长河排水站工程初步设计.pdf

2 0 1 3年第 1 0期 ( 第 4 1卷) 黑龙江水利科技 He i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 0 2 01 3 ( T o t M N o 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 77 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 1 O一 0 1 2 50 3 长 河排水站工程初步设计 付爱平 ( 沈阳市沈北新 区防洪工程维护费征收管理办公室， 沈阳 1 1 0 1 2 1 ) 摘要 ： 排水站是提高汛期农 田排水能力 ， 保证居民生产正常进行 ， 维护地区稳定的重要水工 建筑物。文章通过对沈北新区长河排水站工程设计 ， 采用拆除原有 2 站新建 1 站的方 法， 恢复原有的 1 0 a 一遇排水标准 ， 解决了当地内涝降低粮食产量 ， 危及居民生命财产 等问题 ， 从而增加了粮食产量， 保障了居民利益 ， 更繁荣了地区经济。 关键词 ： 排水站； 控制面积 ； 排水能力； 排水流量 中图分类号： $ 2 7 6 文献标识码： B l 设计依据 工程等别及建筑物 级别为 ： 长河排水站设计排 水能力为5 1 m s ， 按照 泵站设计规范 G B 5 0 2 6 5 2 0 1 0的规定 ， 本泵站为泵站； 泵站建的主要建筑 物为 4级 ， 次要建筑物为 5级。 建筑物防洪标 准为 4级建筑 物， 设计标 准 2 O a 一 遇 ， 校核 标 准 5 0 a 一遇 ； 5级 建 筑 物 ， 设 计标 准 1 0 a 一遇 ， 校核标准 2 O a 一遇 。 按照辽宁省水利厅 规定 的沈 阳地 区排涝标准 ： 新城子区采用1 0 a 一遇的排涝标准。 2 工程设计 2 1 泵站设计流量 基本情况为 ： 长河排水站工程控制排水面积f= l 6 8 k m ， 设计排水模数为 m= 0 3 m ( s k m ) 排水模数法计算公式为 ： Q =m y ( 1 ) 式 中： Q为设计排水流量 ， I n s ； m为设计排水模数 ， IT I ( s k m ) ； 为控 制排水 面积 ， k m ； 经计算 Q= 5 0 4 m s ， 取为 5 1 i n s 。 2 2 泵站设计扬程 2 2 1 基本情况 1 ) 2 8 Z L B - 1 0 0型水泵的额定扬程 = 7 3 m。 2 ) 2 0 z L B 7 0型水泵的额定扬程 翱= 6 3 m。 3 ) 最低排涝水位 ： 4 5 0 0 m。 4 ) 外河最高水位 ： 4 9 3 0 m。 5 ) 排涝设计扬程 ， 按下式计算 ： H = r +h ( 2 ) 式中： ， 为外河最高水位； 为最低排涝水位； h 为进 、 出水管路的扬程损失 ( h = ， + f )； ， 为管 路沿程水头损失 ； 为管路局部水头损失。 2 2 2 沿程水头损失的计算 沿程水头损失计算公式为 ： ： Q ( 3 ) 式 中 为摩擦阻力系数 ； 为管道长度 ， i n ； D为为管 道 内径 ； Q为管道 内通过 的流量 ， i n s ； b为管径指 数 ； m为管径指数 。 根据管材为铸铁 ， 应用时间较长 的特点 ， 选择各 项系数值如下 = 1 7 8 1 0 ； m= 1 9 0 ； b = 5 1 0 。 2 8 Z L B -1 0 0型水泵沿程损失 ： 管长 为7 m， 管 道直径 D = 0 7 i n 。 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 1 作者简介 付爱平( 1 9 7 8一) ， 男， 辽宁沈阳人 ， 工程师。 2 0 1 3年第 1 0期 ( 第4 l卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 0 2 01 3 ( T o t M N o 4 1 ) 7 8 1 0 -3 斋 1 5 。 。 ： 01 6 6 2 0 Z L B一7 0型水泵沿程 损失 ： 管 长 为7 m， 管 道直径 D为0 5 m。 _ 1 7 8 1 0 6 _ 0 l 6 2 2 3 局部水头损失 仅对 3 0 。 