某排涝泵站初步设计报告书doc.docx
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某排涝泵站初步设计报告书doc
某排涝泵站初步设计报告书
第一章工程概况
XX电力排涝站位于XX县中部XX镇XX村XX咀上，处陆水河左岸、北门畈东北边缘。
东临陆水,南靠北门畈，,西伴XX县城，北依丘陵地带。
北门畈就地形来看属XX盆地平畈。
六十年代中期修建了陆水水库后，迴水涝渍，灾害频繁，粮食产量徘徊不前。
在上级主管部门的支持下，1977年冬季修建了北门畈围垸和XX排涝泵站，以确保粮食生产正常开展和县政府行政机构正常运转。
泵站按10年一遇1日暴雨2日排干的标准设计，设计需安装水泵机组8台，总容量1240千瓦。
但由于受资金的限制，当时泵站建设时期泵房下部按8台机组施工，水泵机组只安装了4台，总容量仅620千瓦。
因泵站未按设计标准实施，装机容量仅达到设计值的50%，30年以来，北门畈受渍水浸淹达11次之多，平均1.4年浸淹一次。
统计资料显示，近年受淹范围的扩大的趋势，受淹损失在加剧。
最严重一次发生在1998年，XX镇城区被淹面积达三分之一，北门畈内一片汪洋，损失惨重。
XX电排站已运行30余年，发挥着重要作用。
但由于运行年限长，突出很多问题。
从近几年运行情况来看，机电设备陈旧老化严重，运行、维修费用过高，生产成本增高，带病运行，时常出现因设备损坏和电路起火而停机地现象，安全生产隐患日渐突出，严重制约着农业的发展，给国民经济造成损失。
XX泵站担负11.6KM2集雨面积的排涝任务,受益范围包括郭家岭村、史家渡村、龙背村、XX村、环城村和农业局农场,共有5个村68个组15000人口。
北门畈7000余亩农田土壤肥沃,适宜种植蔬菜、水稻,是XX县粮食主要产区。
XX镇部分城区也在北门畈范围之中。
XX镇是XX县的政治、经济、文化中心，人口约12万，工厂、企业遍布。
随着社会经济发展，县城区面积发展到12平方公里，县卫生局及县医院、国税局、石油公司等许多政府部门、企事业单位迁出老城区向北门畈方向发展，其中部分区域地势较低，易于发生渍涝。
目前，XX县正在实施“一河两岸”规划，而北门畈又在规划核心区域。
该畈由原来的单纯农业区发展为新城区和高新农业基地，排区社会经济情况发生很大变化，北门畈排涝标准应予适当提高，XX泵站增容改造工程势在必行。
受XX县移民局委托，XX县水电工程设计室承担XX泵站增容改造工程规划设计任务。
我们随即组织有关技术人员实地查勘现场，收集有关设计资料，广泛征求有关部门意见，于2012年3月完成初步设计的编制工作。
第二章工程水文、气象、地质
第一节水文资料
陆水是长江中游的一级支流，发源于通城县高峰界，途经XX县、赤壁市，于嘉鱼县陆溪口汇入长江，干流全长183km，流域面积3950km2。
其中在XX县境内河长67km，面积为1961km2。
陆水河水源均来自降雨，水量变化与气候变化同步。
陆水河是一条典型的山溪河流，具有水位变幅大、陡涨陡落、来势迅猛等特点。
陆水进入XX县境内后，因XX盆地特殊的地理位置，洪水易于向盆地集中，加上河床淤积，陆水水库高水位的顶托，导致XX盆地洪涝灾害频率发生。
第二节气象资料
XX县属亚热带季风气候区，四季分明，光照充足，雨量丰沛，气候温和。
气候特点是：
每年春末夏初之交，西南季风活动频繁，又由幕阜山脉走向，面对着夏季风、暖湿气流的来向，促成XX成为湖北省暴雨中心之一。
4月进入汛期，强大暴雨多出现在6月中旬到7月上旬的“梅雨”期内，此时最易发生洪涝灾害。
但7月中旬至8月受到副热带高压的控制，出现晴热少雨的天气，常有伏旱发生。
XX县虽然雨量充沛，但受季风的影响，年内和年际降水变化悬殊。
一年内的降雨多集中在4～7月，这4个月的降雨量占全年的55.3%。
年际之间降雨量之差也很大。
XX站主要气象特征值如下：
多年平均降雨量：
1509.7mm
最大日降雨量203.5mm
多年平均气温18.80C
极端最高气温40.70C
极端最低气温-13.50C
多年平均风速15m/s
最大风速18.3m/s
多年平均日照时数1698h
