排涝站泵站设计报告.docx
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排涝站泵站设计报告
扬中市向阳河泵站拆建工程
初步设计报告
镇江市工程勘测设计研究院
甲级设计证书编号A132009044
二○一二年三月
工程名称：
扬中市向阳河泵站拆建工程
设计编号：
2007012
设计阶段：
初步设计
主要编制人员名单
批准：
洪涛
核定：
高华峰叶敬尧
审查：
徐骏
项目负责人：
王国栋蒋红樱
工程水文：
钱国山高焕芝
工程地质：
钱进赵道双
水工结构：
王国栋朱晓红
机电设备：
蒋红樱王瑞雪
金属结构：
刘凯贤李丽
建筑结构：
仲济波王翔
工程概算：
王文琴陈正华
附件一：
扬中市向阳河泵站拆建工程投资概算
附件二：
扬中市向阳河泵站拆建工程初步设计图纸
1综合说明
1.1概述
向阳河泵站位于扬中市市区向阳河北端，建于1976年，设计流量4.8m3/s。
安装32寸轴流泵4台，配80千瓦电动机2台和6135柴油机2台。
2004年实施机改电，将两台6135柴油机改为80千瓦电动机。
由于该站建设标准偏低，经过近30多年的运行，泵站损坏严重，机电设备老化，经安全鉴定为四类站，需要拆除重建。
受扬中市水利农机局委托，我院于2012年4月开展了向阳河泵站拆建工程的初步设计工作，于2012年5月编制完成了《扬中市向阳河泵站拆建工程初步设计报告》。
1.2编制依据
1.2.1初设编制依据
1.《灌溉排水工程项目初步设计报告编制规程》（SL533－2011）；
2.《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99）；
3.《防洪标准》（GB50201－1994）；
4.《泵站设计规范》（GB50265－2010）；
5.《堤防工程设计规范》（GB50286－98）；
6.《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）；
7．《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
8.《水利水电枢纽工程等级划分和洪水标准》（SL252-2000）
9.其它相关规范、规程。
1.2.2基础资料
1.镇江市长江测绘研究院2007年08月测量的比例尺为1/500的地形图；
2.镇江市工程勘测设计研究院勘探中心2007年08月编制的《扬中市向阳河泵站工程地质勘探报告》；
1.3工程概况
1.3.1工程位置及自然概况
扬中市位于江苏省镇江市东北部长江之中，系长江冲积沙洲，东北为长江主航道，与邗江、江都、泰兴诸市隔江相望；西南为长江支流，与大港、丹阳、武进等地依水相邻。
市境跨越东经119°42′～119°58′、北纬32°00′～32°19′。
全市总面积330km2，人口27.5495万。
市内地表水系发达，河流成网，沟塘密布。
拆建工程位于三茅街道北部。
向阳河北临长江主水道，南邻城中主干河道何家支港，周边水系发达，经常受到外江潮汐、洪水和内河水系涝水的影响。
向阳河现状受益地区人口为6694人，分布在兴阳及裕星两个村，总面积为8741亩，其中农田耕地面积为3905亩。
区域内经济较为发达，工业主要为桥架、母线、开关柜及锁业。
现状工业用水量为2万m3/年，用水量增长预测最高需要5万m3/年。
图1－1镇江扬中市区域位置图
1.3.2工程气象、水文概况
长江扬中河段，属于感潮河段，每日涨落两次，最大潮差不足2.0m，最小潮差不足0.1m，平均潮差在1.0m左右。
大通站已有记载最大流量92600m3/s（1954年8月17日），最小流量4260m3/s。
