魚尾電排站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與主要 建筑物設(shè)計

孫文萍

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計院，江西南昌 330029）

1 概 況

南昌市魚尾電排站地處昌南城區(qū)東部，贛江南支河段右岸，位于南昌市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)轄區(qū)內(nèi)，為南昌市城市中心城區(qū)。魚尾電排站治澇區(qū)屬贛江下游南支右岸的湖積平原地帶，地勢西南稍高，東北略低。魚尾治澇區(qū)為艾溪湖匯水范圍總面積34.11km2。電排站場區(qū)位于贛江南支河流沖積平原，區(qū)內(nèi)地勢開闊，地形平坦，自然地面高程一般未18～20m。區(qū)內(nèi)溝渠縱橫，地表水系發(fā)育。

魚尾電排站位于艾溪湖入贛江口處，富大有堤樁號10＋530處。站址地層主要由第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖積層組成，巖性為粘土（粉質(zhì)粘土）、壤土、砂壤土、中粒及圓粒。泵房置于上更新統(tǒng)砂壤土、細(xì)砂層之上，承載條件較好，承載力較高。引水渠所處地層為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)粘土中，兩岸未發(fā)現(xiàn)不良物理地質(zhì)現(xiàn)象出現(xiàn)，不存在渠道滲漏問題。

2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

魚尾治澇區(qū)域主要為工業(yè)、商住用地，規(guī)劃人口過百萬。區(qū)域內(nèi)的南昌民營科技園區(qū)、昌東工業(yè)園區(qū)等一批園區(qū)建設(shè)如火如荼，正成為南昌市最具開發(fā)潛力和經(jīng)濟(jì)活力得區(qū)域之一。本區(qū)域地處贛、撫尾閭地區(qū)，為南昌市地勢最低洼的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)地面高程一般為16～19m，低于實測最高洪水位約2～5m，區(qū)內(nèi)洪澇災(zāi)害發(fā)生頻繁。目前保護(hù)本地區(qū)的防洪工程正按百年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，防洪能力已有較大提高，但治澇工程建設(shè)嚴(yán)重滯后，區(qū)內(nèi)僅有一座吳公廟電排站（裝機(jī)容量10×280kW,設(shè)計排澇流量30.2m3/s）控制艾溪湖西堤以西部分地區(qū)，其余區(qū)域現(xiàn)狀基本無治澇設(shè)施，每年汛期澇漬災(zāi)害嚴(yán)重，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活，同時亦嚴(yán)重制約區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。

根據(jù)魚尾匯水區(qū)域重要性及治澇要求，依據(jù)已審批的《南昌市城市防洪規(guī)劃報告（修編）》,該區(qū)域的治澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇最大一日暴雨一日排至不淹重要建筑物高程?？紤]艾溪湖天然湖泊及周邊水塘洼地的調(diào)蓄作用，在現(xiàn)有吳公廟電排站基礎(chǔ)上，由治澇水文分析計算得魚尾電排站設(shè)計流量分別為40.9 m3/s。 魚尾電排站調(diào)蓄區(qū)位于吳公廟電 排站處，調(diào)蓄區(qū)最高設(shè)計內(nèi)水位17.50m，設(shè)計內(nèi)水位16.45m，最高運行內(nèi)水位17.20m，最低運行內(nèi)水位15.70m。

吳公廟～魚尾排水渠總長1778m，渠底縱向坡降0.02%，考慮縱向水位坡降0.35m，魚尾電排站最高設(shè)計內(nèi)水位17.50m，設(shè)計內(nèi)水位16.10m，最高運行內(nèi)水位16.85m，最低運行內(nèi)水位15.35m。魚尾電排站外河防洪水位21.89m，設(shè)計外水位21.10m，最高運行外水位21.89m，最低運行外水位15.90m；根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94），穿堤建筑物及排水口建筑物設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)低于堤防洪防標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)留有適當(dāng)安全裕度。富大有堤為Ⅰ級堤防，防洪水位為百年一遇設(shè)計水位,泵站穿堤建筑物防洪水位在百年一遇洪水位基礎(chǔ)上加0.5m安全超高，魚尾電排站防洪閘及穿堤建筑物應(yīng)為Ⅰ級建筑物。