第三节设计洪水
根据湖北省水利水电勘测设计院编制的《湖北省XX县陆水库区XX盆地防洪工程初步设计报告》（以下简称《初设报告》），XX站设计洪水成果如下表：
项目
设计参数
设计成果
均值
Cv
Cs/Cv
0.1%
1%
5%
10%
洪峰流量（m3/s）
1567
0.73
3
8610
5800
3860
3040
根据《初设报告》意见，XX泵站所处的XX镇北门畈属陆水河城区段，堤防桩号14+622，堤防的设计洪水标准为20年一遇洪水。
第四节设计暴雨
设计暴雨以XX站实测降雨资料进行频率计算，该站自1965年开始具有完整的降雨资料，具有一定的代表性。
通过对XX站1965～1997年降雨系列进行排频计算，可得各历时指定频率的点雨量，计算成果与《湖北省暴雨径流查算表》的查算资料进行对比，对比情况详见下表：
时段
均值
（mm）
Cv
Cs/Cv
设计暴雨值（mm）
1%
5%
10%
50%
本
次
计
算
1h
44.7
0.47
3.5
116.4
86.0
72.6
39.2
6h
87.6
0.47
3.5
228.1
168.6
142.2
76.9
24h
128
0.4
3.5
295.5
227.2
196.4
116.5
图
表
查
算
1h
47
0.45
3.5
118.4
87
75.2
6h
85
0.5
3.5
232.9
169.2
141.1
24h
115
0.5
3.5
315
228.9
190.9
从上表可以看出，《图表》查算成果和本次计算成果基本一致。
考虑到《图表》资料系列较短，其代表性不如本次计算成果，因此设计点雨量取本次计算成果，然后按《图表》介绍的方法，计算各频率的设计面雨量及设计净雨过程。
第五节治涝水文
设计暴雨以XX站为设计代表站进行计算。
通过XX站1960～1997年最大一日暴雨进行频率分析计算，可得该站各频率一日暴雨设计成果如下表：
时段
均值
CV
Cs/Cv
设计暴雨
1%
5%
10%
1d
110.1
0.43
3.5
267.9
202.5
173.2
根据XX站逐日平均水位的频率分析和内插，《初设报告》确定的XX泵站设计外江水位为：
外江设计水位:
53.52m，
外江最高运行水位：
54.16m
外江防洪水位:
57.57m。
XX泵站为明渠出水，明渠底板高程高程为56.50m。
第六节施工洪水及治涝标准
根据《湖北省XX县陆水库区XX盆地防洪工程可行性研究报告》评审会议纪要，结合考虑湖北省平原区治涝标准，选择XX盆地各排涝治涝标准为10年一遇，对于排水泵站，城区按10年一遇1日暴雨1日排完，城区和效区混合排区按10年一遇1日暴雨2日排至允许高程，农业排区按10年一遇1日暴雨3日排至作物耐淹深度。
按上述意见，XX泵站站的治涝设计标准为10年一遇1日设计暴雨2日排完。
查有关水文资料，本工程5年一遇的枯水期设计洪水位为52.77m。
第三章工程地质条件及地质评价
第一节地形地貌
工程场区位于XX盆地内，第四系以来地壳以上升为主，中间有短暂停顿，形成陆水河一、二级阶地，河流总体以侵蚀、冲蚀作用为主。
第二节地层岩性
区内出露地层以第四系地层为主,部分地段出露白垩～第三系地层局部出露寒武系地层。
现将区内主要出露地层由老至新分述如下：
寒武系中统高台组（∈2g）
为一套灰色中厚层白云岩组成，区内在XX泵站出露。
上白垩～第三系（K2～R）
灰绿色紫红色钙质粉砂岩夹页岩及泥灰岩。
第四系晚期更新统残坡积层（Qedl3）
黄褐色、红褐色，大部分由粘土组成，部分为壤土，土质均匀。
全新统冲积层（Qal4）
分布在陆水河两岸河漫滩、Ⅰ、Ⅱ级阶地上，上部由壤土、砂土构成，厚3～6m，下部由砂卵石构成。
全新统人工堆积（Qs4）
由已建堤防构成，填土由壤土、砂壤土、砂土混杂而成。
第一节地质构造及水文地质条件
场区总体位于下杨子台褶皱带的边缘，雪峰台隆起的北缘，具体构造部位位于白垩～第三系组成的红色构造盆地中。
据（GB18306-2001）1：
400万《中国地震参数区划图》，工程区地震峰值加速度0.05g，相应的地震烈度Ⅵ度。
场区地下水按其储存空间及承压情况，可分为以下种类：