弯管 ， 进 口扩散 和逆止 阀阻力 的局部损 失计算公式如下 ： = 垂 ( 4 ) 经计算 ： h i=1 0 1 9 。 2 8 Z L B -l O 0型水泵损失 h ： h ： ，+ ：0 1 6 6+1 01 9=1 1 8 5 H= r + h = 4 9 3 045 0 0 +1 1 8l：5 4 81 1T I H 额 H ， 则水泵的净扬程满足要求 。 2 0 Z L B -7 0型水泵损失 h ： h = ，+ =0 1 6 2+1 01 9=1 1 81 H= ，一 + h = 5 48 1 i n H额 H， 则水泵的净扬程满足要求 。 以上 2种所选水泵 的扬程全部满足要求 ， 即在 外河水位达到4 9 3 0 n l 时， 也能保证 出水 。 2 2 4 水泵选型及机组确定 2 2 4 1 水泵的选型 本工程水泵选型原则为 ： 1 ) 根据实际需要 的流量和扬程的要求 。 2 ) 水泵在高效区范围内运行。 3 ) 水泵在长期运行中， 泵站效率较高 ， 能量消耗 少 ， 运行费用低 。 4 ) 按 所选 的水 泵 型号 和 台数 建 站 ， 工 程投 资 较少。 5 ) 在设计标准的各种工况下 ， 水泵机组能正常 运行安全运行。 6 ) 便于安装 、 维修和运行管理 ； 根据 以上原则长 河排水站工程的水泵选择立式轴流泵。 2 2 4 2 机组的确定 根据实际需要满足的排水流量5 0 4 m s， 扬程 5 4 8 5 I n ， 所以选择 2 8 Z L B -1 0 0型号的水泵 3台 ( 额 一 1 2 6 一 定扬程7 3 i n ， 额定流量1 5 n l ， 配电功率 1 5 5 k W) 以 及 2 0 Z L B -7 0的一 台 ( 额 定扬 程6 3 i n ， 额 定 流量 0 6 i n ， 配电功 5 k W) 。 2 8 Z L B -1 0 0型号 的水 泵 3台和 2 O z L B 7 O型 号的 1台总排水流量为5 1 m s 。机组选择不 同型 号的 4台水泵原因为 ： 1 )选 择 2 8 Z L B -1 0 0 型 号 的 水 泵 3 台 和 2 0 Z L B -7 0型号的 1台正好满足排水流量要求。 2 ) 考虑来水流 量小的时候 ， 2 0 Z L B -7 0型号水 泵可 以全 天 开 机 运 行 ， 而 所 消 耗 的 电量 相 对 于 2 8 Z L B -1 0 0型号水泵 比较较少 ； 相 同情况在来水情 况较小使用 2 8 Z L B -1 0 0型号水泵只能运行很短 的 时间就要停机 ， 然后在又较短的时间内被迫开机 ， 以 上过程可能在一天 内需要好几 次， 这样对水泵和配 套设备来说损耗很大 ， 对能源方面说消耗也远远超 过 2 0 Z L B -7 0型号水泵运行的电量 。 2 3 进 、 出水建筑物 2 3 1 引水渠 2 3 1 1 引水渠 的平面布置 长河排水站工程采用正 向进水 布置， 即引水渠 的中心线和前池 、 进水池的中心线在一条直线上 J 。 引水渠中心线与主河道的交角 4 5 。 ， 与附河道的 交角 8 0 。 ( 泥沙影响较小 ) ， 以防止泥沙引入引渠。 2 3 1 2 引水渠断面设计 1 ) 基本情况 ： 考虑河道现有状况为状况 ， 引水渠按照原有河 道进水断面清淤整形 ， 取糙率 n=0 0 2 7 5 ， 根据设计 排水流 量 要 求 ， 引水 渠 断 面采 用 梯 形 ， 底 宽 b = 7 5 1T I ， 渠深 H = 2 0 I n ， 边坡 比为 m=1 ， i ：1 2 0 0 0 ， 设计水深 h=1 2 m。 2 )验算流量 ： 根据明渠均匀流经验公式验算渠道过水流量 ： Q 设=W C ( R i ) “ ( 5 ) 式 中： Q 设为渠道过水流量 ； 为过水面积 ， i n ； 为 湿周 ； R为水力半径 ； C为谢才系数 ； i 为渠道比降。 W =( b+mh ) h=1 2 ( 7 5+11 2 )=1 0 4 4 = b+2 ( 1+m ) =7 5+21 2( 1+1 ) = 1 0 8 9 R = w x = 】 0 4 4 1 0 8 9 = 0 9 6 付爱平： 长河排水站工程初步设计 第 1 O期 C= ( 1 n ) R =( 1 0 0 2 7 5 )( 0 9 6 ) =3 6 1 Q 设 = ( ) ： 1 0 4 4 3 6 1 ( 0 9 6 1 2 0 0 01 = 8 2 6 经计算， Q 设 Q=5 1 m s ， 满足要求。 