甕安縣金翠湖水庫(kù)工程提水工程方案比選

周 凱，余文鋒

（貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

1 工程概況

金翠湖水庫(kù)位于甕安縣嵐關(guān)鄉(xiāng)嵐關(guān)村，屬于下壩河上游河段，下壩河為長(zhǎng)江流域沅江水系舞陽(yáng)河一級(jí)支流。水庫(kù)工程任務(wù)是解決嵐關(guān)鄉(xiāng)集鎮(zhèn)規(guī)劃9900 人及其周邊村莊茶海村2970 人（規(guī)劃人口）生活用水、大牲畜891 頭和小牲畜1782 頭用水、每年450 萬(wàn)旅游人次用水及壩址上游5000 畝水田、1200 畝旱地和2500 畝茶葉灌溉用水。經(jīng)調(diào)洪及興利計(jì)算，水庫(kù)正常蓄水位1195.0m，正常蓄水位以下庫(kù)容250.0 萬(wàn)m3，校核洪水位1197.1m，總庫(kù)容319.0 萬(wàn)m3，死水位1176.0m，死庫(kù)容18.7 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容231.2 萬(wàn)m3。經(jīng)方案比較，初定壩型為混凝土拱壩，總體布置為混凝土拱壩+壩頂溢流表孔+右岸放空底孔+庫(kù)內(nèi)提水泵站。

2 泵站方案設(shè)計(jì)

根據(jù)水庫(kù)特征水位及受水區(qū)高程，本工程需將水庫(kù)中的水提至一定高程后，才能滿足用水要求，因此必須設(shè)置泵站。根據(jù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，新建泵站需提供的設(shè)計(jì)流量Q=0.57m3/s，其中集鎮(zhèn)供水流量Q=0.067m3/s，農(nóng)村人飲供水流量Q=0.007m3/s，灌溉供水流量Q=0.497m3/s。根據(jù)泵站供水范圍和方向，結(jié)合地質(zhì)、地形條件及水工建筑物布置情況，可選布置方案為庫(kù)內(nèi)泵站及壩后泵站，可選水泵型式有臥式機(jī)組及立式機(jī)組。

庫(kù)內(nèi)泵站可選形式有長(zhǎng)軸深井泵及圓筒式泵站，由于圓筒式泵站廠房長(zhǎng)期位于水下，對(duì)于地形地質(zhì)要求較高，此外，為了滿足廠房的抗浮要求，導(dǎo)致廠房的墻身及底板基礎(chǔ)較厚，土建工程量較大，且根據(jù)消防要求，圓筒內(nèi)不宜布置副廠房，需單獨(dú)布置，而本工程中長(zhǎng)軸深井泵主副廠房可以共用，布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，再加上水下廠房施工及后期運(yùn)行管理不便，故本工程庫(kù)內(nèi)泵站方案選擇長(zhǎng)軸深井泵。

庫(kù)內(nèi)泵站可選立式機(jī)組為長(zhǎng)軸深井泵，該方案為：在水庫(kù)岸邊設(shè)置一豎井，下接平洞，將庫(kù)水引入豎井，再由深井泵提水至高位水池。平洞應(yīng)低于最低運(yùn)行水位以下，以方便深井泵吸水。由于深井泵的特點(diǎn)，一般水泵效率較低，通過(guò)初步選型，合適本項(xiàng)目流量和揚(yáng)程的深井泵葉輪效率皆低于《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》對(duì)能效標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)不到工程項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。故本次設(shè)計(jì)考慮臥式機(jī)組。

本階段可選臥式機(jī)組有：庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站及壩后泵站，本階段對(duì)兩種方案進(jìn)行比選。

2.1 庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站

本工程嵐關(guān)鄉(xiāng)集鎮(zhèn)供水流量為0.067m3/s、灌溉供水流量為0.497m3/s，茶海村農(nóng)村人飲供水0.007m3/s，結(jié)合地形地質(zhì)條件、泥沙計(jì)算成果及泵站自身特點(diǎn)，庫(kù)內(nèi)泵站布置于壩址上游正西方向約350m 處，此處位置較平坦，如圖1 所示。

