景電二期工程主要建筑物溢流堰設計探討

摘 要：本文主要對景電二期工程主要建筑物中溢流堰改造設計進行探討，為后期工程中溢流堰的順利實施提供參考。

關鍵詞：景電二期;溢流堰;設計探討

一、溢流堰改造設計

多級泵站的級間配合是很復雜的，即使設計的非常合理，采取了可靠的協調級間配合措施，但由于水泵的磨損、氣蝕、運行管理不周、下游需水減少、泵站突然停電等原因，依然會出現級間配合不協調，引起前池水位變幅，特別是當某泵站發生事故停電停機，因它的上級泵站仍在正常運行，通過調度令其停機需要時間，常導致前池水位急劇上升，威脅泵站安全，故每個泵站必須修建泄水建筑物，確保泵房安全。景電灌區泵站一律在前池附近有泄水出路的渠道上修建溢流堰作為泵站事故泄水建筑物。設置泵站溢流堰后，就能限制前池、渠道中的水位上升在最高溢流水位以內，藉以保證泵站安全運行。本次實施方案涉及總干九只十三泵站、南干一至五泵站、七墩臺一泵站溢流堰，共計11座。

景電灌區泵站溢流堰的基本型式是利用渠道的一側渠堤作為溢流堰體，并用現澆混凝土護砌而成。根據各泵站溢流堰現有破損情況及運行現狀，初設對其改造分為大修加固和拆除重建兩種方案;對老化開裂不嚴重的進行補強加固，對位置不合理、沉陷、老化開裂嚴重的進行拆除重建。

大修加固溢流堰：九至十三泵站，南干一泵站至南干三泵站，共8座。主要加固方案為清除溢流堰表層剝蝕脫落的混凝土或漿砌石，清理干凈后，根據泵站改造后的流量重新計算的溢流堰體高度和寬度，進行補強加固。

拆除重建溢流堰：南干四泵站、南干五泵站、七墩臺一泵站，共3座。

（一）設計原則

景電二期泵站為多級泵站，在實際運行中受各種因素會發生級間流量不平衡的現象，設置泵站溢流堰能限制前池，渠道中的水位上升在最高溢流水位以內，保證泵站安全運行，是非常必要的，改造仍予以保留，并根據新的流量進行改造，對缺乏溢流堰的七墩臺一泵站予以增加。泵站溢流堰是根據以下幾點來設計：

（1）大修加固溢流堰應在原溢流堰基礎上進行，新建溢流堰盡可能靠近泵站前池并結合其他情況布置。

（2）為了減少泄渠工程量，需將新建溢流堰設在有一定泄水能力的洪水溝道附近，溢出水流應做消能防沖措施，防止沖刷其他建筑物和農田。

（3）為便于施工和渠道運行巡檢方便，溢流堰統一按寬頂堰設計，堰頂高程為溢流堰所在渠段加大水位以上5cm。

（4）在一般情況下，最高溢流水位取前池頂高程以下10～20cm，但有輸水渡槽、公路橋梁、暗渠、支口等建筑物在泵站附近時，應進行綜合考慮后予以確定。

（5）布置應結合兩側交通情況，相應設置和修復過水路面。

（二）方案布置

經過計算復核和布置，各泵站溢流改造主要布置為：

1.總干九至十三泵溢流堰

本次實施方案對灌區段總干九至十三泵站溢流堰仍采用加固方案。堰面鑿除后，采用0.5m 厚的 C25砼重新澆筑，過水路面采用0.2m 厚的 C25砼護面。

2.南干一泵站溢流堰

南干一泵站溢流堰處溝道由于下游已變成田地，無法泄流，擬調整至上游約1km 處（總干82#排渡下游側）。南干二泵站在原溢流堰對面增設溢流堰，南三泵站延長原溢流堰寬度。南一泵溢流堰在渠道右側，為寬頂堰，堰頂寬度26m，順溢流向厚度2m，以1∶2的陡坡與下游泄水渠銜接。

3.南干三泵站溢流堰

南干三泵站溢流堰改造后寬度30m，認為寬頂堰，順水向堰厚2m，通過1∶1.5的陡坡與過水路面銜接，過水路面寬度4m，下接1∶3的陡坡接入溝道。溝道兩岸各做50m 的護坡，防止洪水對渠道和溢流堰造成損壞。

4.南干四泵站

南干四泵站溢流堰位于渠道右岸，寬度15m，為寬頂堰，堰頂順水向長度1.5m，后接1m 的斜坡與過水路面銜接，路寬6m，其后為陡坡、收縮段和泄水渠。泄水渠寬4m，邊坡1∶1.5的梯形渠，順接原溝道。地基采用0.6m 厚砂碎石換基。

5.南干五泵站

南干五泵站溢流堰位于渠道左岸，寬度8m，為寬頂堰，堰頂順水向長度1.5m，后接2m 的斜坡與過水路面銜接，路寬6m，其后為陡坡、收縮段和泄水渠。泄水渠為底寬1m，邊坡1∶1.5的梯形渠，向東轉彎接原溝道。

6.七墩臺一泵站

七墩臺一泵站溢流堰位于南三支3#渡槽下游左岸，溢流堰寬度10m，為寬頂堰，堰頂順水向長度1.8m。溢流堰及泄水渠地基為第四系全系統風洪積重砂壤土。土層天然密度1.55g/cm3，屬具高壓縮性、強濕陷性的土。洪積碎石土，青灰色，由碎石和砂組成，結構松散，分選性差。砂壤土允許承載力0.10～0.12MPa。

二、水力機械設計

（一）總干泵站設備更換

總干八、十泵站各更換1臺大泵、1臺中泵和其對應的進出水閥門，總干九、十一、十二和十三泵站各更換1臺大泵、2臺中泵和其對應的進出水閥門，大泵的設計流量3.5m 3/s左右，中泵設計流量1.94m 3/s，揚程與原泵站水泵揚程保持基本一致。總干八至十三泵站各更換廠內起重設備和排水設備及八泵站、十泵站、十一泵站、十二泵站各增設1套外夾式超聲波流量計。

（二）南干泵站設備更換

南干一泵站更換4臺大泵4臺中泵和其對應的進出水閥門、廠內起重設備及排水設備。南干四泵站裝機6臺，南干五泵站裝機4臺，七墩臺一泵站裝機4臺。

（三）水泵進出水管道直徑及閥門選擇

根據閥門直徑的不同，水泵進水閥門選定為電動蝶閥，出口工作閥門為重錘式液控蝶閥。南干四、五泵站和七墩臺一泵進水管徑為φ600mm，出水管徑為φ500mm，總管管徑為φ1000 mm和φ800mm。總干八至十三泵站1200S-32G 泵進水管徑為φ1500mm，出水管徑為φ1300mm，900S-32G泵進水管徑為φ1200mm，出水管徑為φ1000mm。

（四）泵站起重設備及輔助系統設備

泵房起重設備，總干八至十三各泵站內最重起吊件為水泵整體，重約23t;南干四、五及七墩臺一泵站泵房排水設備設置各2臺自吸式排污泵。水力量測設置有水位、流量和壓力監測。

作者簡介：康虎天（1990-），男，甘肅武威人，助理工程師，主要從事水利工程項目管理及渠道維修管理工作。