站址地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，根據(jù)江西省水利廳《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)水利抗震減災(zāi)工作的通知》（贛水政法字[2005]34號）文件精神，參照《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（SL203-97）表1.0.5建筑物級別為1級的壅水建筑物，場地基本烈度≥6，工程抗震設(shè)防類別為甲類，由此確定本工程1級建筑物抗震類別為甲類，其余建筑物可不考慮抗震。參照《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（SL203-97）第1.0.6第2條工程抗震設(shè)防類別為甲類的水工建筑物，可根據(jù)其遭受強(qiáng)震影響的危害性，在基本烈度基礎(chǔ)上提高1度作為設(shè)計烈度。由此確定本工程1級建筑物設(shè)防烈度為7度。

3 工程總體布置

魚尾電排站根據(jù)魚尾閘地形及已建工程情況，魚尾電排站總體布置，在兩堤之間布置出水池，泵站采用內(nèi)堤堤后式布置，自排閘布置在泵站右側(cè)，泵、閘出水經(jīng)出水池、外堤公路出水箱涵入贛江。

經(jīng)方案的比較，魚尾電排站選用泵、閘分建布置，即8臺1400QZB-70型軸流潛水泵站與四孔自排閘分建方案，其主要布置的建筑物有：排水渠、自排閘、泵站、出水池。泵站建筑物有進(jìn)水閘、前池、泵池（房）、涵管、防洪閘；自排閘建筑物有進(jìn)水涵閘、涵管、防洪閘[2]；出水池建筑物有開敞式出水池、涵管、出口消力池等組成。工程總體布置詳見圖1。

圖1 魚尾電排站工程總平面布置圖

4 主要建筑物

工程由引水系統(tǒng)、泵站和自排涵閘、出水系統(tǒng)四部分組成。

4.1 引水系統(tǒng)

引水渠由艾溪湖～魚尾及吳公廟～魚尾兩條水渠組成。

艾溪湖～魚尾引水渠全長約1800m，現(xiàn)狀渠底高程14.0～13.53m，渠底寬12～14m，渠道邊坡1：1.5～1：3，經(jīng)水力復(fù)核艾溪湖引水渠現(xiàn)狀滿足過流要求，故不對其采取處理措施，盡量利用原渠道。

吳公廟～魚尾引水渠全長1778m，現(xiàn)狀渠底高程15.7～15.0m，渠底寬15～20m，渠道邊坡1：1～1：1.5，經(jīng)水力復(fù)核渠道需拓寬，拓寬渠底寬26m，渠底高程13.85～13.5m，渠道邊坡1：2，采用混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。

4.2 泵站建筑物

泵站建筑物有進(jìn)水閘、前池、泵房、出水箱涵、防洪閘組成。

進(jìn)水閘布置在泵站前池入口及自排閘入口處，共2座。泵站進(jìn)水閘7孔，每孔凈寬3.4m，閘中間段為3孔，兩側(cè)為2孔，縫墩厚1.5m，中墩厚1.4m，邊墩厚1.0m，順?biāo)鞣较蜷L12m，垂直水流方向分別寬34.42m。閘底板高程13.0m，啟閉機(jī)平臺高程21.5m，交通橋橋面高程19.0m，橋面寬6.5m。格柵清污機(jī)的皮帶輸送機(jī)布置在交通橋橋面上游側(cè)，進(jìn)水閘閘門布置在攔污柵上游側(cè)。

泵站右側(cè)設(shè)有四孔自排閘，底板高程14.0m，每孔寬3.1m，高3.0m，中墩厚1.0m，邊墩厚0.7m，垂直水流總長度16.8m，順?biāo)鏖L度12.0m，啟閉機(jī)平臺高程21.5m。

