房、出水池及下游連接段等部分組成，泵房均采用濕室型泵房，墩墻式結構。前池：M10漿砌塊石護底，厚0.3m；兩側為M10漿砌塊石擋土墻（料石鑲面厚200mm）。進水池：即濕室型泵房下部的濕室。進水池單孔凈寬2.5m，共1孔；順水流向長度7.5ｍ，并設置攔污柵。泵房：采用墩墻式結構，分上下兩層。下層為濕室，C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，安置水泵，水泵放置在水泵梁上；上層為電機層，電機層梁、板均采用C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，側墻采用MU10漿砌普通磚砌筑，磚墻厚240m。電機層安裝電機和電氣設備。泵房一側設值班室，建筑面積均為12.96m2，開間3.6m，采用MU10漿砌普通磚砌筑，磚墻厚240mm，室內地面標高均同電機層。出水池：采用C25鋼筋砼結構，凈寬2.0m，凈長5.0m，出口底坎高0.5，坡度為1：2；側墻壁厚0.2m，底厚0.3m。底板下鋪設0.1m厚C10素砼墊層；出水管道采用DN600鋼管，設置拍門。下游連接段：采用M10漿砌塊石護底與原灌溉渠道連接，長10m。兩岸為M10漿砌塊石扭坡及護坡?；炷量?jié)B等級為W6，抗凍等級為F150。（五）穩(wěn)定計算1、泵室穩(wěn)定計算以田莊泵站為例，進行泵室穩(wěn)定計算。（1）計算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室內外均無水；②正常運行期Ⅰ：泵室內、外均為設計水位33.23m；③正常運行期Ⅱ：泵室內無水，泵室外為最低運行水位32.08m。（2）穩(wěn)定計算公式①地基應力：，式中：—泵室基底應力的最大值和最小值（kPa）；∑N—作用在泵室上的全部豎向荷載（包括泵室底板底面上的浮托力在內）之和（kN）；A—泵室底板底面面積（m2）；e—泵室相對于底板地面中心的偏心距（m），正值為偏向下游，負值為偏向上游；B—泵室底板順水流向長度（m）。②地基不均勻系數(shù)：，式中：η—地基不均勻系數(shù)：σmax—泵室基底應力的最大值（kPa）；σmin—泵室基底應力的最小值（kPa）。③抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：Kc＝f∑G/∑H，式中：Kc—沿泵室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f—泵室底板與地基之間的摩擦系數(shù)；∑G—作用在泵室上的全部豎向荷載（包括泵底板底面上的浮托力在內）之和（kN）；∑H—作用在泵室上的全部水平向荷載之和（kN）；（3）泵室穩(wěn)定計算成果表泵室穩(wěn)定計算成果表表6-19計算工況偏心距（ｍ）抗滑穩(wěn)定系數(shù)基底應力σmax（）基底應力σmin（）地基不均勻系數(shù)施工完建期0.081.64102.9890.421.14正常運行期Ⅰ0.111.3574.8762.521.20正常運行期Ⅱ-0.151.48111.3587.711.27參考該區(qū)域地質報告，此處地基承載力平均值〔〕不小于110;均滿足地基承載力要求。地基應力不均勻系數(shù)均小于相應工況的允許值（施工完建期及正常運用期均為2），滿足地基穩(wěn)定要求?？够踩禂?shù)Kc均大于相應工況允許值（施工完建期及正常運用期均為1.2），滿足抗滑穩(wěn)定要求。2、擋土墻穩(wěn)定計算以田莊泵站為例，進行擋土墻穩(wěn)定計算。（1）計算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室內外均無水；②正常運行期Ⅰ：墻前無水，墻后為地下水位。計算公式同泵室穩(wěn)定計算公式。（3）回填土指標要求回填應采用碎石土或壤土，要求分層碾壓、夯實，壓實度不小于0.95，壓實后等效內摩擦角不小于30度。