圖1 庫(kù)內(nèi)泵站、壩后泵站方案布置

2.2 壩后泵站

根據(jù)受水區(qū)高程，出水池確定設(shè)計(jì)水位為1250.00m，壩后泵站泵址選擇受出水池位置影響。距離壩址最近、滿足出水池高程要求的臺(tái)地位于大壩下游右岸，故壩后泵站選擇布置在大壩下游右岸250m 河道轉(zhuǎn)彎處，如圖1 所示。

表1 泵站工程量比較

表2 庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站與壩后泵站經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)選定的兩種方案進(jìn)行比選，確定較優(yōu)的方案。

3 方案布置

3.1 方案一：庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站

庫(kù)內(nèi)泵站布置于壩址上游正西方向約350m 處，泵站底板高程1197.98m，廠房?jī)?nèi)4 臺(tái)水泵為單列橫向布置，水泵機(jī)組4×200kW，在灌溉期，四臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，非灌溉期時(shí)，一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，泵型號(hào)為100-250B，泵安裝高程為1198.08m，機(jī)組中心間距為3.5m，泵房為C25 鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，廠房?jī)舫叽鐬椋洪L(zhǎng)22.5m，寬10m，高10.10m，為單層廠房；廠內(nèi)布置電源柜、控制柜、變壓器。泵房?jī)?nèi)設(shè)置排水溝，水排至廠外設(shè)置0.3m×0.3m 排水溝內(nèi)。高位水池位于1#支溝左側(cè)山體上，上水管長(zhǎng)230m；1#輸水管從高位水池接出，途徑馬路邊到達(dá)規(guī)劃水廠，1#輸水管線長(zhǎng)560m；2#輸水線路布置于水庫(kù)左岸上游，從高位水池接出，途徑皂角、大路邊、茶海村、大福，末端接位于大福的3#出水池，2#輸水管線長(zhǎng)3540m；方案一管線總長(zhǎng)4.92km。

3.2 方案二：壩后泵站

壩后泵站站址位于大壩下游右岸岸坡約300m 河道凹岸處，采用4 臺(tái)機(jī)組，水泵機(jī)組4×200kW，在灌溉期，四臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，非灌溉期時(shí)，一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行；高位水池位于泵站右側(cè)山體上，上水管長(zhǎng)510m；由于受水區(qū)均位于大壩上游，1#輸水管從高位水池接出后需繞過(guò)庫(kù)區(qū)，途徑馬路邊到達(dá)規(guī)劃水廠，1#輸水管線長(zhǎng)2550m；2#輸水管線同樣需繞過(guò)庫(kù)區(qū)途徑皂角、大路邊、茶海村、大福，末端接位于大福的3#出水池，2#輸水管線長(zhǎng)4596m；方案二管線總長(zhǎng)7.5km。

4 方案比較

4.1 對(duì)輸水線路的影響

根據(jù)兩個(gè)方案布置，方案一，泵站位置布置于壩址上游正西方向約350m 處，由于本工程兩個(gè)受水區(qū)均位于水庫(kù)上游，故輸水線路整體較短，布置簡(jiǎn)單方便，上水管長(zhǎng)度230m、提水后自流管線長(zhǎng)度4087m；方案二，泵站站址位于大壩下游右岸岸坡約300m 河道凹岸處，增加引水管長(zhǎng)度350m、上水管長(zhǎng)度510m、提水后自流管線長(zhǎng)度7500m。

4.2 水泵機(jī)組選型

由于兩方案均采用臥式離心泵，機(jī)組相同。

4.3 經(jīng)濟(jì)比較

庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站與壩后泵站工程量對(duì)比如表1 所示。

壩后泵站與庫(kù)內(nèi)泵站投資對(duì)比如表2 所示。

從表1、表2 可知，壩后泵站投資較高，庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站節(jié)約投資為292.85 萬(wàn)元。

5 結(jié)論

庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站方案相比壩后泵站具有投資節(jié)約的優(yōu)點(diǎn)，且管線布置線路簡(jiǎn)潔，施工組織設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、運(yùn)行管理靈活便利等優(yōu)點(diǎn)，故本次推薦庫(kù)內(nèi)長(zhǎng)軸深井式泵站方案。