多年平均流量29300m3/s，最大流速2m/s，最小流速0.5m/s。
长江扬中河段，长江主航道与夹江的流量比约9:
1，夹江水位一般比长江主航道高0.2m左右，上洲新坝和下洲西来桥镇的长江水位一般相差0.2～0.5m，历史最高洪水位8.04m（吴淞高程，下同），平均洪水位5.3m，最低枯水位1.13m。
每年5～9月份为汛期，长江水位高潮一般为4.5～6.5m，低潮为4～5m；10月至次年4月份为枯水期，长江水位高潮一般为2.5～4.4m，低潮为2～3.5m，扬中防汛设防水位6m，警戒水位6.5m。
向阳河为1957年实施农田基本建设规划开挖的骨干排水河道，全长4.2km，担负着该流域5.83km2的排涝任务。
向阳河河道现状标准断面：
河底宽3m，河底高程1.5m，边坡1:
2.5，堤顶宽4m，堤顶高程5m，依据《扬中市水系建设规划（2011年11月）》，向阳河的规划设计水位4.00m，最高水位4.80m，最低水位3.70m。
河道将按照底高程1.0m，河口宽度20m的标准进行疏浚拓宽。
1.3.3工程地质概况
勘察场地地貌单元为长江河漫滩，场地浅部为低承载力高压缩性的软弱土层，场地工程地质条件差。
场地土类型为软弱场地土。
第①层填土工程力学性较差，第②层土为低承载力高压缩性，工程力学性质差；第③层砂土，松散-稍密，工程力学性质一般。
第④层砂土，稍密-中密，工程力学性质较好。
土的渗透性按《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99附录J岩土渗透性等级分级为：
②层土为微透水性，土的渗透变形类型为流土型；③、④层砂土为弱透水性。
土的渗透变形类型为管涌型。
根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，该区地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度为0.10g，相应地震烈度为7度。
1.4工程任务和建设必要性
本工程的主要任务是以排涝为主，兼顾农业灌溉、冬季补水与工业供水，同时结合城区防洪、生态环境等方面的要求，确定其建设规模、工程布局和项目建设。
通过拆建向阳河泵站，来优化周边区域内现有的引、排系统。
改建后的向阳河泵站平时可以利用潮差直接从长江引水，实现对河道的生态换水；遇大雨时，涝水经向阳河泵站抽排直入长江，从而改变现状河道遇涝排水不畅的被动局面。
该工程的实施使该区域的引水保证率提高到85%，排涝标准达到二十年一遇，实现了能引、能排、管理、调度灵活的目标，为建成一个风景优美的现代化城区，实现区域水资源可持续利用和国民经济可持续发展提供了有力保证。
1.5工程规模和防洪标准
根据《扬中市水系规划》（2011年11月），圩内排涝标准为20年一遇，泵站设计排涝流量为8m3/s；。
根据《扬中市城市排水规划（1996～2010年）》和《扬中市水系建设规划》，确定引水保证率85%。
设计引、提水流量为4m3/s。
防洪标准：
根据苏水计[1997]210号文穿堤涵洞及涵洞闸首按“长流规”洪（潮）水位（不考虑台风影响）设计，100年一遇洪（潮）水位校核。
根据《防洪标准》（GB50201—94）堤后式泵站按20年一遇洪水重现期设计，并结合历史最高潮位综合考虑。
根据苏水计[1997]210号文，穿堤涵洞工程等别为Ⅱ等，建筑物等级为2级；根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《泵站设计规范》（GB50265-2010）,堤后式泵站工程等别为Ⅳ等，泵房、前池、进出水池和变电设施等主要建筑物等级为4级。
翼墙等次要建筑物和施工围堰等临时建筑物等级为5级；地震设计烈度为70。
