花園湖泵站工程水泵選型和泵室設計

倪友常

（安徽省鳳陽縣水務局 滁州 233100）

1 工程概況

花園湖泵站工程位于安徽省鳳陽縣棗巷鎮(zhèn)境內(nèi)，站址位于花園湖閘西側180m 處，站身采用堤后式布置。該泵站是一座具有排澇和灌溉功能的中型泵站，設計排澇面積46.90km2，設計排澇流量20.00m3/s，設計灌溉流量10.00m3/s。泵室安裝1200ZDB-125（0°）型潛水泵5 臺，配套電機采用YQGN740L3-12 型異步電動機，電機功率330kW，總裝機功率1650kW。工程于2014年1月開工，2015年2月竣工。

2 工程總體布置

2.1 工程地質(zhì)條件

花園站處地勢開闊平緩，泵站出口側為淮河，進口側進水渠接花園湖湖區(qū)。

2.1.1 地層巖性

0 層堤身填土（Qml），素填土，棕褐色，軟塑～可塑，主要為人工堆筑土，局部為耕作層，主要為堤身填土和耕作層，堤身填土主要為砂壤土～粉質(zhì)壤土；屬中等偏高壓縮性土。堤高3.6m，層厚0.30～3.60m；層底高程15.1～17.3m。

①-1層中夾輕粉質(zhì)壤土（），棕褐色，軟塑，屬中～高壓縮性土。層厚0.50～3.90m，層底高程10.10～13.90m。

2.1.2 水文地質(zhì)條件

測區(qū)范圍內(nèi)的地下水，根據(jù)其儲存條件和排泄特性劃分為孔隙潛水型；補給來源主要為河渠水及大氣降水，排泄以地下徑流和蒸發(fā)為主；孔隙潛水主要賦存于松散的填土和第四紀覆蓋層中。

勘探期間通過簡易水文觀測量得：初見地下水位埋深0.70～4.00m，分布高程15.80～16.90m；靜止地下水位埋深0.55～3.80m，分布高程15.95～16.88m。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及鄰近工程經(jīng)驗，該場地地表水及地下水對混凝土不具侵蝕性。

2.1.3 工程地質(zhì)條件評價

0 層素填土，主要為堤身填筑形成，強度小且不均勻，不宜直接用作基礎的持力層；①層、①-1層中夾輕粉質(zhì)壤土中等壓縮性土層，強度中等偏下；②層重粉質(zhì)壤土強度較大，孔隙比小，工程地質(zhì)性質(zhì)較好，泵房及穿堤涵洞底板高程9.00m 位于本層，承載力及壓縮性均可滿足要求，經(jīng)判別泵站底板下無液化土層，基坑開挖時需注意上部中夾輕粉質(zhì)壤土層繞滲帶來的不利影響。

根據(jù)力學試驗，花園湖站場地各土物理力學指標建議值見表1。

2.2 工程總體布置

花園湖泵站采用堤后式布置，泵站中心線與淮河堤防正交。順水流方向依次由花園湖、保莊圩引水涵、進水渠、清污機閘（閘下游側布置鳳五路交通橋）、進水前池、泵室及主廠房、壓力水箱、控制段、穿堤涵洞及防洪閘、涵洞出口消能防沖設施、出水引渠等組成。

3 水泵選型

3.1 泵站設計參數(shù)

泵站規(guī)劃設計參數(shù)見表2。

3.2 水泵選擇

根據(jù)規(guī)劃設計參數(shù)選擇了三種合適泵型進行技術經(jīng)濟比較，三種水泵分別為1000ZDB-125T、1200ZDB-125、1400ZDB-100。水泵的揚程按設計凈揚程加上損失揚程Δh 確定，在水泵性能曲線圖上繪制Q～H需曲線，得出三種方案的水泵工作點參數(shù)成果見表3～5。主要參數(shù)比較見表6。

表1 花園湖站各土層物理力學指標建議值表

表2 泵站規(guī)劃設計參數(shù)表

從表6可以看出，三種方案所選泵型技術性能均能滿足設計要求，經(jīng)綜合比較，采用方案二有較明顯的優(yōu)越性，理由如下：

（1）方案二為5 臺機組，機組臺數(shù)適中，能充分滿足泵站的運行需要?？傃b機容量最小，機電設備投資最省。

（2）方案二所選泵型高效區(qū)范圍寬，水泵在平均、設計及最高工況下均有較高效率。雖然其性能曲線未能反映出最低工況的運行參數(shù)，但根據(jù)以往泵站運行情況來看，軸流泵在低揚程下運行時，也能夠安全、穩(wěn)定運行。

