西范灌區(qū)泵站設(shè)置方案比選

張震

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

西范灌區(qū)泵站設(shè)置方案比選

張震

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

多級(jí)泵站工程是西范灌區(qū)東擴(kuò)工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，各級(jí)泵站采用結(jié)合設(shè)置方案還是分離設(shè)置方案，其綜合社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益有明顯的區(qū)別。從廠房布置、壓力管道、工程造價(jià)、運(yùn)行管理等分析比選，推薦西范灌區(qū)二級(jí)站與西范東擴(kuò)二級(jí)站采用結(jié)合設(shè)置方案。

泵站工程；結(jié)合設(shè)置；分離設(shè)置；西范灌區(qū)

1 工程簡(jiǎn)介

西范灌區(qū)東擴(kuò)工程主要是解決萬榮縣城東部、聞喜北垣、稷山縣汾南灌區(qū)南部、新絳陽王等地干旱缺水問題，并兼顧恢復(fù)改善原西范灌區(qū)17913.33hm2及汾南灌區(qū)7733.33hm2耕地而興建。

從禹門口一級(jí)站改擴(kuò)建工程提取黃河水，經(jīng)汾河清水復(fù)流北趙連接段工程引水到西范灌區(qū)一級(jí)站，分水流量13.8m3/s。工程輸水主線總長(zhǎng)50.23km，共設(shè)四級(jí)泵站加壓，三級(jí)渠道輸水。四級(jí)泵站分別是一級(jí)泵站、二級(jí)泵站、塢堆泵站、南池泵站，累計(jì)地形揚(yáng)程399.68m，泵站壓力管線總長(zhǎng)4.92km；三級(jí)輸水渠線總長(zhǎng)45.3km。萬榮縣城東支線設(shè)仁和泵站加壓，壓力管線長(zhǎng)3.56km。

2 比選依據(jù)

根據(jù)山西省發(fā)改委和水利廳對(duì)西范灌區(qū)東擴(kuò)工程“應(yīng)進(jìn)一步研究西范二級(jí)站與東擴(kuò)二級(jí)站結(jié)合的具體方案”的審批意見，結(jié)合西范揚(yáng)水工程管理局“二站合一，便于管理”的具體要求，以及西范一級(jí)站泵改與東擴(kuò)結(jié)合實(shí)施的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)兩站是分離設(shè)置還是結(jié)合設(shè)置進(jìn)行了方案比選。

3 方案比選

3.1 分離設(shè)置方案

3.1.1 西范二級(jí)站更新改造工程布置

西范灌區(qū)二級(jí)站位于南張鄉(xiāng)萬榮莊村東，萬榮至榮河公路以北。為平地下挖泵站，下挖尺寸為59m× 55m×25m（長(zhǎng)×寬×深）；進(jìn)站道路外接萬榮公路，由進(jìn)水側(cè)下坑。依據(jù)灌區(qū)總體規(guī)劃，二級(jí)站分別向二級(jí)南干渠、二級(jí)干渠、西毋莊站送水，設(shè)計(jì)總流量4.92m3/s，相應(yīng)地形揚(yáng)程為24.4m、28.4m和44.4m，流量分別為0.94m3/s、2.8m3/s和1.18m3/s。泵站前池及進(jìn)水池漿砌塊石底部沉陷、翼墻裂縫；泵房磚混結(jié)構(gòu)，承重墻體傾斜、裂縫；管道、出水池及消力池?fù)p毀嚴(yán)重。泵站更新改造考慮原址拆除重建。

前池為開敞式正面進(jìn)水，形狀為扇形，前池進(jìn)口寬2m，出口寬28.8m，長(zhǎng)16m，底板縱坡為1/12，深2.8～4.72m。進(jìn)水池長(zhǎng)4m，寬28.8m，深4.72m。為減少前池和進(jìn)水池的泥沙淤積，改善池內(nèi)流態(tài)，滿足水泵進(jìn)水要求，將前池和進(jìn)水池分隔成3廂，每?jī)膳_(tái)機(jī)組為1廂；側(cè)墻、隔墩均為現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，邊墩頂寬0.4m，底寬1.0m，隔墻頂厚0.4m，下部厚1.0m。前池和進(jìn)水池的底板采用現(xiàn)澆C20混凝土，厚0.5m。與前池相連的是交通橋兼清污橋，橋前安裝清污機(jī)。