2 3 2 前池 2 3 2 1 前池尺寸的确定 1 ) 前池扩散角 ： 引渠和前池 中水流一般为缓流 ， 扩散角可取 ： 2 0 。4 0 。 根 据工程具体 情况和相关 规 范 ， 确定前池扩散角为 3 0 。 2 )前池长度 可以用下式计算 ： L：生 ( 6 ) 2 tg 詈 式中： 为前池长度 ， m； B为进水 池 的宽度 ， m； b为 引水渠末端底宽 ； 为前池扩散角 。 经计算 ， L = 6 5 3， 取前池长度为6 5 m。 2 3 2 2 前池结构 前池前端宽7 5 m， 后端宽1 1 0 m， 底板坡 比i= 0 2 。底板的上部 采用3 0 a m厚 的钢筋 混凝土 ， 下部 采用的6 0 a m 厚 的毛石混凝土。 前 池 的挡 土 墙 为 混 凝 土 重 力 式 结 构 ， 坡 比 1 ： 0 4， 断 面为 梯 形 结 构 ， 顶 宽5 0 a m， 高 5 1 m， 坡 比1 ： 0 4。 2 3 3 进水池 2 3 3 1 进水池尺寸的确定 1 )进水喇叭 口直径 D讲 的确定 一 般可取 D进=( 1 31 5 ) D。 ， 其 中 D 1 为立式 轴流泵的叶轮直径 。参考水泵 的型号和尺寸 ， 确 定 2 8 Z L B -1 0 0型水泵和 2 0 z L B 7 0型水泵的 D讲 分别 为1 m和0 7 m。 2 )悬空高度 悬的确定 一 般建议 h 悬=( 0 6 0 8 ) D 进， 根 据工程 的实 际情况 ， 取 h 悬= 0 7 0 D进= 0 7 m( 以 2 8 Z L B -1 0 0型 水泵为主计算 ) 。 3 )淹没深度 h 淹 参考 中 国现有 情况 的统 计 h 淹=( 0 81 8) D 讲 ， 综合本工程的最低排涝水位， 进水池底高程以 及进水池结构 ， 取 h 淹 =1 3 D 进 =1 3 ( 以 2 8 Z L B 一 1 0 0型水泵为主计算) 。 4 ) 池宽 B： 多台泵共用一池时用下面公式计算池宽 ： B = ( 一1 ) s+D拼+2 C ( 7 ) 式中： 为进水池的宽度 ； n为水泵台数 ； S为水泵轴 间距 ； D 进 为进水喇叭 口直径 ； C为侧壁距。 经计算 ， B=( 41 ) 2+1+ 2 2 0=1 1 0 m 5 ) 池长 L： 根据单位时间内进水池的有效容积是 总流量的 多少倍来计算。即 = ( 8 ) 式 中： 为进水池的宽度 ； 日为设计水位时的进水池 深度 ； Q为泵站 总 流量 ； K为秒 换水 系数 ( 取 K = 5 0 ) 。 经计算 ， L= 8 2 8 m， 取进水池长度为8 5 m。 2 3 3 2 进水池的结构 进 水池 长8 5 I T I ， 宽1 1 0 m。底 板 的上部 采 用 3 0 a m厚的钢筋 混凝土 ， 下部采用 的6 0 a m厚 的毛石 混凝土 。 进水池的的挡土墙为混凝土重力式结 构 ， 坡 比 1 ： 0 4 ， 断面为梯 形结构 ， 顶宽5 0 a m， 侧墙 高5 1 m， 后端墙高5 1 m。 参考文献： 1 湖北省水利水电勘测设计院 G B 5 0 2 6 5 -2 0 1 0泵站设计 规范 S 北京 ： 中国计划出版社， 2 0 1 0 2 李洪升 ， 刘晓洲， 石军 ， 等 排水站冰冻破坏原因分析及 抗冰冻设计方案研究 J 冰川冻土 ， 2 0 0 6 ， 2 8 ( 0 1 ) ： 1 3 6 1 40 3 王文殊 ， 张连辉， 刘丽 法库县排水站存在的问题及对策 J 农业科技与装备， 2 0 0 9 ( 0 1 ) ： 1 0 71 0 9 4 张紫红 ， 崔启 对新形势下排水站管理模式的探索 J 黑龙江水利科技 ， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 0 3 ) ： 1 7 81 7 9 5 石宝序 ， 马庆芳， 王学农 浅议排水站混凝土现场浇筑技 术 J 黑龙江水利科技 ， 1 9 9 9 ( 叭) ： 9 49 5 6 尹长青 ， 赵军， 李文军 三江平原小型排水站经济合理设 计探讨 J 黑龙江水利科技 ， 2 0 0 4， 3 2 ( 0 3 ) ： 6 0 一 1 2 7