田間工程河道灌溉泵站工程設(shè)計(jì)說明

田間工程河道灌溉泵站工程設(shè)計(jì)說明（一）基本情況根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，項(xiàng)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(shí)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(bǔ)充地下水，為充分利用黃河及當(dāng)?shù)厮Y源，本期項(xiàng)目需改建50泵站2座。改建泵站大多始建于上世紀(jì)七、八十年代，泵房裂縫或坍塌，水泵銹蝕、堿化嚴(yán)重，多數(shù)已無法正常運(yùn)用，使該區(qū)域農(nóng)田灌溉受到嚴(yán)重影響為提高該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，保證其農(nóng)田灌溉用水需求，亟需對(duì)現(xiàn)有泵站進(jìn)行改建。表6-16渠灌區(qū)改建泵站水位特征統(tǒng)計(jì)表序號(hào)名稱上一級(jí)干渠設(shè)計(jì)指標(biāo)原機(jī)組數(shù)量原水泵型號(hào)控制灌溉面積（畝）現(xiàn)狀上級(jí)渠底高程（m)上級(jí)設(shè)計(jì)水位（m)上級(jí)最低運(yùn)行位（m)下級(jí)渠底高程（m)下級(jí)運(yùn)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(jì)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(jì)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(nèi)通過的流量，m3/s；D—管道內(nèi)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(jìn)出口水頭損失。①攔污柵水頭損失計(jì)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(jìn)水池最大流速，m/s。②彎頭水頭損失計(jì)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(nèi)徑，m；R—彎頭轉(zhuǎn)彎半徑，m；θ—轉(zhuǎn)彎角度，度；Q—過流量，m3/s。③拍門水頭損失計(jì)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(jìn)口阻力損失計(jì)算公式：，式中h—管道進(jìn)口阻力損失值，m；ζ進(jìn)—管道進(jìn)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(jì)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(kuò)管水頭損失計(jì)算公式：，式中h—漸擴(kuò)管水頭損失值，m；ζ漸擴(kuò)—漸擴(kuò)管局部阻力系數(shù)；d1—擴(kuò)散前斷面直徑，m；d2—擴(kuò)散后斷面直徑，m；Q—過流量，m3/s。⑥蝶形閥水頭損失計(jì)算公式：，式中ζ蝶—蝶形閥局部阻力系數(shù)；D1—擴(kuò)散前斷面直徑，m；d2—擴(kuò)散后斷面直徑，m。3、泵站實(shí)際揚(yáng)程（即裝置揚(yáng)程）泵站凈揚(yáng)程為進(jìn)、出水池水位之差，其值加上管道水頭損失即為揚(yáng)水站實(shí)際揚(yáng)程，詳見水泵揚(yáng)程計(jì)算成果表。表6-17泵站水力計(jì)算成果表泵站形式設(shè)計(jì)流量（m3/s）輸水管徑（ｍ）總水頭損失（m）凈揚(yáng)程（ｍ）總揚(yáng)程（ｍ）10.50.60.534.95.43（三）泵型選擇揚(yáng)水站流量為0.5m3/s，流量均較??；泵站只用于灌溉，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(duì)泵站進(jìn)行檢修，所以，可選用一臺(tái)機(jī)組,不考慮備用機(jī)組。由于泵站揚(yáng)程為5.43ｍ，小于10ｍ，宜選擇軸流泵。軸流泵可調(diào)節(jié)葉輪上的葉片安放的角度可來適應(yīng)所需流量和揚(yáng)程的變化，且泵站運(yùn)行管理方便。所以選擇軸流泵。表6-18泵型統(tǒng)計(jì)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(jìn)行泵站典型設(shè)計(jì)。泵站由前池、進(jìn)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(jié)構(gòu)。前池：M10漿砌塊石護(hù)底，厚0.3m；兩側(cè)為M10漿砌塊石擋土墻（料石鑲面厚200mm）。進(jìn)水池：即濕室型泵房下部的濕室。進(jìn)水池單孔凈寬2.5m，共1孔；順?biāo)飨蜷L度7.5ｍ，并設(shè)置攔污柵。泵房：采用墩墻式結(jié)構(gòu)，分上下兩層。