思源湖提水泵站改建工程設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

劉清亮

（沾化縣水務(wù)局，山東 沾化 256800）

思源湖原名毛家洼水庫(kù)，位于沾化縣中部，地處黃河三角洲沿海地區(qū)。毛家洼水庫(kù)始建于1995年，原設(shè)計(jì)庫(kù)容1 700萬(wàn)m3，1999年水庫(kù)經(jīng)過(guò)增容襯砌，庫(kù)容增至4 260萬(wàn)m3，為全縣城鄉(xiāng)生活用水、工農(nóng)業(yè)用水的最大水源地。

思源湖提水泵站自胡營(yíng)河中提取黃河水，原泵站為排架式濕室型泵房，配套3臺(tái)900ZLB型軸流泵，設(shè)計(jì)流量6.8 m3/s，總裝機(jī)容量590 kW。原泵站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，經(jīng)多年運(yùn)行，樁基礎(chǔ)排架出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，泵房、配電室破陋嚴(yán)重，水泵、電機(jī)、變電設(shè)備老化，存在運(yùn)轉(zhuǎn)不正常等問題。原泵站已難以保障增容后水庫(kù)正常的運(yùn)行調(diào)蓄要求，影響了水庫(kù)供水安全，進(jìn)行泵站改建刻不容緩。

1 建設(shè)方案

思源湖泵站改建期間，需利用現(xiàn)有泵站提水調(diào)蓄，保障水庫(kù)的正常運(yùn)行。經(jīng)論證分析，確定了利用現(xiàn)有泵站的進(jìn)水閘、節(jié)制閘、穿壩涵洞、樁基等基礎(chǔ)設(shè)施，改建高標(biāo)準(zhǔn)提水泵站1座的建設(shè)方案。主要建設(shè)內(nèi)容包括：在現(xiàn)有泵房（進(jìn)水池）位置東側(cè)15.0 m處建設(shè)泵房（進(jìn)水池）、前池，在原進(jìn)水閘南側(cè)新增加進(jìn)水閘1座，按出水方向依次布置出水池、豎井，新增穿壩涵管，改建變電站1座，配套更新水泵電機(jī)5臺(tái)套，周圍環(huán)境美化等。

2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及泵型選擇

2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)水庫(kù)的蓄水量和允許充庫(kù)天數(shù)，確定泵站設(shè)計(jì)流量Q=12 m3/s。

參照胡營(yíng)河引黃時(shí)水位統(tǒng)計(jì)資料，確定進(jìn)水池設(shè)計(jì)水位為2.5 m（黃海高程，以下同），最高運(yùn)行水位為2.8 m，最低運(yùn)行水位為1.0 m，平均水位為 2.0 m。

由水庫(kù)特征水位推求出水池設(shè)計(jì)水位為8.0 m，最高運(yùn)行水位為8.5 m，最低運(yùn)行水位為6.5 m，平均水位為7.0 m。

泵站特征揚(yáng)程根據(jù)進(jìn)、出水池特征水位差，并計(jì)入水力損失確定。經(jīng)計(jì)算，泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程為6.6 m，最高揚(yáng)程為9.0 m，最低揚(yáng)程為4.4 m，平均揚(yáng)程為6.0 m。

2.2 泵型選擇

按照水泵選型的原則，泵站選擇900ZLB型軸流泵5臺(tái)，其中2臺(tái)900ZLB-2.8-6.8型水泵，總裝機(jī)流量 10.985～14.378 m3/s，總裝機(jī)功率1 025 kW。

3 工程設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 進(jìn)水閘

為改善泵站前池進(jìn)水條件，在原進(jìn)水閘南側(cè)新增加進(jìn)水閘1座，進(jìn)水閘橫軸與胡營(yíng)河水流方向夾角30°，進(jìn)水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)同原進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)，保證新舊建筑物美觀和諧。進(jìn)水閘結(jié)構(gòu)型式為開敞式，閘孔凈寬2.5 m，新增3孔，共6孔，閘底高程0.0 m，閘墩頂高程3.5 m，閘門為鋼筋混凝土閘門，平面尺寸 270 cm（寬）×250 cm（高），配套啟閉力5 t啟閉機(jī)。閘墩上游設(shè)置攔污柵，閘墩頂設(shè)置人行便橋。

3.2 前池

前池形式為側(cè)向進(jìn)水前池，水流方向與進(jìn)水池水流方向斜交，受地形和建筑物位置所限，前池呈五邊形，連接進(jìn)水閘和進(jìn)水池。

泵站建在思源湖和胡營(yíng)河之間，地下水位較高。前池底板采用40 cm厚鋼筋混凝土底板，為防止?jié)B透變形，在前池底板上設(shè)置無(wú)砂混凝土塊排水，間距下鋪設(shè)反濾層。前池兩側(cè)采用直立式擋土墻，擋土墻頂高程為3.5 m。擋土墻采用鋼筋混凝土與砌石復(fù)合結(jié)構(gòu)，擋土墻內(nèi)設(shè)排水管，排水管后設(shè)反濾層，以排除地下水。