1.6工程设计
1、工程布置
本次工程采用堤后式泵站正向进水正向出水的布置形式。
由南往北分别布置前池、进水池、泵房、出水池、穿堤涵洞、涵闸、消力池等建筑物。
泵房采用干室结构。
泵室顺水流长13.4m，垂直水流总宽16m，泵室底板顶高程-0.10m，电机层高程6.20m，主厂房跨度8.4m。
内河侧进水池长度5m，净宽14.4m，前池长度7.50m，净宽14.4m，前池与河道间设15m长扭坡衔接段。
出水池长16m，净宽14.4~3.0m。
穿堤涵洞为1孔3m×3m钢筋砼箱涵，涵洞内接泵站出水池，外连长江侧涵闸，洞身总长26m。
涵闸启闭机层高程10.35m，与江堤间建引桥连接，涵闸外设消力池。
2、主机泵
该泵站为低扬程泵站，推荐采用立式轴流泵，经比选拆建泵站选用2台800ZLB-125（X）双向轴流泵和2台800ZLB-125单向轴流泵+3°运行，在设计净扬程2.37m时，单泵流量约2.09m3/s，配132KW低压异步电动机，总装机容量528KW。
该泵扬程在2.40m～5.00m时，泵运行效率为77%～83.2%，出水量为2.40～1.83m3/s。
3、进出水管道
泵站开敞式布置，喇叭口进水，无进水管道，泵出口接出水管道，拍门断流。
4、辅助设备
供水系统采用乡镇给水管网，铺设DN25HDPE管接入站区。
泵房主厂房内起重设备选用5t悬挂式电动行车1台，泵房进出水侧、涵闸排架均选用1台5t单轨电动葫芦，并设置电焊机等机修设备。
泵房电机层采用自然通风。
本工程将泵站进水池作为消防水池，选用一套BJ-15G型手台式消防泵通过加压提供消防用水，满足建筑物室外消防所必需的水量及水压要求。
室内设置MFAC2干粉灭火器、砂箱和100L干粉灭火器等。
5、电气设计
（1）供电电源
本工程电源由10KV向阳河电站支线供给，10KV电源架空进线，在进线终端杆处改由电缆引入室内10KV配电进线柜。
（2）配电设计
选用1台站用变压器，其型号为SCB10-800/10型，800KVA干式双圈变压器。
高压配电柜布置于高配室，共选用3台XGN15-12型环网开关柜。
低压配电柜布置于低配室，共选用9台MNS型低压开关柜。
照明配电箱采用模数化小型配电箱；低压断路器选用NSX、DPN和C65N型系列塑壳和模数化开关。
泵站设置常规照明系统、防雷接地系统和通讯系统。
（3）计量
本变电所计量方式采用高供高计，计量点设在10KV侧，设10KV计量柜1台。
6、金属结构
泵室工作闸门共4扇，长江侧2扇、内河侧2扇，均为铸铁闸门，尺寸均为3m（净宽）×2.22m（净高）。
涵洞闸首设铸铁闸门一扇，尺寸为3m（净宽）×3.65m（净高）。
根据闸门的运行控制原则，配备双吊点快速螺杆式启闭机。
泵室内河侧4扇闸门启闭吨位为12t，泵室长江侧2扇闸门启闭吨位为18t，涵洞闸首启闭吨位为25t。
7、泵站工程特性表见表1.1。
表1.1泵站工程特性表
部位
序号
名称
规格
泵房
土建
1
结构型式
干室型
2
泵室总宽（m）
16
3
泵室总长（m）
13.4
4
泵室底板厚（m）
0.7
5
泵室底板顶高程（m）
-0.1
6
电机层楼板顶高程（m）
6.2
7
电机层高度（m）
8.5
机电设备
1
半调节立式轴流泵
800ZLB-125（X）
（1）
水泵中心高程m
1.15
（2）
设计流量m3/s
排8，引4
（3）
设计扬程m
排3.81，引2.86
（4）
最大扬程m
排4.94，引3.45
（5）
平均扬程m
排3.20
2
立式异步电动机
（1）
总装机容量（kw）
528
（2）
功率因数
0.78
金属结构
1
拦污栅（扇）
4
2
拍门（个）
6
进出水
建筑物
进水池
1
底面顶高程（m）