下層為濕室，C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，安置水泵，水泵放置在水泵梁上；上層為電機(jī)層，電機(jī)層梁、板均采用C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻采用MU10漿砌普通磚砌筑，磚墻厚240m。電機(jī)層安裝電機(jī)和電氣設(shè)備。泵房一側(cè)設(shè)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(nèi)地面標(biāo)高均同電機(jī)層。出水池：采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，凈寬2.0m，凈長5.0m，出口底坎高0.5，坡度為1：2；側(cè)墻壁厚0.2m，底厚0.3m。底板下鋪設(shè)0.1m厚C10素砼墊層；出水管道采用DN600鋼管，設(shè)置拍門。下游連接段：采用M10漿砌塊石護(hù)底與原灌溉渠道連接，長10m。兩岸為M10漿砌塊石扭坡及護(hù)坡?；炷量?jié)B等級(jí)為W6，抗凍等級(jí)為F150。（五）穩(wěn)定計(jì)算1、泵室穩(wěn)定計(jì)算以田莊泵站為例，進(jìn)行泵室穩(wěn)定計(jì)算。（1）計(jì)算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室內(nèi)外均無水；②正常運(yùn)行期Ⅰ：泵室內(nèi)、外均為設(shè)計(jì)水位33.23m；③正常運(yùn)行期Ⅱ：泵室內(nèi)無水，泵室外為最低運(yùn)行水位32.08m。（2）穩(wěn)定計(jì)算公式①地基應(yīng)力：，式中：—泵室基底應(yīng)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(nèi)）之和（kN）；A—泵室底板底面面積（m2）；e—泵室相對(duì)于底板地面中心的偏心距（m），正值為偏向下游，負(fù)值為偏向上游；B—泵室底板順?biāo)飨蜷L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(yīng)力的最大值（kPa）；σmin—泵室基底應(yīng)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(nèi)）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(jì)算成果表泵室穩(wěn)定計(jì)算成果表表6-19計(jì)算工況偏心距（ｍ）抗滑穩(wěn)定系數(shù)基底應(yīng)力σmax（）基底應(yīng)力σmin（）地基不均勻系數(shù)施工完建期0.081.64102.9890.421.14正常運(yùn)行期Ⅰ0.111.3574.8762.521.20正常運(yùn)行期Ⅱ-0.151.48111.3587.711.27參考該區(qū)域地質(zhì)報(bào)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(yīng)力不均勻系數(shù)均小于相應(yīng)工況的允許值（施工完建期及正常運(yùn)用期均為2），滿足地基穩(wěn)定要求?？够踩禂?shù)Kc均大于相應(yīng)工況允許值（施工完建期及正常運(yùn)用期均為1.2），滿足抗滑穩(wěn)定要求。2、擋土墻穩(wěn)定計(jì)算以田莊泵站為例，進(jìn)行擋土墻穩(wěn)定計(jì)算。（1）計(jì)算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室內(nèi)外均無水；②正常運(yùn)行期Ⅰ：墻前無水，墻后為地下水位。計(jì)算公式同泵室穩(wěn)定計(jì)算公式。（3）回填土指標(biāo)要求回填應(yīng)采用碎石土或壤土，要求分層碾壓、夯實(shí)，壓實(shí)度不小于0.95，壓實(shí)后等效內(nèi)摩擦角不小于30度。（4）擋土墻穩(wěn)定計(jì)算成果表擋土墻穩(wěn)定計(jì)算成果表表6-20擋土墻高（m）計(jì)算工況大小應(yīng)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(yùn)行期Ⅰ67.3034.641.941.435.862.27完建期48.6940.901.191.998.06正常運(yùn)行期Ⅰ54.0228.871.871.315.66依據(jù)該區(qū)域地質(zhì)報(bào)告，此處地基承載力〔〕不小于110；均滿足地基承載要求。地基應(yīng)力不均勻系數(shù)均小于相應(yīng)工況的允許值（施工完建期及正常運(yùn)用期均為2），滿足地基穩(wěn)定要求。抗滑安全系數(shù)Kc均大于相應(yīng)工況允許值（施工完建期及正常運(yùn)用期均為1.2），滿足抗滑穩(wěn)定要求。（六）泵室結(jié)構(gòu)計(jì)算1、泵室側(cè)墻結(jié)構(gòu)計(jì)算泵室側(cè)墻按一端鉸接一端固結(jié)板結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。（1）計(jì)算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室側(cè)墻內(nèi)外均無水；②正常運(yùn)行期Ⅰ：泵室側(cè)墻內(nèi)無水，墻外為最低運(yùn)行水位32.08m。