孔隙水：
主要储存于晚更新统及全新统粘性土中。
孔隙性承压水：
储存于全新统冲积层下部砂卵石层中，地下水有时具有一定的承压性，一般情况下埋深2.5～3.5m。
基岩裂隙水：
主要储存于白垩～第三系碎屑岩各种裂隙中。
岩溶裂隙水：
主要储存于寒武系中统厚层白云岩裂隙中。
地下水多属重碳酸钙镁型水，PH值7.1～7.3，无侵蚀性CO2，对混凝土无侵蚀性。
第三节本站工程地质条件
XX泵站位于县城左岸保护区起点，站基为上白垩统～第三系（K2-R）上段底部，为灰紫色砾岩，砾岩胶结良好，岩体完整，承载力高。
泵房后坡由基岩构成，岩层倾角100左右，坡度较为平缓，山坡稳定。
总体上看，XX泵站场区工程地质条件良好，新建泵房工程可直接置于基岩之上。
第四节天然建筑材料
石料：
经比选，石料场选在场区北侧鹿门铺，石料为中寒武统中厚层白云岩、白云质灰岩、鲕状、豆状灰质白云岩等，此类岩石强度较高，石质优良，储量巨大，交通方便，到场地运距约6km。
砂料：
陆水河中沉积大量砂卵石层，当地有直接从河床中挖砂的经验，采砂率为30%左右，砂粒稍粗。
本工程用砂可在河中采砂场采购，平均运距3km。
第四章工程建设任务和规模
第一节治涝原则及标准依据的规程、规范
（1）《泵站设计规范》（GB/T50265——97）；
（2）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288——99）；
（3）《农田排水工程技术规范》（SL/T4——99）；
（4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077——2005）；
（5）《水利水电工程设计洪水计算规范》；
（6）《陆水库区XX盆地防洪工程初步设计报告》。
第二节存在问题及工程建设的必要性
XX泵站位于XX县XX镇北门畈的XX村，陆水河左岸，来水面积11.6平方公里，县政府机关及一些县直行政部门机构多设在北门畈排区范围内。
排区既是XX县重要的产粮区。
又是XX县的政治、经济、文化、工业、交通中心，是全县精华地带。
六十年代中期修建了陆水水库后，迥水涝渍，灾害频繁，1977年冬季修建了北门畈围堤和XX排涝泵站。
泵站设计安装水泵机组8台，总容量1240千瓦。
但由于受资金的限制，泵站土建部分按8台机组施工，完工时水泵机组只安装了4台，总容量620千瓦。
30年以来，北门畈屡受渍水浸淹达，平均1.4年浸淹一次。
近年来受淹范围在扩大，受淹损失在加剧。
最严重一次，XX镇城区被淹面积达三分之一，北门畈内一片汪洋，损失惨重，北门畈XX泵站增容改造工程势在必行。
XX泵站存在的问题主要有以下几个方面：
1、现状装机容量不足，排涝效益差
原站按装机8台700ZLB-70型水泵机组标准设计，由于资金不足，只安装了4台水泵机组，排涝能力无法满足现状排水的要求。
已经安装的机电设备使用34年，已明显老化，其中1台机组因严重损坏而不能运行，使泵站排涝效益更是得不到保证。
2、电气设备配套不完善
泵站现有电缆型号落后，绝缘老化，运行安全得不到保证，应全面更新。
变压器低压侧出线方式不安全，铝牌无刚性支架支承，跨度又比较大，容易造成短路事故。
变电站设施简陋，露天安置，运行安全得不到保障。
应按现行标准进行更新。
3、厂房破旧，需装修翻新。
第三节工程等别
XX泵站排区集雨面积为11.6km2，其中城区及工业用地占1.7km2；农业区占4.7km2，鱼塘、河流1.3km2，村庄、道路、旱地1.8km2，丘陵林地2.1km2。
根据《防洪标准》（GB50201-94），本泵站规模为小
型排水泵站，工程等别为Ⅳ级，主要建筑物为4级建筑物，次要建筑物和临时建筑物为5级；排涝标准按10年一遇1日暴雨2天排干标准执行。
第四节设计暴雨的排涝模数及排涝流量
排涝模数主要与设计暴雨历时、强度与频率、排涝面积、排水区形状、地面坡度、植被条件与农作物组成、土壤性质、地下水埋深、河网与湖泊的调蓄能力、排水沟网分布情况和排水沟底比降等因素有关。
