錦西灌區(qū)渠首泵站布置形式優(yōu)化比選淺析

任思飛

(北大荒建設(shè)集團(tuán)有限公司直屬三公司，哈爾濱 150000)

1 工程概況

錦西灌區(qū)位于富錦市西部，行政區(qū)隸屬于富錦市錦山鎮(zhèn)、頭林鎮(zhèn)、上街基鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為E131°30′-132°37′，N46°48′-47°14′。灌區(qū)北靠松花江，東至幸福灌區(qū)與富錦支河下段；南至外七星河與友誼農(nóng)場相望，西與二九一農(nóng)場和紅衛(wèi)灌區(qū)相鄰。

項目區(qū)內(nèi)除有別拉音山等低山丘陵外，均為廣闊的平原區(qū)，地勢低平，耕地連片。大地形呈西高、東低，北高、南低，地面坡降 1/8000-1/12000，平原區(qū)地面高程在 56.0-65.0m 之間。

錦西灌區(qū)設(shè)計灌溉面積 110 萬畝。灌區(qū)工程由渠首水源泵站和灌區(qū)輸配水工程及 6 座排水泵站組成。

錦西灌區(qū)以松花江干流為主要水源，富錦市錦西灌區(qū)渠首灌溉泵站位于現(xiàn)有的宏偉村下游7.0km處，地面高程60-62m，地貌單元為松花江漫灘；站后接新建總干渠。

錦西灌區(qū)渠首泵站總體布置由引水渠道、防洪閘、攔污柵段、進(jìn)水池段、進(jìn)口閘門段、主廠房(副廠房)、出水池等組成。

2 渠首泵站布置形式簡述

因渠首泵站機(jī)組功率較大，結(jié)合渠首泵站站址選擇成果，依據(jù)泵站布置原則進(jìn)一步對泵站布置形式進(jìn)行優(yōu)化比選。

優(yōu)化比選方案為：方案1防洪閘與泵房結(jié)合布置方案和方案2防洪閘與泵房分離布置方案。

方案1：防洪閘結(jié)合布置

1)引水渠道：引渠位置與從松花江主河道取水，結(jié)合《錦西渠首泵站取水影響數(shù)學(xué)模型計算分析》模型試驗分析成果，引渠軸線與河道水流方向成60°夾角布置，結(jié)合防洪閘過流要求和泵房機(jī)組進(jìn)口寬度確定引渠底寬40.0m；結(jié)合模型試驗流速控制要求僅對邊坡進(jìn)行防護(hù)。

2)堤防交通段：結(jié)合對設(shè)備臺數(shù)優(yōu)化、金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)要求將攔污柵橋與泵房分開布置，泵房布置于堤防背水側(cè)不參與松花江防洪，引渠后與泵站堤防交通段銜接，交通橋采用4跨單跨10m的預(yù)制鋼筋混凝土交通橋與堤防連接，橋后接攔污柵前連接段。

3)攔污柵段：堤防交通段后與攔污柵段之間布置采用扶壁式擋土墻和鋼筋混凝土底板形式；該段設(shè)置8道通柵；采用清淤抓斗清淤，同時為便于進(jìn)水池檢修，設(shè)置8扇檢修門與攔污柵同槽；攔污柵段后進(jìn)水池段以1∶4.0底坡與廠區(qū)交通段連接，進(jìn)水池段采用扶壁式擋土墻和100cm厚鋼筋混凝土底板鋪裝。堤防交通段堤后擋土墻頂高程65.00m，高出部分采用堤防交通段參與擋水。

4)廠區(qū)交通段：攔污柵段后進(jìn)水池與泵房前廠區(qū)交通段連接，進(jìn)水池布置采用扶壁式擋土墻和鋼筋混凝土底板型式；泵房閘室段設(shè)6扇攔污柵(兼做檢修門槽使用)；閘門設(shè)置6道液壓工作閘門。

5)泵房：泵房采用塊基型泵房，結(jié)構(gòu)為整體式板墻結(jié)構(gòu)，泵房內(nèi)從上至下分別為：電機(jī)層、水泵層、吸水池層，泵房內(nèi)安裝6臺立式混流泵，進(jìn)口采用肘型進(jìn)水流道，主廠房內(nèi)水泵呈“一”字型布置；主廠房內(nèi)設(shè)電動雙梁橋式起重機(jī)1臺，副廠房位于主廠房的下游側(cè)，為單層布置，主要電氣設(shè)備布置于主廠房電機(jī)層和副廠房內(nèi)。水泵出口后接出水池。