（2）回填土指標(biāo)要求回填應(yīng)采用碎石土或壤土，要求分層碾壓、夯實(shí)，壓實(shí)度不小于0.95，壓實(shí)后等效內(nèi)摩擦角不小于30度。（3）計(jì)算結(jié)果泵室側(cè)墻結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表表6-21運(yùn)行工況側(cè)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(yùn)行期139.72KN.MΦ16@15062.45KN.MΦ14@1502、泵室后墻結(jié)構(gòu)計(jì)算泵室后墻按兩端固結(jié)單向板結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。（1）計(jì)算工況①施工完建期：回填土完畢，泵室側(cè)墻內(nèi)外均無水；②正常運(yùn)行期Ⅰ：泵室側(cè)墻內(nèi)無水，墻外為最低運(yùn)行水位32.08m。（2）回填土指標(biāo)要求同泵室側(cè)墻。（3）計(jì)算結(jié)果泵室后墻結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表表6-22運(yùn)行工況側(cè)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(yùn)行期29.18KN.MΦ16@25014.59KN.MΦ16@2503、泵室底板結(jié)構(gòu)計(jì)算泵室底板按兩端固結(jié)梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。（1）計(jì)算工況擬定①施工完建期：回填土完畢，泵室側(cè)墻內(nèi)外均無水；②正常運(yùn)行期Ⅰ：泵室側(cè)墻內(nèi)無水，墻外為最低運(yùn)行水位32.08m。（2）計(jì)算結(jié)果泵室底板結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表表6-23運(yùn)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(yùn)行期197.71Φ16@150-110.72Φ16@150（七）機(jī)電設(shè)計(jì)根據(jù)泵站的總揚(yáng)程及流量，選用不同型號(hào)的水泵和電機(jī)1、設(shè)計(jì)范圍本工程設(shè)計(jì)范圍為進(jìn)線終端桿以下變配電設(shè)計(jì)，10KV電源線路部分僅列工程量，由電業(yè)部門設(shè)計(jì)實(shí)施。2、用電負(fù)荷等級(jí)泵站用電負(fù)荷等級(jí)設(shè)定為3級(jí)負(fù)荷。3、用電變配電設(shè)計(jì)（1）電氣一次部分①設(shè)備功率配套電機(jī)功率見泵站機(jī)電設(shè)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式經(jīng)計(jì)算主變無法完全滿足直起要求，為盡量減小對(duì)主變沖擊，泵機(jī)采用變頻啟動(dòng)方式。④電纜敷設(shè)各泵機(jī)電源由變壓器0.4KV低壓側(cè)引出，采用鎧裝電纜直埋地敷設(shè)方式，現(xiàn)場控制柜至水泵電機(jī)采用橡膠電纜穿鋼管沿地明敷。⑤照明本閘室設(shè)有220V工作照明，照明電源引自現(xiàn)場控制柜，機(jī)房設(shè)照明燈具，照明導(dǎo)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(jī)房頂部架設(shè)避雷帶，并利用柱筋作為引下線與接地裝置相連。電動(dòng)機(jī)組外殼均可靠接地，接地電阻不大于10歐姆。⑦電氣勞動(dòng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)與防火設(shè)計(jì)勞動(dòng)安全防護(hù)按現(xiàn)行國家有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。電氣設(shè)備布置、安全距離、操作間距、防護(hù)等級(jí)等均按有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。機(jī)房、配電所均按要求設(shè)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(jìn)出線控制、信號(hào)回路低壓電源進(jìn)線及各啟閉機(jī)出線回路采用空氣開關(guān)控制回路的接通或斷開。各空氣開關(guān)的跳/合閘均設(shè)有一對(duì)一的燈光位置信號(hào)指示。②繼電保護(hù)根據(jù)《機(jī)電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》等，應(yīng)當(dāng)加裝以下保護(hù)：主變保護(hù)a、采用高壓跌落式熔斷器保護(hù)b、變壓器低壓側(cè)空氣開關(guān)作為0.4KV側(cè)母線和電纜線路短路保護(hù)。水泵電動(dòng)機(jī)保護(hù)c、利用配電柜支路空氣開關(guān)作為電流速斷保護(hù)d、利用電動(dòng)機(jī)回路熱繼電器作為過負(fù)荷保護(hù)e、利用