-0.1
2
底板厚（m）
0.80
3
宽*高（m*m）
16×5
出水池
1
底面顶高程（m）
-0.25～１.0
2
底板厚（m）
0.9
3
净宽*高（m*m）
（3～14.4）×8.25
出水涵闸
1
涵洞底面顶高程（m）
１.0
2
涵洞底板厚（m）
0.6
3
涵洞净宽*高（m*m）
3×3
闸首排架顶高程
10.35
输电线路
1
回路数
1
2
输电电压kV
10
1.7施工组织设计
本工程实施由扬中市水利农机局组织建设管理机构，实行项目法人制和招投标管理制。
主体建筑物的水下部分选择11月初～4月底枯水期施工，该段时间长江流量小、水位低。
在长江侧和内河侧分别修筑临时围堰对工程进行断流施工。
内河侧围堰与两侧河堤同高，顶高程5.0m；长江侧围堰顶高程6.5m。
配套建筑物工程的施工不需要施工导流。
工程区域内路网交错，北有长江堤顶高等级公路，南有三丰公路，沿向阳河有村级水泥路，交通较为便利。
1.8环境保护设计
根据对向阳河周边环境现状及环境影响预测分析，本次向阳河泵站工程建设将在很大程度上改善周边区域供排水条件，提高排涝标准，及时对区域内河网的污水进行换水，对亮化城区风景、改善当地居民生活质量起到积极的作用，工程对生态和社会环境的有利影响是显著且长远的；工程建设也将造成一定的不利影响，主要为水环境、生态环境、水土流失等方面影响，其影响多属工程建设不可避免和暂时的，有些影响可以采取环境保护措施予以降低，有些影响随施工结束则消失。
从环境影响角度分析，向阳河泵站工程在采取必要的环境保护措施后，工程建设是可行的。
1.9水土保持设计
拟建泵站所在区域内无成片森林，河流沿线与工程区域内，绿化较少，表土极少，水土流失一般，主要以水力侵蚀为主。
本次工程实施过程中，必须根据《中华人民共和国水土保持法》第二章第十八条之规定，对工程造成的弃渣必须专门存放，不得向河中倾倒。
工程竣工后应对开挖面、料场及存放的裸露土地进行整治，防止水土流失。
为使水保工程得以顺利实施，关键是专款专用、严格执法。
施工过程中要严把施工质量，注意植被的前期护育。
同时还须严格验收制度。
针对本次工程可能产生水土流失的可能性，本次设计根据各个环节的具体情况，采用相应的工程措施以达到水土保持的目的。
1.10工程管理
为了保证泵站拆建后能够正常运行，并充分发挥其综合效益，根据《泵站技术管理规程》（SL255-2000），结合泵站的管理现状，明确泵站管理机构为三茅街道水利农机站，行政隶属扬中市水利农机局。
泵站管理范围两侧为边缘线外30m以内，上下游为边缘线外50m以内。
泵站保护范围两侧为边缘线外50m以内，上下游为边缘线外100m以内。
1.11劳动安全与工业卫生
为了保障运行、检修人员在劳动过程中的安全和健康，本工程主要参照《水利水电工程劳动安全卫生设计规范》，结合工程具体情况，从防火、安全疏散、通风、防淹、防触电、防雷击、防机械伤害和坠落伤害、照明、防污染、防电磁辐射等各方面采取先进措施和配置一定设施，做到安全可靠、经济合理、符合现行有关“劳动安全和工业卫生”各种文件及其他标准规定的要求。
1.12节能设计
本工程在设计中均遵循高效、节能的原则：
以提高效率，降低能耗，来满足日益增长的需求为目标，用有限的资源和最小的能源消费来取得最大的经济和社会效益；同时在不降低机电设备服务标准和使用功能前提下，尽量减少或消除其固有能耗。
节能途径包括如下：
电源节能、动力节能、照明节能、建筑节能、给排水节能和空调通风节能。
1.13工程总投资及实施安排
工程总投资952.79万元，工程所在地区经济基础相对较好，为尽快发挥工程效益，建成一片，受益一片，在充分考虑地方意见基础上，工程计划于2012年11月初施工，总工期为6个月左右。
