以反修排灌站項目為例探討排灌站工程設計要點

孫文龍

(遼寧省大石橋市建一水利服務站，遼寧 大石橋 115100)

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以反修排灌站項目為例探討排灌站工程設計要點

孫文龍

(遼寧省大石橋市建一水利服務站，遼寧 大石橋 115100)

排灌站工程是我國防治洪澇災害和發展農業的重要工程，文章基于反修排灌站的實際情況，從排灌站的灌溉水位、排澇水位等水位特征，主泵的選擇、泵房尺寸設計，及主要控制高程、排灌站的布置幾個方面分析排灌站工程的設計要點，可為類似工程提供參考。

反修排灌站；水位；工程設計

隨著工農業的迅速發展，人們越來越重視對資源的維護和自然災害的防治。洪澇災害是重要的防治對象，一直以來排澇泵站是直接、有效的防治方法[1-2]。與此同時，根據工農業的需要，排澇泵站的灌溉功能也十分重要。為滿足防治以及灌溉需求，我國十分重視泵站的設計，如今泵站的設計均要具備灌溉和排澇的雙重功能。

1　反修排灌站概況

反修排灌站位于大石橋市旗口鎮北部勞動河東岸21+185處。始建于1973年，安裝4臺900 ZLB2.0-5.4型水泵、5臺28ZLB-70型水泵，總裝機容量1395 kW，原站設計流量10.8 m3/s，設計灌溉面積0.187萬hm2，排澇面積28.42 km2。

2　存在的問題

反修排灌站始建時因冬季施工條件差，無有效防凍措施，工程質量差。泵站基礎出現管涌破壞，底板被掏空、破損、裂縫，右側地基發生不均勻沉陷，站體傾斜，已不能滿足規范安全運行要求。

電機層混凝土結構老化現象十分嚴重，大面積剝落和開裂，碳化、鋼筋嚴重銹蝕，裂縫開度過大，基礎邊墻砌石脫落，泵房房頂漏水，房內潮濕，通風不良，沒有副廠房、檢修間。

出水口右側翼墻裂縫、破損，閘墩露筋，凍融破壞嚴重，進口非單流道水流條件紊亂。主機組、主電機、電氣設備、金屬結構、壓力管道老化、損壞嚴重，水泵綜合裝置效率低下，不滿足規范要求，電機噪音大，部件老化，銹蝕嚴重，傳動裝置扭曲，機泵不同心，閘門變形嚴重已無法使用，無計算機監控系統。配電設備老化嚴重，運用不安全，經常出現故障停車，影響泵站運行。

3　反修排灌站重建工程設計要點

反修排灌站工程設計步驟主要為前期的設計規模確定、特征水位確定，在此基礎上配置合適的主泵，并計算泵房尺寸及主要控制高程，最后進行合理布置。

3.1設計規模的確定

通常情況下排灌站的功能主要有灌溉和排澇，因此排灌站的設計參數要包含排澇和灌溉，泵站流量包含灌溉流量和排澇流量[3-4]。灌溉流量需根據灌溉面積、灌水率等進行確定，排澇流量則根據當地的排澇標準、排澇面積計算確定[5]。排澇和灌溉不同工況下，進、出水池特征水位有所不同。總之，排灌站的工程設計須同時滿足灌溉和排澇需求。

3.2進、出水池特征水位的確定

進、出水池水位的確定是排澇和灌溉的重點。以反修排灌站為例，原站設計灌溉面積0.187萬hm2，排澇面積28.42 km2.，本區洪澇主要由暴雨造成，該站位于勞動河左岸，經復核計算反修站設計流量Q灌=4.9 m3/s，Q排=10.8 m3/s，確定反修排灌站改造規模采用設計流量10.8 m3/s。

(1)前池特征水位確定

反修排灌站位于勞動河上，前池特征水位采用高水位2.77 m，設計水位1.51 m，低水位1.21 m。

(2)站體排水設計

邊遠處低洼地地面高程1.7 m (排漬深度h漬=0.5 m) ，排水干溝長2600 m，排水支溝長1400 m，排水斗溝長400 m。各級溝道設計比降i干=1/7000，i支=1/5000，i斗=1/2000。橋1座，過橋損失0.05 m。經計算排水位為0.29 m。灌期排水水位-0.06 m；灌期設計水位1.36 m，灌期最低運行水位1.06 m 。

(3)出水池水位確定

根據邊遠代表地面高程，加上田間灌水層深度，加上各級渠道的設計比降乘以各級渠道的長度，再加上經過渠道內的各種建筑物的水頭損失，即得渠首設計灌溉水位。代表地面高程h地=4.2 m，田間灌水層深度：h田=0.10 m，干渠長2600 m，支渠長1400 m，斗渠長500 m。各級渠道設計比降i干=1/7000，i支=1/5000，i斗=1/2500。經過渠道內建筑物的水頭損失，過閘損失0.15 m，過橋損失0.05 m，涵0.15 m，建筑物數量：橋2座、閘1座。