泵房?jī)?nèi)6臺(tái)機(jī)組，采用一列式布置，由北向南分別為1號(hào)、2號(hào)機(jī)組，型號(hào)為500S59A，并聯(lián)運(yùn)行，出水流量為1.18m3/s，給西毋莊站供水；3號(hào)、4號(hào)水泵型號(hào)為800S32（A），單機(jī)單管運(yùn)行，出水流量2.8m3/s，給二級(jí)干渠供水；5號(hào)、6號(hào)水泵型號(hào)為600S32A，并聯(lián)運(yùn)行，出水流量0.88m3/s，給二級(jí)南干渠供水，也可作為二級(jí)干渠供水的調(diào)節(jié)機(jī)組。根據(jù)確定的機(jī)墩尺寸，滿足規(guī)范要求的機(jī)組最小凈距，確定大機(jī)組間距為2.2m，大小機(jī)組間距為1.5m，確定廠房尺寸為52.5m×10.98m，共布置10間，其中泵房占7間，每間5m寬，檢修間布置在左側(cè)，5m寬，配電間為2間兩層，6m寬。廠房基坑深3.45m，基礎(chǔ)為條形基礎(chǔ)?；右韵聻殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，以上采用磚混結(jié)構(gòu)，外墻為37墻，廠房?jī)?nèi)排架柱為現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

壓力管道共4根，管徑DN1000mm，管材選用鋼套筒混凝土管；管基采用M7.5水泥砂漿砌磚管床，下墊碎石。在管路轉(zhuǎn)彎處設(shè)現(xiàn)澆C25混凝土鎮(zhèn)墩，共2個(gè)；出水方式采用虹吸式出流，由上升段、駝峰段、下降段和出水段組成，并在駝峰頂部設(shè)直徑300mm通氣孔斷流。

3個(gè)出水池分別給二級(jí)干渠、二級(jí)南干渠、西毋莊輸水渠供水，皆為正向出水。池長(zhǎng)6m，深3.5m，為現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚0.3m，胸墻、側(cè)墻高3.5m，頂寬0.3m，底寬1.5m。出水池與渠道采用漸變段連接，長(zhǎng)3.0m，為現(xiàn)澆C20混凝土結(jié)構(gòu)。

3.1.2 西范東擴(kuò)二級(jí)站工程布置

西范灌區(qū)東擴(kuò)工程二級(jí)站布置于萬榮縣南張鄉(xiāng)萬榮莊村北，原西范灌區(qū)二級(jí)站西北約400m處，控制灌溉面積2.33萬hm2，流量7.8m3/s，共布置4臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量5000kW。

泵站主廠房長(zhǎng)42m，寬12m，地面以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地面以上為磚混結(jié)構(gòu)，泵房地面高程511.00m，安裝間高程514.40m，水泵安裝高程513.00m，廠外地坪514.20m。廠房基礎(chǔ)處理采用灰土擠密樁，樁深15m，樁徑0.5m，樁距1.0m，梅花型布置，上覆1.0m厚3∶7灰土墊層，擴(kuò)大范圍至基礎(chǔ)外邊線1.0m。

副廠房位于主廠房出水側(cè)，為單層磚混結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)42m，寬7.5m，由中控室、站變室、低壓配電室、高壓開關(guān)室、電容器室、電氣實(shí)驗(yàn)室、35kV開關(guān)室等組成。

泵站進(jìn)水池采用扇形進(jìn)水池，為C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)取水位512.60m，池底高程507.64m，底板厚0.3m。基礎(chǔ)處理采用灰土擠密樁，樁深10m，樁徑0.5m，樁距1.0m，梅花型布置，上覆1.0m厚3∶7灰土墊層。

進(jìn)、出水管采用鋼管，進(jìn)水管直徑1.2m，出水管直徑1.0m，出廠房后4根出水管合并為2根主管，主管直徑1.6m，壓力等級(jí)0.6MPa，后接DN1600PCCP輸水管道至出水池，流速1.94m/s。

壓力管坡采用埋管式，管頂埋土深度不小于1.5m，管間凈距1m，管床采用厚20cm砂礫石墊層，基礎(chǔ)處理采用1.0m厚3∶7灰土墊層。管道在變坡點(diǎn)設(shè)鋼筋混凝土鎮(zhèn)墩。

出水池采用正向進(jìn)水，水位545.6m，地形揚(yáng)程33.0m，出水池采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚0.5m，基礎(chǔ)處理采用灰土擠密樁，樁深10m，樁徑0.5m，樁距1.0m，梅花型布置，上覆1.0m厚3∶7灰土墊層。

3.1.3 投資計(jì)算

西范二級(jí)站更新改造建筑工程投資為624萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資為971萬元；西范東擴(kuò)二級(jí)站建筑工程投資為1026萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資為1343萬元。以上直接工程投資合計(jì)3964萬元。

