斜拉強排泵站在光榮灌區排水應用

邢德龍，孫艷坤，吳 華

(齊齊哈爾市水利勘測設計研究院有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 工程簡介

泰來縣寧姜鄉光榮村位于嫩江右岸，距離泰來縣城45km，光榮村壩外地位于嫩江行洪區內，面積566.67hm2，均為水田。該處的嫩江堤防為兩棵農場堤與光榮至沿江堤之間的高地段，由于歷史原因，當地農民已在水田外圍修建了民堤，并且通過泵站提取嫩江水對水田進行灌溉。但是該水田沒有排水工程，因此設計建設一座簡易排水泵站，將水田排水通過排水泵站排入嫩江，以解決光榮灌區的排水問題。

2 泵站選址

強排站的修建是為了把光榮灌區水田排水排入嫩江，本著排水泵站站址宜選擇在排水區地勢低洼、能匯集排水渠澇水，且靠近承泄區的地點原則。泵站選址在現狀水田排水匯入的天然矩形坑塘，坑塘沒有排水出口，本次設計簡易泵站將坑塘中水跨過民堤，排入嫩江，天然坑塘具有一定的蓄水調節能力，便于運行管理。根據實測地形圖，坑塘西北端較深，而且北端出入場地比較方便，邊坡較緩，適合工程布置，所以設計將泵站位置選于該處[1]。

3 泵站規模

3.1 設計流量

泰來縣寧江鄉光榮灌區面積為566.67hm2，根據排水面積以及排水模數計算強排站設計排水流量。該地區水田p=20%排水模數為0.054(m3/s.km2)。由此計算出泵站排水流量為Q20%=0.31m3/s。

3.2 設計揚程

1)設計凈揚程

H設計=出水池設計水位-進水池設計水位

2)平均凈揚程

(1)

式中：H為加權平均凈揚程，m；Hi為第i時段泵站進、出水池運行水位差，m；Qi為第i時段泵站提水流量，m3/s；ti為第i時段歷時，d。

3)最高凈揚程

Hmax=出水池最高運行水位-進水池最低運行水位

4)最低凈揚程

Hmin=出水池最低運行水位-進水池最高運行水位

4 泵站選擇

斜拉泵站較傳統形式泵站相比具有噪音小、安裝檢修方便、運行可靠、無需潤滑和冷卻、土建投資省、便于拆卸等優點。由于泵站所在堤防為民堤，不適合修建永久建筑物，且本工程為小額扶貧工程，為充分發揮扶貧資金作用，選擇排水泵站形式為斜拉泵站，考慮非運行期便于拆卸，選用潛水泵2臺(重量輕、便于拆卸)。潛水泵根據泵站設計流量和揚程選型，單臺潛水泵設選用計流量為600m3/h，揚程為10m，配套電機功率30kW/臺[2]。

圖1 光榮壩外強排站平面布置圖

以上凈揚程加上管路損失既得相應設計揚程。

表1 泵站特征揚程統計表 m

5 工程布置

泵站由進口護砌、進水池、斜拉泵軌道、管道、出水池、簡易泵房和下游溝道。

1)進口護砌：

引渠為梯形斷面，為混凝土護砌結構，預制混凝土板尺寸為50*75*12cm，下鋪砂礫石墊層和無紡布一層。引渠護砌長5m，渠底寬4m，邊坡1∶2，頂高程為地面高程。

2)前池：

底寬為4m，順水流方向長4m，為混凝土護砌結構。預制混凝土板50*75*15cm，下鋪礫石墊層和無紡布一層。底坡1∶4。

3)進水池：

為長方形，順水流方向長5m，垂直水流方向寬4m。進水池底采用鋼筋混凝土結構，底板厚0.7m，底板設排水孔。邊坡采用混凝土護砌結構，邊坡坡比1∶2，預制混凝土板50*75*12cm，下鋪砂礫石和無紡布。

4)斜拉泵軌道：

斜拉泵軌道安裝在民堤的背水側，坡比為1∶3，軌道基礎采用鋼架結構，鋼架錨固在現澆鋼筋混凝土護坡坡面上。單條軌道長度為20m。共4條軌道。軌道下鋼筋混凝土護砌寬度為4m，厚度為0.2m，板下設砂礫石墊層0.2m，無紡布一層。鋼筋混凝土護砌兩側為預制混凝土板護砌，預制混凝土板尺寸為50×75×12cm，板下鋪砂礫石厚0.1m，無紡布一層。

5)簡易泵房：

軌道頂修建一處寬度為7.3m的平臺，平臺高程為135.07m，平臺上修建一座彩鋼房，用于安裝電控設備以及卷揚機，泵房面積為20m2。泵房設兩個卷簾門，水泵可以出入泵房。

6)管道及支架：

管道采用鋼管，DN=0.25m，δ=10mm。管道沿民堤橫斷面鋪設，越過堤頂后至出水池結束，單管總長度為 59.1 m，共2根，平行布置，管軸間距1.8m。坡上鋼管下設鋼支架，采用角鋼焊接而成，鋼支架錨固在坡面混凝土板上。

7)出水池：

出水池為鋼筋混凝土U型槽結構，共分兩節，第一節長度為5m，底板厚0.8m，寬度為4m，邊墻凈高1.7m，第二節長度為3.5m，底板厚0.8m，邊墻凈高1.7-1.2m，寬度為4-3m。底板均設排水孔。

8)下游溝道：

出水池下游溝道長度12m，采用格賓石籠護砌，石籠厚30cm，下設10cm砂礫石墊層，無紡布一層。溝道末端設防沖齒槽。

9)鎮墩及管基礎：

管道轉彎處設鋼筋混凝土鎮墩，共設4處，采用倒T型擋土墻形式，寬度為4m，厚0.4m。埋入堤身的鋼管下設鋼筋混凝土基礎，基礎底板厚0.3m，共2段，總長度為14.6m[3]。

圖2 斜拉泵站結構布置圖

6 結 語

泵站選址的天然坑塘具有一定的蓄水調節能力，需要排水運行時，將排水泵沿著軌道放下，放到與排水管耦合處，自動耦合，水泵工作。排水結束后，將排水泵沿著軌道升起，進入泵房。當年排水任務完成后，水泵和卷揚機等設備可以運回村里妥善保管，因此本工程便于運行管理。同時本工程為整個灌區的后續發展奠定了物質基礎，由于項目區水利條件的改善，糧食產量增加，農民收入增加，負擔相對減輕，從而加快項目區農民早日脫貧致富小康的步伐，從真正意義上發揮國家扶貧資金的作用，是一項民心工程。