經推求渠首灌溉設計水位為5.75 m。最低運行水位為該站最小流量所對應的水位4.0 m。排水設計水位：本站排水采用機排至出水池，然后經站體回水洞自排至河道，根據勞動河汛期水位2.77 m，確定出水池排水設計水位H排=3.9 m。

反修排灌站最終確定進、出水池特征水位見表1。

表1　反修排灌站水位

注：地面高程1.7 m

3.3主泵的配置

根據設計流量10.8 m3/s，設計揚程5.68 m，選用900ZLB-70型水泵7臺，安裝角度+4°，轉速480 r/min，單機流量2.34 m3/s，配用JSL-14-12電機7臺，配用功率180 kW。反修站工況設計及校核情況見表2。

表2　　反修站工況設計及校核情況

3.4泵房尺寸及主要控制高程的確定

泵房尺寸的確定是指站體經整體布置后泵站的長度、寬度和高度。控制泵房主要尺寸和高程符合建筑統一模數制，才能使為使泵房達到標準化。反修站的泵房長9.3m，寬26.2 m，機組中心距3.6 m，泵房分二層，下層為水泵層，上層為電機層。由900ZLB-70型軸流泵樣本查得，喇叭口的懸空高度h懸為0.75 m，喇叭口至葉輪中心線的垂直距離a為0.468 m，葉輪中心線至最低水位0.69 m，喇叭口至水泵梁頂部的高度b為1.44 m，進水池的最低運行水位為1.06 m，因此推算出機房各部的高程。

3.5整體布置

站提體的整體布置需根據實際的地形、水流、供電能力等條件，綜合設計要求，機組形式等，合理布局。站體的總體布置包括進、出水池、變電站、泵房等建筑物。

反修站拆除重建需安裝900 ZLB-70型水泵7臺。反修排灌站上、下游延軸線總長74.4 m(順水流)，泵室段長9.3 m，寬26.2 m，分為7孔，每孔凈寬3.2 m，采用鑄鐵閘門7×5 t雙吊點手、電兩用螺桿啟閉機。泵室采用墩墻式濕室型結構，底板厚0.7 m，底板頂面高程-2.5 m，水泵層高程為-0.3 m，層高為4.1 m，電機層高程為4.5 m，層高為7.7 m。

進、出水池的布置是站體整體設計的重中之重，進、出水池的有地下式和開敞式兩種，具體布置形式須根據場地的地理性質、水位特征、地坪高程等地理條件確定。反修站進出水池布置：前池長10.0 m，進口處凈寬24.8 m，底板厚0.7 m，底板高程-2.5 m抬至-2.0 m，側墻高程5.20 m。出水池與泵室采用分體式結構，池長22 m，寬度由凈24.8 m漸變至14 m，底板厚0.6 m，底板高程由2.5 m抬至3.0 m，兩側翼墻高程為6.2 m，下游護砌段為18 m(其中漿砌石10 m，干砌石8 m)。

4　結　語

排灌站對我國農業的發展起到十分重要的作用，排灌站的設計功能與排灌站所在地的灌溉能力、排洪能力息息相關。反修排灌站的設計：(1)經過確定特征水位配置機型，提高灌溉的科學性和精確度，同時可有效防洪，確保反修站正常安全運營。(2)本次灌溉工程設計結合國內常規灌溉方法，每一步的設計均經過實際測量分析，確保重建各項工程設計符合標準，保證站體設計的質量。(3)泵房安全系數分析有利于反修站的遠期使用，設計結構更加輕巧、安全，確保反修站長期內能夠正常運營。

[1]段雪瑩,阮建飛,于野. 關于中小型排灌站設計的幾點經驗[J]. 水利水電工程設計,2015(4):22-24.

[2]田作佳. 中小型排灌站自動監控系統設計與實現[J]. 水利規劃與設計,2014(5):70-73,92.

[3]何俊,陳送財. 水利工程深基坑排水方案設計與試驗[J]. 水電能源科學,2013(1):89-91.

[4]劉安慶. 淺談茨淮新河沿岸中小型排灌站設計與施工經驗[J]. 治淮,2013(10):39-40.

[5]宋才仁旦. 淺談農田水利建設中灌渠整治設計的優化建議[J]. 科技風,2013(20):116.

孫文龍(1981-)，男，工程師，主要從事農村水利工程建設管理方面的工作。

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2096-0506(2016)09-0072-02