前池為正向進(jìn)水型式，前端底板高程13.0m，末端底板高程11.15m,底坡1：10，池長38.5m。底板為鋼筋混凝土底板，板厚0.5m，底板下設(shè)墊層混凝土厚0.2m。底板排水孔采用φ300，間距2m，呈梅花形布置，排水孔進(jìn)口采用土工布兩層裹頭，埋入墊層混凝土以下0.3m，孔內(nèi)填礫石及卵石。前池左側(cè)邊墻為鋼筋混凝土直立式擋墻，右側(cè)邊墻與自排涵管組合，兩側(cè)混凝土邊墻墻頂高程17.45m，接生態(tài)砌塊擋墻高0.85m，前池兩側(cè)附近用地高程18.30m。

泵站采用堤后式泵房，每4臺機(jī)分為分縫段。按水泵位置劃分為前中后三部分，前部為進(jìn)水池，進(jìn)水池上部由下而上布置有電纜夾層、控制柜層，中部布置潛水泵、出水管及拍門；后部為壓力水箱。水泵進(jìn)水流道采用簸箕型流道，底板高程11.7m，流道寬3.07m，流道長度4.6m，中墩寬0.8m，進(jìn)水池總寬31.38m。水泵機(jī)組間距為3.87m，葉輪中心高程13.616m，安裝高程13.425m；水泵采用混凝土井筒式，井筒直徑1.9m，井壁厚0.6 m，在高程17.3m處設(shè)出水室，出水室寬3.47m,順?biāo)鏖L3.2m；出水管道中心高程18.10m，管底高程17.3m孔口寬1.8m，高1.6m，出口采用鋼制浮箱式拍門；水泵井蓋混凝土頂面高程19.5m，為便于水泵安裝及維修，每臺水泵設(shè)進(jìn)人孔，進(jìn)人孔直徑0.8m。

電纜夾層及控制柜室布置在進(jìn)水池上部，電纜夾層高程17.30m，寬1.95m；控制柜室高程19.5m，寬2.5m。

壓力水箱底板高程14.20m，兩臺機(jī)組共用一個水箱，共四個水箱，兩側(cè)水箱凈空尺寸（長×寬×高）為7.54m×4.25m×7.3m，中水箱凈空尺寸（長×寬×高）為6.94m×4.25m×7.3m。每個水箱頂設(shè)吊物孔，吊物孔長度為2.5m，寬0.8m，吊物孔井蓋采用壓力井蓋。

中控樓一樓布置有中央大廳、中央控制室、運行管理辦公室、資料室。中控樓二樓、三樓為辦公用房及會議室，總建筑面積2366.0m2。

出水箱涵及防洪閘可分為泵站與自排閘兩部分。泵站出水箱涵及防洪閘共四孔。按部位劃分設(shè)漸變箱涵段、箱涵段、防洪閘段，總長度38.0m。漸變段箱涵、及箱涵段，每段長度11.0m，防洪閘段長度16.0m。漸變段箱涵底板高程14.2～14.1m，箱涵段底板高程14.1～14.0m，防洪閘段底板高程14.0m。漸變段箱涵孔徑高3.0m，邊孔寬4.72～3.5m，中孔寬6.42～3.5m；箱涵段孔徑高3.0m，孔寬3.5m；防洪閘段箱涵孔徑高3.0m，孔寬3.5m，出口處孔寬漸變?yōu)?.0m，中墩厚1.2m，邊墩厚0.9m。防洪閘垂直水流長度17.4m，閘頂高程24.60m。自排閘出水箱涵及防洪閘共四孔，按部位劃分設(shè)箱涵段、防洪閘段。箱涵段孔徑高3.0m，孔寬3.5m，縱軸線處立墻厚0.7m，泵房處立墻厚0.6m，前池處立墻厚1.6m，其余立墻厚0.45m，底板高程14.0m，厚0.45m，頂板厚0.45m。防洪閘段結(jié)構(gòu)尺寸同泵站防洪閘。