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）C.0.2-3有关内容，XX泵站排区属无较大湖泊、洼地作承泄区的排水区，设计排涝模数计算公式为：
qj=[PA-h1Aw-h2A2-h3A3-h4A4-EwA1-FAw]/3.6TtA
qj—泵站向外河提排的设计排涝模数，m3/（s.km2）；
P—设计暴雨量（mm），取10年一遇1日最大暴雨173.2mm；
A—排水区总面积（km2），A=16.0km2；
h1—水田滞蓄水深（mm），取h1=50mm；
Aw—水田面积（km2），Aw=4.70km2；
h2—河网、鱼塘、沟塘的滞蓄水深（mm），取hg=200mm；
A2—河网、鱼塘、沟塘水面面积（km2），A2=2.3km2；
h3—非耕地及旱地的初损与稳渗量（mm）,10年一遇24小时暴雨径流系数取0.7，h3=0.3×173.2=51.96mm;
A3—非耕地及旱地的面积（km2），Af=6.3km2；
h4—城区土壤渗蓄水量（mm）,城区10年一遇24小时暴雨径流系数取0.90，h4=0.1×173.2=17.3mm;
A4—城区的面积（km2），Af=2.7km2；
Ew—排涝时间内的水面蒸发总量（mm），Ew=0.55E20，E20—20cm蒸发皿排涝期日平均蒸发量，取E20=2×6mm，则可得Ew=6.6mm；
F—排涝时间内水田渗漏总量，考虑同围堤、涵闸的入渗量抵消，取F=0；
T—排涝天数，T=2d；
t—向外河排水时水泵在1d内的运转时间（h），t=22h/d；
将有关数据代入上式可计算得：
qj=0.63m3/（s.km2）。
故泵站设计排水流量为：
Q1=A×qj=10.1m3/s。
由于XX泵站为明渠出水，明渠底板高程56.50m是固定不变的，明渠底板高程改造后为54.50m，管口中心线高程为55.10m。
有关净扬程值按以下计算：
设计净扬程为：
55.1-52.0=3.10m
最大净扬程为:
57.57-51.5=6.07m
第五节水泵选型
1、水泵数量选择
水泵数量由下式确定:
式中，QZ—泵站设计总排水流量，Q1=10.1m3/s
Zi—水泵台数，暂设为8台
故单台水泵流量Qi为：
10.1/8=1.26m3/s
2、扬程损失计算
根据以上计算，本站净扬程为3.1～6.07m，各种工况下有关扬程损失计算如下：
管道沿程损失扬程，由公式：
式中，hf—管道沿程水头损失
f—磨擦阻力系数
L—管道长度，本站取20m
D—管内径，取0.7m
Q—管内流量，取1.3m3/s
b—管径指数
m—流量指数
局部损失扬程
局部损失扬程按下式计算：
经计算，设计工况时总扬程损失0.9m，最大净扬程工况时总扬程损失1.52m。
XX排涝站的各种扬程如下表：
XX泵站特征扬程汇总表单位：
m
设计流量
（m3/s）
净扬程
（H净）
设计净扬程
最高净扬程
3.1
6.07
10.12
总扬程
（H总）
设计总扬程
最高总扬程
3.90
7.59
XX泵站现已安装4台28ZLB-70型轴流水泵机组，配JSL-8型异步电机，单机功率155KW，并预留4台水泵机组的机窝。
根据本站扬程和流量，水泵以选择轴流水泵为宜。
为方便机组配件供应和机组维修，宜选取与原安装机组相同的水泵机组。
查有关资料，700ZLB-70型轴流水泵工作性能如下表：
叶片
安装角
流量
扬程
（m）
转速
r/min
功率（KW）
效率
%
叶轮直径
（mm）
配套
电机
M3/h
l/s
轴功率
配用
功率
-40
3090
850
10.9
730
124
155
73.2
650
JSL型
155KW
8P380V
3940
1094
8.11
116
81.7
4560
1270
5.04
78.2
80.7
-20
3520
977
10.6
131.5
77.1
4500
1250
7.46
110.5
82.7
5040
1400
5.68
102
76.2
00
4430
1230
8.72
129
81.2
4860
1350
7.3
115
83.1
5580
1550
4.53
86.5
79.4
+20
5110
1420
8.11
136
83.5
5710
1585
6.39