6)出水池：水泵出口采用駝峰式出水流道，后接出水池。泵站出水池溢流段長10m；寬53.70m，出水池與干渠銜接漸變段長60m。

7)泵站廠區(qū)：廠區(qū)高程64.30m，不再單獨設(shè)置進(jìn)場交通，廠區(qū)內(nèi)交通通過堤防交通兩側(cè)堤防與廠區(qū)交通段連接，為便于運行管理廠區(qū)設(shè)置道路(位于出水池連接段)與總干渠渠頂?shù)缆愤B接，路面寬5.0m。

方案2：防洪閘分離布置

1)引水渠道：同結(jié)合布置一致。在此不再贅述。

2)防洪閘：本次設(shè)計對設(shè)備臺數(shù)優(yōu)化、結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)要求將攔污柵橋與泵房分開布置，泵房布置于堤防背水側(cè)不參與松花江防洪，引渠后與泵站防洪閘銜接，閘后接攔污柵前連接段。

3)攔污柵段：同結(jié)合布置基本一致。在此不再贅述。

4)泵房進(jìn)口段：攔污柵段后進(jìn)水池與泵房前閘室段連接，進(jìn)水池布置采用扶壁式擋土墻和鋼筋混凝土底板形式；進(jìn)水池斜坡段長24.68m(水平長度)，泵房閘室段設(shè)6扇攔污柵；閘門設(shè)置6道檢修閘門。

5)泵房：同結(jié)合布置基本一致。在此不再贅述。

6)出水池：同結(jié)合布置基本一致。在此不再贅述。

7)泵站廠區(qū)：廠區(qū)設(shè)置交通與錦西堤防連接，路面寬5.0m，縱坡5%；堤后廠內(nèi)高程64.30m；廠內(nèi)交通布置于廠區(qū)交通段，橋?qū)?.5m，泵房出口處設(shè)計4.0m寬檢修平臺；同時為便于運行管理廠區(qū)設(shè)置連接道路與總干渠渠頂?shù)缆愤B接。

3 方案優(yōu)缺點淺析

3.1 方案1

優(yōu)點：通過堤防交通段與泵站廠區(qū)分離布置，泵房主體施工不受松花江洪水期影響，為泵房主體施工保證了時間，泵房管理范圍與堤防分離，利于泵站獨立運行管理和維護(hù)。因堤防未設(shè)置防洪閘主體工程投資優(yōu)于設(shè)置防洪閘方案；攔污柵段增設(shè)檢修閘門滿足進(jìn)水池段出現(xiàn)險情時閘門關(guān)閉處理險情。

缺點：為方便堤防交通與泵房交通銜接，堤防交通段與泵房距離大，投資較大，因堤防交通段未設(shè)置防洪閘，在洪水期間防洪影響大，該段長期處于水中，如出現(xiàn)安全隱患、抗洪搶險難度增大；同時非運行期間冬季江水位較低，灘地處水面均結(jié)成冰，冰凍問題對堤防交通段、攔污柵段擋墻、攔污柵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定影響較大，當(dāng)發(fā)生險情時無閘門擋水。

3.2 方案2

優(yōu)點：通過防洪閘與泵房主體分離布置，泵房主體施工不受松花江洪水期影響，為泵房主體施工保證了時間，同時降低了泵站本身的防洪壓力，泵房管理范圍與堤防分離，利于泵站獨立運行管理和維護(hù)。泵房前連接段擋墻高度降低至65.00m，降低了混凝土和鋼筋用量，利于擋墻穩(wěn)定。

缺點：冬季期間防洪閘閘門需采取人工清冰措施。

以上二個方案施工總工期一樣；防洪閘分離布置方案與防洪閘結(jié)合布置方案圍堰都只需經(jīng)歷秋汛或春汛，泵站主體施工度汛可在堤防保護(hù)下施工，二個方案度汛難度基本相當(dāng)。二個方案圍堰、防滲及基坑排水投資基本相當(dāng)。

4 結(jié) 論

通過方案比選，方案2(防洪閘分離布置)投資優(yōu)于方案1(防洪閘結(jié)合布置)，防洪閘與泵房主體分離布置，外部交通與廠區(qū)各自獨立，更便于運行管理，保證了泵房部位施工、運行管理和維護(hù)不受外江水位影響，考慮到防洪閘解決了泵房及廠區(qū)的防洪要求，結(jié)合機(jī)組布置為減少廠區(qū)回填方量、減少投資，因此確定采用方案2(防洪閘分離布置)作為選定方案。