4.3 出水系統(tǒng)

泵站及自排閘出水在出水池匯合，導(dǎo)入富大有堤路涵管，經(jīng)消力池排入贛江南支流。出水池面積895.8m2，底板高程14.0m，底板厚0.5m。

富大有堤路涵管，沿大堤呈平行四邊形平面布置，箱涵軸線與富大有堤中心線成51°角度相交，共5孔，每孔孔徑4m×4m。箱涵每節(jié)長度10m，共6節(jié)，總長度60m。路涵管軸線偏向右側(cè)，使涵管入口水流流態(tài)較差。涵管上部混凝土頂面標(biāo)高19.0m，泵站最高運行外水位21.89m，高于涵管混凝土頂面2.89m，泵站運行將危及富大有堤路砂堤安全。因此，出水池與已建涵管接頭處加建涵管。加建涵管軸線與已建涵管軸線比較，向左偏13°，涵管平面布置為梯形，左側(cè)長度9.57m，右側(cè)長度28.98m，每孔孔徑（寬×高）3.83m×4m，共5孔。涵管進(jìn)口上部設(shè)扶壁式擋墻，擋墻頂高程23.0m，涵管進(jìn)口上唇采用圓曲線。

出水池左側(cè)設(shè)扶壁式擋墻，擋墻頂高程23.0m，基礎(chǔ)高程13.2m。扶壁式擋墻平面布置呈S形，共 三段，中間段為直線段，其余兩段為曲線段，總長度42.16m。擋墻基礎(chǔ)為淤泥，淤泥開挖后，采用拋石碾壓基床，砂礫石水沖法灌密實施工方法[3]，墻后回填砂。

出水池右側(cè)設(shè)重力式擋墻，長度32.14m，基礎(chǔ)高程13.3m，墻頂高程19.0m，墻高5.7m； 出口消力池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池底板高程14.00～13.00m，消力坎高程14.00m；消力池進(jìn)口寬為29.20m，出口寬為40.00m，擴(kuò)散角19.8°；消力池長度15.00m；消力池邊墻采用漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)，擋墻墻頂高程18.00～15.50m。海漫為干砌塊石，長15.00m。

5 結(jié) 語

魚尾電排站工程地處南昌市昌南城區(qū)東部，自然地理條件優(yōu)越，地質(zhì)構(gòu)造簡單，交通便利。魚尾電排站是南昌市城市防洪治澇的重要組成部分，興建魚尾電排站對提高區(qū)內(nèi)治澇標(biāo)準(zhǔn)，改善區(qū)內(nèi)生產(chǎn)生活條件，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有重要意義。工程經(jīng)濟(jì)效益費用比1.49，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。

魚尾電排站的調(diào)度運用按下列原則進(jìn)行：汛期當(dāng)贛江水位低于16.10m澇水自排流入贛江；當(dāng)贛江水位16.10m時關(guān)閉自排閘，電排站啟動運行；當(dāng)預(yù)報有大暴雨或特大暴雨時，應(yīng)放空艾溪湖水位；當(dāng)贛江水位較低時泵站開機(jī)應(yīng)開右側(cè)機(jī)組，開機(jī)臺數(shù)視出水池水位穩(wěn)定逐步增加。自排閘閘門開啟應(yīng)逐步增加開度，待出水池水位抬高后閘門達(dá)到全開。

[1] 張李蓀,周放平,陶柏強(qiáng).萬安水電站庫區(qū)贛州市舊城區(qū)防護(hù)工程設(shè)計[J].中國農(nóng)村水利水電.2006,12：110-111

[2] 張李蓀.工程圖紙掃描輸入及矢量化在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].江西水利科技.1997,3：155－157

[3] 張李蓀.水庫防護(hù)區(qū)庫岸失穩(wěn)與防護(hù)[J].江西水利科技.2001,(S2)：49-51