枋洋鎮院前排澇工程設計要點研究

薛期穎

( 漳州市長泰區農田建設站，福建 漳州 363000)

排澇站的建設是關系到人民群眾生命財產安全的一項重要水利工程，在維護城鄉防洪排澇、保障民生、生態平衡等方面都發揮著重要作用。排澇站各項參數的合理設計是關系到河道防洪能力、安全經濟建設的重要前提。眾多的水利工作者在建設的過程中從未停止對排澇站的特征水位、水泵選型和水力設計等進行相關研究和改進[1]。文章在前人成果的基礎上，以長泰縣枋洋鎮赤嶺村排澇工程中院前排澇站設計為例進行研究。

1 工程概況

1.1 龍津溪概況

龍津溪屬福建省九龍江北溪的支流，起點位于泉州地區的佛耳山南側，途經安溪縣和長泰縣的多個鄉鎮?？偭饔蛎娣e924km2，河道總長度80km，平均坡降約5.5‰。臺風暴雨期間，普降大雨，龍津溪洪水快速上漲，院前洪澇水受龍津溪洪水位頂托影響，排泄不暢，輕而莊稼受淹，道路漫水、交通不暢，重則房屋進水，甚至長時間泡水，危及房屋和居民安全。因此經多方研究決定，在臨龍津溪側，且多方匯水的低洼處新建一排澇站，是可行和迫切的。

1.2 設計洪水

本項目位于龍津溪中游枋洋鎮的院前村，流域內沒有設立水文測站，無實測洪水資料。根據資料，本流域面積不足10km2，采用華東地區特小流域法以及推理公式法(一般適用于流域面積<200km2的小流域)確定設計洪水位，兩者計算結果基本一致。因此，本次設計采用福建省的推理公式法計算成果。暴雨推求小流域設計洪水時，采用上述所分析的短歷時設計暴雨，而產匯流參數，則根據福建省綜合概化后的沿海地區計算公式進行分析，計算成果如表1所示。

表1 院前排澇渠設計洪水成果表

1.3 排澇標準

長泰縣枋洋鎮院前均屬于一般農村，按一般縣城郊區農田排澇設計，院前排澇站選用10a一遇澇水、且24h暴雨和24h排完的排澇標準。

1.4 工程地質

擬建場地原始地貌屬沖洪積階地。經近期人工填土整平，地形較平緩，鉆孔孔口高程為71.49-77.02m(黃海高程)。對本工程影響較大的地層分別為素填土、粉質黏土和卵石層，下部為強風化和中風化花崗巖；其中，素填土主要為周圍山體開挖填筑的黏性土，含有少量粗顆粒；粉質黏土，可塑，含有少量石英顆粒；卵石，中密-密實[2-4]。

2 排澇站設計參數

2.1 排澇水閘計算

為充分利用排澇水閘自排機會，減少排澇站電力抽排工作時間，根據當地設計經驗，水閘規模一般按10-20cm過閘水頭能排洪峰確定，本次設計水閘按以下原則確定水閘規模：閘底高程與河底基本一致，在淹沒出流情況下，按澇區達到最高內澇水位時，保持10cm過閘水頭能排除設計標準最大澇水流量來確定水閘規模。經計算，院前排澇站水閘工程規模為：排水范圍2.47km2、排澇標準10%、設計流量47.7m3/s、閘門底高程68.5m、閘門尺寸2×5m(孔數×寬)。

2.2 排澇泵站計算

根據院前設計澇水過程線和龍津溪設計洪水位過程線，進行逐時段水量平衡的蓄排澇計算，按“削平法”計算10a一遇澇水24h暴雨、24h排完的排澇標準，確定院前排澇泵站設計排水流量，其中，特征水位如表2所示。起調水位為70.00m、抽水流量5.4m3/s、最高內澇水位72.70m。

表2 院前排澇泵站特征水位

3 排澇站設計方案

3.1 水泵選型

由于該泵站為排澇泵站，具體工作小時數較少，故不用設置備用水泵。若機組一旦出現問題，仍會對防洪排澇造成不良影響，所以綜合考慮以上各個因素，本泵站綜合確定采用常規立式軸流泵組。綜合泵站的總體布置以及考慮安裝、檢修、運行調度等因素，設計方案選用泵站裝設2臺立式軸流泵，各項參數如表3所示。水泵安裝高程即葉輪中心線高程應滿空蝕性能和進出水流道上緣淹沒深度的要求，以避免葉片空蝕、運行時出現夾氣漩渦導致水泵振動等有害現象。根據泵站的布置及泵組結構尺寸，水泵葉輪中心高程取為69.15m，在最低運行水位以下0.85m，可以滿足水泵的空蝕要求。

表3 設計泵站水泵參數

3.2 消力池設計

排澇閘聯合院前泵站統一運行，設計流量為47.6m3/s。水閘消力池的設計包括深度、長度、底板厚度計算和海漫長度復核確定。

1)消力池深度計算：

(1)

(2)

(3)

(4)

2)消力池長度計算：

Lsi=Lsp+βLi

(5)

(6)

3)消力池底板厚度計算：

抗沖厚度：

(7)

抗浮厚度：

(8)

4)海漫長度復核：

(9)

限于篇幅，上述公式各參數的物理意義及單位見文獻，經計算水閘消能防沖設施主要尺寸為：消力池長2.4+10m、池深0.6m、底板厚0.5m。

3.3 泵站設計

排澇泵站由前池、進水池、主廠房、副廠房、出水管道、出水池、攔污柵等建筑物組成。排澇站內裝設2臺900ZLBc-125/0°軸流泵，設計總抽排流量為5.40m3/s，每臺水泵抽排流量為2.70m3/s、電機功率130kW，主廠房平面尺寸為8.2m×6.9m(長×寬)，為鋼筋混凝土結構。主廠房入口布置2孔凈寬3.2m的水閘段，水閘段尺寸為8.2m×3.8m×6.5m(寬×長×深)，布置攔污細柵和檢修閘門，泵站平面布置如圖1所示。

圖1 泵站平面布置圖

泵站的穩定性安全系數關系到泵站在施工和運行期間的安全性，并且滿足各種可能工況下的要求。經過對主泵房的抗滑和抗浮穩定性安全系數計算，得到各種工況下的安全系數均大于《泵站設計規范》(GB/T50265-2010)中規定的安全系數，結果如表4所示；泵站地基應力的計算結果如表5所示。

表5 主泵房基底壓力計算成果表

4 結 語

長泰縣枋洋鎮赤嶺村排澇工程中院前排澇站設計方案采用了2臺900ZLB-125立式軸流泵，有效消除了區域內可能發生的洪澇災害隱患，同時也解決了蓄水、渠道淤積、水污染應急事件等多功能問題。文章通過對前排澇站的設計洪(澇)水計算、水閘和泵站計算、水泵的選型、水閘和排澇泵站設計、排澇站的工程布置進行了詳細的設計，為相似區域及功能需求相近的工程提供參考。