聊城市东昌府区沙镇俎店渠大常泵站工程设计分析

2019-04-23 02:52
陕西水利 2019年3期
关键词:砌块水池泵站

钟 伟

(东昌府区水利局,山东 聊城 252000)

根据近年来水资源统计调查结果,聊城市东昌府区由于农田灌溉水源保证率低,水源得不到保证,正常年份农田无法适时灌溉,形成了“地下水超采”,粮食增产潜力大,且群众对农田水利工程建设积极性高,有能力自行解决工程迁占问题,并承担工程建后管护责任的区域。计划在俎店渠沙镇大常新建泵站1 座,设计灌溉面积39115 亩[1]。本文针对其新建泵站设计工程进行分析。

1 项目概况

东昌府区是聊城市市辖区,为鲁西政治、经济、文化中心,重要的交通枢纽。该区位于山东省西部,地面高程31 m~38 m(黄海高程),东与经济技术开发区接壤,西接冠县、莘县,南与江北水城旅游度假区、阳谷县为邻,北和临清市相连,总面积829.46 km2,区辖 7 个镇、5 个街道办事处、2 个园区,共 643 个行政村,现有人口77.1 万人,耕地面积80.49 万亩。

2017 年俎店渠沙镇大常泵站建设项目区分布在沙镇的31个行政村,以及福和种植专业合作社,涉及耕地面积39115 亩。

2 工程地质分析

2.1 泵站岸坡稳定评价

泵站边坡主要由砂壤土组成,厚度较大,抗冲蚀能力差,运行后河水容易对边坡冲蚀破坏,因此采取对河道坡进行防滑处理、增加临水边坡面防护等措施,减少对边坡的冲蚀、渗透等不利影响[2]。

2.2 泵站天然地基分析评价

泵站边坡主要由砂壤土组成,厚度较大,抗冲蚀能力差,河道正常运行时边坡容易产生坍塌和剥落破坏。综合考虑场地的工程地质条件、工期、经济和环境等方面的因素:

第1 层素填土(局部杂填土),土质不均,物理力学性质较差,不宜作天然地基,全部挖除。

以第2 层砂壤土作为天然地基持力层,第2 层砂壤土的承载力特征值为110 kPa。

考虑到泵站建于堤坡及泵站的震动力,采取加强地基基础及上部结构刚度措施,以减少不均匀沉降。对泵站边坡进行防滑处理,内侧采取有效措施,以便提高堤身的防冲刷能力及防渗性能,使河堤处于渗流稳定状态。

3 泵站工程设计

根据地形、地块、道路、水源位置等情况,并按照控制面积最大,方便农民灌溉使用的原则,进行泵站位置布置。大常泵站位于沙镇镇大常村境内,俎店渠右岸、大常村西南,军屯涵闸下游侧,提水入原灌排支渠。大常泵站从俎店渠提水,包括泵站进口段、前池段、进水池、泵房、出水管、出水池等部分。泵站进水池水位为俎店渠设计水位,出水池水位为灌排支渠设计水位。

3.1 水泵运行工况分析

泵站损失局部损失包括进水流道、弯头、异径管、伸缩器、止回阀、出水口,沿程水头损失主要是出水管道等。为保证水泵安全稳定运行,在前池最低水位运行时,应保证水泵的最低淹没要求,水泵安装高程(喇叭进口高程)为最低水位下1.07 m。

(1)设计灌水定额

按下式计算设计灌水定额:

式中:m 为设计灌水定额,m3/hm2;γs为计划湿润层土壤干容重,kN/m3;h 为土壤计划湿润层深度,m;β1为适宜土壤含水量上限,取田间持水率的95%;β2为适宜土壤含水量下限,取田间持水率的65%。

设计灌水定额m 按单位mm 计,计划湿润层土壤干容重γs,按单位 g/cm3计,则上式可变为:

式中:β 为田间持水率,取23%。

经计算:m=0.1×1.45×0.6×23×(95-65)=60 mm,合 40 m3/亩。

(2)泵站灌区设计流量确定

根据相关设计规范及标准,灌溉设计流量按下式计算确定。

式中:Q设为管道系统的灌溉设计流量(m3/h);m 为设计灌水定额(m3/亩);α 为控制性的作物种植比例,取 100%;η 为灌溉水利用系数,取0.8;t 为每天开机灌水时间,取22 h;A 为控制灌溉面积,亩;T 为每次轮灌期的天数,取10 d。

设计灌水定额m 按单位m3/亩计,控制灌溉面积按单位“亩”计,则上式可变为:

大常泵站的设计流量为:Q设=40×33.1×1500×0.7/(0.8×10×22)=7898 m3/h,取 Q设=2.2 m3/s 作为设计流量。

3.2 进、出水池设计

进、水池前设引水段,泵站引水段前设5 m×15 m(长×宽)的M10 浆砌块石护底,护坡采用30 cm 厚M10 浆砌料石;前池段喇叭口扩散角23°,护底坡比1∶9.35,护底采用30 cm厚M10 浆砌块石,下设10 cm 碎石,靠近进水池设直径5 cmPVC排水管2 排,侧墙采用M10 浆砌块石挡土墙,外露面采用30 cm 厚M10 浆砌料石镶面;进水池长7.85 m、净宽2.5 m,深3.0 m,深度5.0 m,底板厚0.5 m;泵站进水池前设拦污栅两扇,拦污栅与水平面成70°的倾角设置。

出水池长4 m,宽6 m,高2.0 m,出水口直径1 m,流速1.75 m/s,间距2.1 m。出水池为M10 浆砌块石结构,外露面采用30 cm 厚M10 浆砌料石镶面;上游侧3 m 长M10 浆砌块石护底、平面护坡,下游侧5 m 长M10 浆砌块石护底、平面护坡,护砌长度12m。

3.3 机房

泵站机房地面高于俎店渠设计水位,故采用干室型机房。机房采用砖混结构,平面尺寸为13 m×4.7 m,机房墙体及基础采用M7.5 水泥砂浆砌筑Mu10 粘土砖,机房顶采用钢筋混凝土盖板,顶层用沥青防水层。

泵站采用半地下结构,进水池单孔净宽2.5m,边墩厚顶宽40cm,底宽80 cm,中墩厚0.6 m,前墙、后墙厚40 cm,底高程30.43 m,泵房内净深4.2 m、开间5.6 m,地面以下采用C25 钢筋砼结构,地面以上采用砖混结构,检修间、控制室地面采用水泥砂浆地面。

3.4 泵站电气设计

3.4.1 电气设备选型

提水泵站总装机容量180 kW,该泵站设软启启动柜两台,采用VV-3×185+1×95 电缆由专用315 kVA 变压器接出,照明和配电箱采用BV-3×6-PVC32 电缆接至机房配电箱,长度55 m;高压线长度85 m;泵站负荷计算见表1。

表1 泵站负荷计算表

设杆上变压器1 台,容量为315 kVA, 杆式变压器设计量箱。泵站异步电动机的额定电压为380 V,水泵电动机、泵站及站用电均从水泵控制柜引接。

3.4.2 短路电流计算

泵站最大运行方式下短路电流计算,按电力系统为最大运行方式,泵站除备用机组外的其他机组全部运行考虑。泵站最小运行方式,泵站按2 台机组运行考虑。10 kV 线路因无详细资料,阻抗按0.4 Ω/km 考虑。

变压器变比为10+5%/0.4,10 kV 配电装置采用高压跌落式熔断器、高压隔离开关及熔断器。低压配电柜选用GCK 型低压配电柜。10 kV 高压电缆选用YJV22 型铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装电力电缆,低压电缆选用V22-3×185+1×95,0.6/1 kV 型铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装电力电缆。

4 结论及建议

结合聊城市东昌府区大常泵站工程地质条件,对河道坡进行防滑处理、增加临水边坡面防护,减少对边坡的冲蚀、渗透等不利影响。提高堤身防冲刷及防渗性能,消除渗流变形破坏的隐患,使河堤处于渗流稳定状态,确保堤身不会产生渗流变形破坏。同时,考虑到泵站建于堤坡及泵站的震动力,采取加强地基基础及上部结构刚度措施,以减少不均匀沉降。在此基础上根据计算确定。

(1)水泵安装高程(喇叭进口高程)为最低水位下1.07 m。设计供水定额合40 m3/亩,每天净工作时间为22 h。设计流量为2.2 m3/s。

(2)出水池长4 m,宽6 m,高2.0 m,出水口直径1 m,流速1.75 m/s,间距2.1 m。出水池为M10 浆砌块石结构,外露面采用30 cm 厚M10 浆砌料石镶面;上游侧3 m 长M10 浆砌块石护底、平面护坡,下游侧5 m 长M10 浆砌块石护底、平面护坡,护砌长度12 m。泵站采用半地下结构,进水池单孔净宽2.5 m,边墩厚顶宽40 cm,底宽80 cm,中墩厚0.6 m,前墙、后墙厚40 cm,底高程30.43 m,泵房内净深4.2 m、开间5.6 m,地面以下采用C25钢筋砼结构,地面以上采用砖混结构,检修间、控制室地面采用水泥砂浆地面。

(3)提水泵站总装机容量180 kW,设软启启动柜两台,采用VV-3×185+1×95 电缆由专用315 kVA 变压器接出,照明和配电箱采用BV-3×6-PVC32 电缆接至机房配电箱,长度55 m;高压线长度85 m。

泵站是水利工程的重要结构,与水利工程的质量安全及运行效益密切相关。在实际设计工作中,应紧密结合水利工程区的地质水文条件,经过计算,确定合适的设计参数,以完成泵站设计,改善项目区的农业生产状况,推动农业生产的全面发展。

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