（3）該泵站的土建投資主要由廠房的面積及底板高程決定。方案二廠房面積小于方案一而略大于方案三，其挖深小于方案三而與方案一相當，經(jīng)估算，三種方案中以方案二的投資最少。

綜上所述，設計選用5 臺1200ZDB-125（0°）型潛水軸流泵，該水泵最大軸功率314kW，按現(xiàn)行電機樣本選用330kW 配套電機。配套電機主要參數(shù)：型號YQGN740L3-12；轉速490r/min；功率330kW；電壓6kV；功率因數(shù)0.75?？傃b機功率1650kW。

4 泵站主要結構設計

花園湖泵站前池采用正向進水前池，平面上采用梯形與矩形相結合的布置形式，順水流向總長度為30m。梯形部分長25m，底寬由6.0m 漸變至18.8m，中心收縮角26°；縱向底坡1 ∶5，底高程由12.00m 降至7.00m；矩形部分長5.00m，于此段設置反濾層。前池底板采用C20鋼筋混凝土澆筑；兩側為鋼筋混凝土扶臂式擋土墻，墻頂高程為17.20m。

表3 1000ZDB-125T 水泵參數(shù)計算成果表

表4 1200ZDB-125 水泵參數(shù)計算成果表

表5 1400ZDB-100 水泵參數(shù)計算成果表

表6 三種方案技術、經(jīng)濟等綜合性能比較表

泵室采用塊基型結構，底高程7.00m，底板順水流向總長17.48m，橫向?qū)?0.20m。泵室底板厚0.70m，中墩及邊墩厚為0.70m。室內(nèi)安裝5 臺1200ZDB-125 型潛水軸流泵，采用敞開式安裝型式，呈“一”字型布置，水泵中心間距3.90m。泵室采用雙向進出水X 型流道。廠房地下部分共分三層，下層為雙向進水流道，層高2.97m；中層為雙向出水流道，層高3.00m，兩側設置隔墻形成集水室，長度為7.00m，進出口設置速斷閘門出水，尺寸為2.00m×3.10m；上層為操作檢修層，頂板高程為15.57m。

泵室上方設有排架式配電平臺，地面高程21.50m，平面尺寸為17.48m×20.20m。平臺上建有中控室、高低配電室、值班室及變電設施。排架高度4.30m，梁底安裝CDⅠ10 型電動葫蘆1 臺。

壓力水箱位于泵室出水側，通過控制段與穿堤涵洞連接。壓力水箱順水流向長7.72m，平面呈梯形，分上、下兩層，凈高均為2.80m。為改善水流條件及加強結構安全，箱內(nèi)設置隔墩，隔墩厚0.4m。為便于檢修，于水箱頂部設一檢修人孔。

控制段長10.40m，位于壓力水箱之后，隔墩局部加厚并與前后平順連接。根據(jù)泵站功能要求，段內(nèi)設灌排控制閘門，孔徑尺寸均為2.80m×2.80m。控制段上部結構為調(diào)壓井和啟閉機房，地面高程為21.50m，上下游側均設有棧橋與泵房及堤頂連接。

穿堤涵洞采用雙孔2.80m×2.80m（寬×高）的鋼筋混凝土箱涵，洞身壁厚為0.60m。穿堤涵洞總長40m，共分四段，每段長度均為10m，涵洞出口設防洪閘，閘身長度為4.00m。防洪閘采用鋼閘門，配備QL-150kN 手電兩用螺桿啟閉機。為滿足防洪及閘門安裝、檢修，防洪閘啟閉臺高程確定為21.50m，啟閉臺和堤防之間以人行便橋連接交通。

5 結語

花園湖泵站在工程總體布置及水工結構、進出水流道設計方面的優(yōu)化，改善了泵站水流條件，減小水頭損失，提高了泵站裝置效率；同時水泵采用潛水軸流泵，使建筑結構設計通風、散熱均采用自然條件，降低了能源消耗；建筑物外觀設計與周圍自然環(huán)境協(xié)調(diào)美觀。該設計理念可為類似大中型泵站工程設計提供參考和借鑒■