3.3 泵房、進(jìn)水池

泵房采用濕室型泵房，進(jìn)水池與泵房合并建筑，進(jìn)水池設(shè)于泵房下部，為保證泵房穩(wěn)定，濕室改用井柱基礎(chǔ)箱式結(jié)構(gòu)。

根據(jù)900ZLB型軸流泵樣本參數(shù)，進(jìn)水池尺寸按照避免有害渦旋產(chǎn)生，能量損失小，水泵裝置效率高，工程量節(jié)省且便于安裝和管理維修的原則，根據(jù)水泵技術(shù)參數(shù)計(jì)算確定：進(jìn)水池池寬20.6 m，池長(zhǎng)7.0 m。進(jìn)水池作為泵房的下部承重結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與泵房統(tǒng)一考慮。

進(jìn)水池全部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底部樁基礎(chǔ)梁格底板，3面直墻，設(shè)6組排架支撐水泵梁、電機(jī)梁、泵房基礎(chǔ)梁，分5個(gè)連通的泵室。進(jìn)水池基礎(chǔ)采用Φ80混凝土灌注樁基礎(chǔ)，共6排，每排2根，樁長(zhǎng)25.4 m，進(jìn)水池直墻頂高程3.5 m，與前池?fù)跬翂︺暯印＿M(jìn)水池底板、直墻同前池一樣設(shè)置排水結(jié)構(gòu)。排架立柱共12根，其中4根立于池中，其余立柱均嵌在3面直墻中，排架頂高程5.3 m，帶牛腿結(jié)構(gòu)，中間架設(shè)水泵梁，頂部架設(shè)電機(jī)梁，牛腿上架設(shè)泵房基礎(chǔ)梁，排架與梁澆筑成一體。電機(jī)層其余部分采用20 cm厚鋼筋混凝土預(yù)制板鋪裝，以便于水泵的安裝和檢修。水泵梁與電機(jī)層板之間安裝鋼制檢修橋，用于水泵運(yùn)行維護(hù)。

泵房為磚混框架結(jié)構(gòu)，共5間，屋面采用彩鋼復(fù)合板，結(jié)構(gòu)輕盈。為便于檢修，泵房?jī)?nèi)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)型電動(dòng)單梁起重機(jī)，起重量5 t。

3.4 出水池

出水池采用正向出水池，平面呈矩形加梯形布置，水泵出水管道平行布置，出水管中心距4.2 m，為傾斜淹沒出流。經(jīng)計(jì)算，出水池寬度取20.6 m，出水池底板高程4.5 m，墻頂高程9.0 m。

出水池在原泵房（進(jìn)水池）位置，必須回填土方，為保證地基穩(wěn)定，回填土采用2∶8水泥土碾壓密實(shí)。出水池全部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底部樁基礎(chǔ)梁格底板，5面直墻。出水池直墻下采用Φ80混凝土灌注樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)布置結(jié)合原泵房樁基結(jié)構(gòu)，對(duì)原泵房樁基充分利用，承托池底梁格底板。直墻頂部設(shè)人行道板挑檐，上部安裝不銹鋼欄桿，進(jìn)水側(cè)直墻底部設(shè)DN200排水鋼管2根通向進(jìn)水池，并安裝閘閥，用于提水后出水池的排空，便于觀測(cè)水情和檢修，并防止冬季冰凍破壞。出水池矩形段與梯形段之間設(shè)沉陷縫，采用通長(zhǎng)651橡膠止水帶連接，防止地基變形和漏水。

3.5 豎井、新增穿壩涵管

建設(shè)豎井、新增穿壩涵管實(shí)現(xiàn)出水池與原穿壩涵管的連接。豎井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，安裝平面鑄鐵弧形閘門，配套啟閉力8 t啟閉機(jī)，與原穿壩涵閘結(jié)合對(duì)水庫(kù)安全起到雙重保護(hù)的作用。豎井井口安裝鋼篦子，確保運(yùn)行安全。新增穿壩涵管采用Φ260鋼筋混凝土管與原穿壩涵管連接。

3.6 變電站

新變電站在泵房北側(cè)建設(shè)，設(shè)計(jì)容量1 600kVA，滿足泵站改建后水泵機(jī)組用電以及庫(kù)區(qū)其他電器設(shè)備用電的要求。配電室為磚混結(jié)構(gòu)，共5間。

4 結(jié)語(yǔ)

思源湖提水泵站改建工程在設(shè)計(jì)上結(jié)合施工，在施工組織上結(jié)合水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度，針對(duì)改建工程存在實(shí)際問題，在設(shè)計(jì)和施工組織上進(jìn)行科學(xué)合理地優(yōu)化，確保了水庫(kù)安全和正常運(yùn)行，圓滿完成了工程改建任務(wù)。泵站改建后運(yùn)行效率提高了1倍以上，縮短了充庫(kù)提水時(shí)間，充分利用和節(jié)約了引黃水資源，保障了思源湖水庫(kù)的正常蓄水和供水安全，實(shí)現(xiàn)了全縣水資源優(yōu)化配置。