引江濟淮工程派河口泵站設計

梁后兵

（安徽省水利水電勘測設計院 合肥 230088）

1 工程概況

派河口泵站樞紐[1,2]的主要功能為：將派河口泵站引水渠的來水通過泵站直接抽至派河，向北輸送；在派河口建節制閘控制；興建一座Ⅱ級船閘，確保2000t 級船舶能在巢湖與派河、乃至淮河之間運行。

派河起始于棗林崗及紫蓬山脈北麓，是巢湖的主要流入支流之一，總體流向為西北向東南，在入巢湖口段約3km 段流向基本為由西向東。派河還是合裕航道的一部分，合裕航道為合肥派河新港至裕溪河口的內河通江航道，全長131km。根據文件《防洪標準》（GB50201-94）及《合肥市城市總體規劃》（2005—2020 年）等，派河的左、右岸堤防洪標準設計為100 年一遇，堤防級別設計為1 級。

派河口泵站樞紐建筑物較多，需要一定的平面位置加以布局，方可使巢湖、泵站引水渠以及派河之間水系溝通、進出水流順暢、堤防封閉、建筑物之間及對外交通便利。從現場地形看，派河臨湖段左堤（以輸水方向為下游）背水側的農田是布置樞紐較為適宜的場地，地面高程在6.5m 左右。從地質勘探報告可以看出，建筑物都是坐落在1（輕、中粉質壤土，地基承載力為180kPa）、2（中細砂，地基承載力為200kPa）層上，因此，大部分地基處理時可以考慮不加固。所以，綜合地形、地質、交通、占地、經濟等多方面因素考慮，將派河口泵站樞紐布置在派河臨湖段左堤背水側的農田上。

派河口泵站樞紐主要由三大部分組成，分別為：泵站及進水閘[3]、派河節制閘[4]及船閘[5]、連接河道及兩岸堤防的建筑物。抽水站設計流量295m3/s；節制閘按派河100 年一遇設計洪水流量為1000m3/s確定；船閘為Ⅱ級2000t 級。根據各階段報告及審查意見確定，派河口泵站樞紐工程各建筑物級別如下：泵站和節制閘設計標準均為1 級，防洪標準均為百年一遇；船閘設計標準為Ⅱ級；導船、靠船建筑物設計標準為3 級；與樞紐擋水建筑物同軸線布置的閘首為1 級建筑物。

2 地質資料

派河口泵站樞紐處主要土層約10 層，分別為：中、重粉質壤土，輕粉質壤土，淤泥質重粉質壤土，重粉質壤土，輕、中粉質壤土，中細砂，輕、中粉質壤土，細砂，中、重粉質壤土夾細砂，含礫粘土。

派河口泵站樞紐位于泵站引水渠至派河的末端，樞紐布置南端起始于泵站引水渠線路樁號20+460、北端結束于終點樁號22+460，南北方向長約2km；自東端巢湖邊至西側派河向上游第一彎道處，東西方向長約2km。泵站進水側設一攔污閘，與泵站相距60m。

泵站攔污進水閘布置于派河泵站引渠末端，由閘室、兩岸連接建筑物、防滲排水設施、上游翼墻及公路橋等建筑物組成，其設計條件見表1。

表1 泵站攔污閘設計條件表

3 泵站設計

3.1 閘孔孔徑計算

攔污進水閘設計過閘流量為295m3/s，閘上設計水位4.1m，閘底檻高程-1.40m，過閘落差取0.10m。閘孔總凈寬按水閘設計規范（A.0.2-1）、（A.0.2-2）高淹沒度流公式計算，公式如下：

式中：

B0—閘孔總凈寬，m；

Q—過閘設計流量，m3/s；

H0—計入行近流速的堰上水頭，m；

hs—由堰頂算起的下游水深，m；

μ0—淹沒堰流的綜合流量系數。

按上式計算，在設計工況時B0＝33.5m。除按上述公式核算外，還需根據攔污進水閘清污方式，滿足過柵流速要求。因該閘為派河泵站攔污進水閘，閘前設置攔污柵，閘孔規模由過柵流速控制。考慮到本站采用機械清污，根據規范要求，過柵流速為0.6～1.0m3/s，過柵流速取0.8m3/s，考慮柵片阻水率為0.8。計算需要閘孔徑寬B0＝83.8m，閘孔總凈寬取84.5m，分13 孔，單孔凈寬6.5m。

3.2 站身內力計算

利用安徽省水利水電勘測設計院編制的DKJ（SG-28）程序進行結構應力計算。站身垂直水流向寬度28.8m，流道凈寬8.0m，共3 孔，邊墩、中墩均為1.2m。由于檢修閘段站身中間橫撐梁板少，因此計算斷面選取此斷面。計算工況：完建期，站身一側填土，另一側臨空考慮。計算斷面結構單位劃分簡圖見圖1。

圖1 站身計算單元劃分圖

邊荷載的作用范圍通常有兩種選擇方案：一種是與彈性地基梁長度相同，另一種是約等于1.2 倍的可壓縮層厚度。

選擇計算范圍：取1.0B；

邊荷載計算寬度：L邊=27.6m；

邊荷載大小：q邊=1.05×19×（12.6-5.55）=362.093kN/m。

計算結果彎矩圖如圖2 所示。

圖2 站身彎矩圖

4 結論

派河口泵站樞紐的主要功能：將派河口泵站引水渠的來水通過泵站直接抽至派河，向北輸送，是引江濟淮工程建設的重要環節和組成部分。通過對引江濟淮工程中派河口泵站場地進行地質勘探，分析了派河口泵站建設區域的地質條件與特征，為泵站樞紐的設計工作提供了依據，根據前期調研，利用安徽省水利水電勘測設計院編制的程序進行結構應力計算，防洪標準為設計100 年一遇■