工程总概算见表1.2：
表1.2工程投资概算表
序号
工程或费用名称
估算价值
（万元）
其中（万元）
造价
分析
%
建筑工程费
安装工程费
设备费
独立
费用
一
第一部分建筑工程
411.71
411.71
（1）
陆上土方
33.91
33.91
（2）
砼
255.22
255.22
（3）
附属设施
122.58
122.58
①
房屋
118.80
118.80
②
道路
3.78
3.78
二
第二部分机电设备及安装工程
172.07
44.22
127.85
（1）
主机泵设备及安装工程
53.46
10.42
43.05
（2）
起重设备及安装工程
10.69
4.88
5.82
（3）
电气设备及安装工程
77.31
27.23
50.08
（4）
变电设备及安装工程
18.72
0.62
18.10
（5）
其它设备及安装工程
6.48
1.08
5.40
（6）
消防
5.40
0.00
5.40
三
第三部分金属结构设备及安装工程
155.30
19.34
135.97
（1）
钢闸门设备及安装工程
52.04
5.54
46.50
（2）
启闭机设备及安装工程
25.08
2.94
22.14
（3）
拦污栅设备及安装工程
21.87
4.77
17.10
（4）
压力钢管设备及安装工程
56.31
6.09
50.22
四
第四部分临时工程
67.05
67.05
（一）
施工导流、截流工程
42.71
42.71
（四）
施工房屋建筑工程
13.99
13.99
（五）
其它临时工程
10.36
10.36
五
第五部分独立费用
118.90
0.00
118.90
（一）
建设管理费
46.20
0.00
46.20
（三）
科研勘测设计费
64.48
0.00
64.48
（四）
建设及施工及场地征（占）用费
0.55
0.00
0.55
（五）
其它
7.67
0.00
7.67
六
第一～第五部分之和
925.03
478.76
63.56
263.82
118.90
七
基本预备费3%
27.75
27.75
八
静态投资
952.79
1.14经济评价
工程完成后，可使流域内的引排系统和建筑物得到完善和提高，使区内的排涝标准提高到二十年一遇，同时可以保证区域内在枯水期得到换水，彻底改变区内水环境，使水资源得到持续、健康发展。
从经济角度看，泵站建成后加强了区域的排涝能力，减少了常年防洪治涝费用，避免或减少了洪涝淹没损失。
同时泵站新增的抽引水功能，能大幅提高河道灌溉及工业用水的保证率，为工农业生产提供了有力支撑。
从环境角度看，通过采取工程措施和种植林草植被等措施，保护水土资源，改善生态环境。
从环境影响角度分析，工程经济效益、社会效益、环境效益是巨大的，不利影响相对较小。
在采取必要的环境保护措施后，工程建设是可行的。
综上，该工程可行。
1.15工程项目招标
该工程按工程的性质和内容，分为监理、土建、设备等三个标段。
各个标段还可根据实际需要再分成若干分标段。
各个标段的投标单位须具备乙级以上或符合国家相关规定的资质。
1.16今后工作的建议
（1）初步设计批复后，应进一步详勘工程区域地形、地质情况，为科学合理设计提供可靠依据。
（2）处理好可能产生的地方矛盾，协调好各方面关系，为工程顺利实施做好前期准备工作。
（3）建议尽快安排下一步的设计工作。
2项目区概况
2.1基本情况
扬中市位于江苏省中南部，东经119°42′～119°58′、北纬32°00′～32°19′，是长江中的一个岛市。
扬中市由太平洲、中心沙、雷公岛和西沙四岛组成，西南与丹徒、丹阳、武进为邻，东北与邗江、江都、泰州市隔江相望。
全境总面积332km2，其中陆地面积228km2，全市辖四个镇、一个街道和一个开发区。