3.2 結(jié)合設(shè)置方案

3.2.1 工程布置

二級(jí)站位于萬榮縣南張鄉(xiāng)萬榮莊村北，原西范灌區(qū)二級(jí)站站址處，廠外地坪513.20m，控制灌溉面積35666.67hm2。根據(jù)西范灌區(qū)東擴(kuò)各部分灌溉供水區(qū)灌溉制度及灌溉面積，確定二級(jí)站流量為11.95m3/s，共布置9臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量6430kW。1號(hào)、2號(hào)機(jī)組向西毋莊站供水，控制灌溉面積2786.67hm2，設(shè)計(jì)流量0.93m3/s。3～5號(hào)機(jī)組向東擴(kuò)灌區(qū)供水，控制灌溉面積23286.67hm2，設(shè)計(jì)流量7.8m3/s。6號(hào)、7號(hào)機(jī)組向三級(jí)站供水，控制灌溉面積6913.33hm2，設(shè)計(jì)流量2.31m3/s。8號(hào)、9號(hào)機(jī)組向二級(jí)南干供水，控制灌溉面積2680hm2，設(shè)計(jì)流量0.90m3/s。

泵站主廠房長(zhǎng)60m，寬18m，地面以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地面以上為磚混結(jié)構(gòu)，泵房地面高程508.5m，安裝間高程513.40m，水泵安裝高程510.5m，廠房基礎(chǔ)處理采用2m厚3∶7灰土墊層，擴(kuò)大范圍至基礎(chǔ)外邊線2m。

副廠房位于主廠房出水側(cè)，為單層磚混結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)60m，寬8.1m，由中控室、站變室、低壓配電室、高壓開關(guān)室、電容器室、電氣實(shí)驗(yàn)室、工具室、值班室等組成。

泵站采用扇形進(jìn)水池。設(shè)計(jì)取水位510.83m，進(jìn)水池底高程505.7m，采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚0.3m?；A(chǔ)處理采用1m厚3∶7灰土墊層。

進(jìn)水管采用鋼管，1號(hào)、2號(hào)機(jī)組進(jìn)水管直徑0.6m，3～5號(hào)機(jī)組進(jìn)水管直徑1.4m，6號(hào)、7號(hào)機(jī)組進(jìn)水管直徑0.9m，8號(hào)、9號(hào)機(jī)組進(jìn)水管直徑0.6m。1號(hào)、2號(hào)機(jī)組出水管直徑0.5m，出廠房后合并為1根主管，主管直徑0.8m，后接DN800PCCP輸水管道至西毋莊站。3～5號(hào)機(jī)組出水管直徑1.2m，出廠房后各采用1根直徑1.4m壓力鋼管，后接DN1400PCCP輸水管道至東擴(kuò)灌區(qū)。6號(hào)、7號(hào)機(jī)組出水管直徑0.8m，出廠房后合并為1根主管，主管直徑1.2m，后接DN1200PCCP輸水管道至三級(jí)站。8號(hào)、9號(hào)機(jī)組出水管直徑0.5m，出廠房后合并為1根主管，主管直徑0.8m，后接DN800PCCP輸水管道至二級(jí)南干。

壓力管坡采用埋管式，管頂埋土深度不小于1.5m，管間凈距不小于1m，管床采用厚20cm砂礫石墊層，基礎(chǔ)處理采用1.0m厚3∶7灰土墊層。管道在彎道及變坡點(diǎn)設(shè)鋼筋混凝土鎮(zhèn)墩。

出水池采用正向進(jìn)水，至西毋莊站出水池水位為556.0m，地形揚(yáng)程45.17m；至東擴(kuò)灌區(qū)出水池水位為545.7m，地形揚(yáng)程34.87m；至三級(jí)站出水池水位為540.0m，地形揚(yáng)程29.17m；至二級(jí)南干出水池水位為536.0m，地形揚(yáng)程25.17m。采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚0.5m，基礎(chǔ)處理采用灰土擠密樁，樁深10m，樁徑0.5m，樁距1.0m，梅花型布置，上覆1.0m厚3∶7灰土墊層。

3.2.2 投資計(jì)算

結(jié)合設(shè)置方案建筑工程投資為1541萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資為1966萬元，以上直接工程投資合計(jì)3507萬元。

4 結(jié)論

西范二級(jí)站與西范東擴(kuò)二級(jí)站結(jié)合設(shè)置方案與分離設(shè)置方案比較，優(yōu)點(diǎn)是直接投資節(jié)省457萬元，減少了工程占地，泵改工程與東擴(kuò)工程均由西范揚(yáng)水工程管理局實(shí)施并管理，二站合一，工程實(shí)施及運(yùn)行管理比較方便。缺點(diǎn)主要是泵改工程與東擴(kuò)工程分屬兩個(gè)項(xiàng)目，投資及竣工驗(yàn)收干擾比較大。

綜合考慮，結(jié)合設(shè)置方案技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，故推薦“二站合一，結(jié)合設(shè)置”。

TV675

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1004-7042（2017）08-0016-02

張震（1984-），男，2012年畢業(yè)于河海大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2017-06-18；

2017-07-29