（4）擋土墻穩(wěn)定計算成果表擋土墻穩(wěn)定計算成果表表6-20擋土墻高（m）計算工況大小應力比抗滑安全系數(shù)抗傾安全系數(shù)2.74完建期63.8044.491.431.907.25正常運行期Ⅰ67.3034.641.941.435.862.27完建期48.6940.901.191.998.06正常運行期Ⅰ54.0228.871.871.315.66依據(jù)該區(qū)域地質報告，此處地基承載力〔〕不小于110；均滿足地基承載要求。地基應力不均勻系數(shù)均小于相應工況的允許值（施工完建期及正常運用期均為2），滿足地基穩(wěn)定要求?？够踩禂?shù)Kc均大于相應工況允許值（施工完建期及正常運用期均為1.2），滿足抗滑穩(wěn)定要求。（六）泵室結構計算1、泵室側墻結構計算泵室側墻按一端鉸接一端固結板結構，根據(jù)結構力學公式進行計算。（1）計算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室側墻內外均無水；②正常運行期Ⅰ：泵室側墻內無水，墻外為最低運行水位32.08m。（2）回填土指標要求回填應采用碎石土或壤土，要求分層碾壓、夯實，壓實度不小于0.95，壓實后等效內摩擦角不小于30度。（3）計算結果泵室側墻結構計算成果表表6-21運行工況側墻背水面?zhèn)葔τ孀畲髲澗嘏浣钭畲髲澗嘏浣钔杲ㄆ?06.69KN.MΦ16@15047.69KN.MΦ14@150運行期139.72KN.MΦ16@15062.45KN.MΦ14@1502、泵室后墻結構計算泵室后墻按兩端固結單向板結構，根據(jù)結構力學公式進行計算。（1）計算工況①施工完建期：回填土完畢，泵室側墻內外均無水；②正常運行期Ⅰ：泵室側墻內無水，墻外為最低運行水位32.08m。（2）回填土指標要求同泵室側墻。（3）計算結果泵室后墻結構計算成果表表6-22運行工況側墻背水面?zhèn)葔τ孀畲髲澗嘏浣钭畲髲澗嘏浣钔杲ㄆ?1.24KN.MΦ16@25010.62KN.MΦ16@250運行期29.18KN.MΦ16@25014.59KN.MΦ16@2503、泵室底板結構計算泵室底板按兩端固結梁結構，根據(jù)結構力學公式進行計算。（1）計算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室側墻內外均無水；②正常運行期Ⅰ：泵室側墻內無水，墻外為最低運行水位32.08m。（2）計算結果泵室底板結構計算成果表表6-23運行工況底面頂面最大彎矩（KN.M）配筋最大彎矩（KN.M）配筋完建期160.33Φ16@150-79.87Φ16@150運行期197.71Φ16@150-110.72Φ16@150（七）機電設計根據(jù)泵站的總揚程及流量，選用不同型號的水泵和電機1、設計范圍本工程設計范圍為進線終端桿以下變配電設計，10KV電源線路部分僅列工程量，由電業(yè)部門設計實施。2、用電負荷等級泵站用電負荷等級設定為3級負荷。3、用電變配電設計（1）電氣一次部分①設備功率配套電機功率見泵站機電設備表。②泵站與電力系統(tǒng)的連接根據(jù)需要配置變壓器。③電動機啟動方式經計算主變無法完全滿足直起要求，為盡量減小對主變沖擊，泵機采用變頻啟動方式。④電纜敷設各泵機電源由變壓器0.4KV低壓側引出，采用鎧裝電纜直埋地敷設方式，現(xiàn)場控制柜至水泵電機采用橡膠電纜穿鋼管沿地明敷。⑤照明本閘室設有220V工作照明，照明電源引自現(xiàn)場控制柜，機房設照明燈具，照明導線暗敷。⑥系統(tǒng)防雷與接地泵室為防止直擊雷的危害，在機房頂部架設避雷帶，并利用柱筋作為引下線與接地裝置相連。電動機組外殼均可靠接地，接地電阻不大于10歐姆。⑦電氣勞動安全防護設計與防火設計勞動安全防護按現(xiàn)行國家有關規(guī)范進行設計。電氣設備布置、安全距離、操作間距、防護等級等均按有關安全標準設計。機房、配電所均按要求設置了、防火、防雷與接地裝置。（2）電氣二次部分①低壓配電盤進出線控制、信號回路低壓電源進線及各啟閉機出線回路采用空氣開關控制回路的接通或斷開。各空氣開關的跳/合閘均設有一對一的燈光位置信號指示。②繼電保護根據(jù)《機電保護和自動裝置設計技術規(guī)程》等，應當加裝以下保護：主變保護a、采用高壓跌落式熔斷器保護b、變壓器低壓側空氣開關作為0.4KV側母線和電纜線路短路保護。水泵電動機保護c、利用配電柜支路空氣開關作為電流速斷保護d、利用電動機回路熱繼電器作為過負荷保護e、利用