扬中市呈西北、东南走向，南北长约40Km，东西平均宽约7Km，全境系长江冲积平原。
地势低平，海拔3～4.5m，为防长江洪水，扬中四周设有防洪江堤，全长超过120Km，其中主岛江堤长约100Km，江堤达标完成后，堤顶标高达到9.85～10.35m。
汛期全境雨水排涝全靠251座机电排涝站抽水排涝，总排涝流量为246m3/s，其中一步出江排涝站70座，排涝流量114.24m3/s，已经基本达到五年一遇的农田排涝标准。
2.2水文气象
2.2.1气象
扬中市属于北亚热带南部季风气候，受季风影响明显，四季分明，光照充足，雨量充沛，气温温和，无霜期较长，雨热同季，降雨时期相对集中（多在5～9月），气候条件比较优越。
现从降水、气温、湿度和风等方面对该流域的气象特征分述如下：
（1）降水
扬中市日最大降雨量287mm（1975.6.24），年最大降雨量1695.5mm（1991），常年平均降雨量1075.6mm，常年平均雨日16.3天。
年平均无霜期227日。
一般4～10月份降雨量占全年的80%。
冬季受高空环流控制，为全年雨量最少的季节；夏季因太平洋副热带高压增强，温暖湿润的水汽向大陆转移，为全年雨量最多的季节。
一般年份在6月中旬前后，冷暖气团在长江下游地区相遇，江淮之间在冷暖气流交绥下，峰面活动显著，形成连绵梅雨，笼罩面积大，持续时间长，是一年中的主要雨季。
8、9月份全市处于副热带高压控制下，台风活动频繁，尤其是在副高压偏北、偏西型天气形势下，台风常侵袭本市，造成暴雨伴随。
受台风影响，长江下游地区时常伴有东北～东方向大风，顶托江潮引起沿江潮位壅高。
（2）气温
扬中市地处北亚热带季风气候区，常年平均气温15.1℃左右，最热月平均气温27.6℃（7月），最冷月平均气温2℃（1月）；极端最高气温39.4℃（1989.8.22），极端最低气温－11.9℃（1997.1.31）。
（3）湿度、风
扬中市年平均湿度79%。
日照多年平均时数2118h；年最大风速14m/s，常年平均最大风速3.1m/s。
全年盛行东南风，冬季多西北风，其次为偏西风；春秋两季为冬夏季风转换季节。
2.2.2水文
（1）暴雨洪水特性
灾害性降水主要有两种类型。
一种是历时较长，连绵不断的梅雨型降水，如：
1954年、1991年、2003年型降水；另一种是历时短，强度较大的热带风暴雨型，如：
1966年、1969年、1972年型降水。
整个流域的洪水，形成主要原因为梅雨季节的大暴雨或持续性阴雨，汛期的台风带来骤降暴雨，加之江潮顶托，暴雨出现机率沿江略多于其他地区。
区域内洪水出现的时间一般在汛期期间（6～9月份）。
历史最高洪水位8.59m，最低潮水水位1.24m。
大通站已有记载最大流量92600m3/s，最小流量4620m3/s，多年平均流量28900m3/s。
（2）径流
扬中为江中岛市，四面环江，境内地势低平，水系发达。
与本工程相关的水系分述如下：
1.长江
长江扬中河段基本处于受潮汐影响的中段。
长江镇扬河段的潮位，除了受江洪、潮汐影响外，还受台风、区间洪水、气压等自然因素的干扰，以江洪为主。
潮汐为不规则半日期混合型，感潮较强，涨潮历时约3小时，落潮历时约9小时。
每月两次大潮出现在农历的初三、十八前后。
每日涨落两次，最大潮差不足2.0m，最小潮差不足0.1m，平均潮差在1.0m左右。
大通站已有记载最大流量92600m3/s（1954年8月17日），最小流量4260m3/s。
多年平均流量29300m3/s，最大流速2m/s，最小流速0.5m/s。
长江扬中河段，长江主航道与夹江的流量
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