118
83.8
5960
1657
5.41
105
83.5
+40
5870
1630
7.25
137
84.8
6280
1744
5.8
108
84.3
根据本站设计流量及扬程，选择8台700ZLB-70型水泵机组可以满足泵站的排涝要求。
第五章工程布置及建筑物
第一节设计依据
1、工程等别及建筑物级别
XX泵站增容改造工程设计装机8×155kW，依照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），确定该泵站工程规模为小
型;等别为Ⅳ等，主要建筑物等别为4级，次要建筑物及临时建筑物为5级。
依照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），XX泵站设计排涝标准为10年一遇1日暴雨2天排完，泵站防洪水标准为20年一遇洪水。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工程区所在地地震动参数为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度区，可不作设防。
2、基本资料
排涝参数
承雨面积11.6km2
设计排涝模数0.695m3/s.km2
设计排涝流量10.1m3/s
水位及扬程
内河设计水位：
52.0m
内河最低运行水位：
51.5m
内河最高运行水位：
52.5m
外江设计水位:
53.53m
外江最高运行水位:
54.16m
外江防洪水位:
57.57m
设计净扬程：
3.1m
最大净扬程:
6.07m
泵房
进水室底板高程49.70m
水泵梁顶高程51.52m
电机层楼面高程55.12m
泵房平面尺寸6×30.99m
泵房下部结构形式浆砌石钢筋混凝土梁结构
泵房上部结构形式砖混结构
第二节工程总体布置
一、工程总体布置
XX泵站工程主要建筑物包括进水前池、泵房、出水钢管、出水明渠、变电站等。
为充分利用原来的建筑物基础，减少占用耕地，整个工程拟在原来泵站预留的基础上增加4台机组，对原有4台机组维修及电器设备更新。
二、工程等别及建筑物级别
本站装机容量1240kw,设计流量10.12m3/s，根据《泵站设计规范》（GB/T50265-97），确定电排站等别为Ⅳ等，电排站规模属小
型；主要建筑物为4级建筑物，次要建筑物为5级建筑物，围堰等临时性建筑物级别为5级。
三、主要建筑物设计
本工程是原XX泵站的增容改造工程，涝区内河排水通道已经形成，本站不再修建新的引水通道。
泵站的主要建筑物有：
1、进水前池
前池是引水渠道和进水池的连接建筑物。
前池的形状和尺寸，不仅会影响水流流态，而且对泵站工程投资和运行管理带来很大的影响。
为保持进水良好的流态，本次增容改造拟对前池进水区域淤泥清淤，以方便排渠水流顺利进入前池。
2、泵站厂房
利用原电排站预留厂房改造，厂房旁建有一层3间管理房,为节约工程投资，新站厂房设计时不考虑管理房。
主厂房只设计生产用房和配电房，已建厂房为一层砖混结构，配电柜布置在主厂房内。
本次拟对厂房装修翻新。
泵房外墙贴白色外墙面砖，内墙及天棚表层涂白色乳胶漆；采用钢制平开大门，铝合金窗并加设防盗网。
3、出水钢管
出水钢管基本按现状进行布置。
主管管内径取800mm，主管与水泵间设长1m的渐变管，其管径由700mm增至800mm；为方便钢管拆卸维修，在出水钢管末端处另设内径800mm伸缩节1个。
主管出口处设φ800mm的拍门，由水泵生产厂家配套供应。
4、出水渠道
出水渠道现状底板高程为56.50m。
出水明渠现状为浆砌石结构，裂缝很多，漏水严重，老损情况比较突出，为确保本站的防洪安全，计划将出水明渠改造为钢筋砼结构，渠内净宽保持不变。
增容4台机组后，出水渠道需新增延伸16米，全长40米用钢筋混凝土现浇。
第六章.机电及金属结构
第一节水力机械
1、水泵选型原则
根据《泵站设计规范》要求，水泵选型的原则为：
①水泵选型应满足泵站设计流量、设计扬程及不同时期排水的要求。
②尽量选择额定扬程与设计扬程相符的水泵，以保证在平均扬程时水泵在高效区运行；在最高与最低扬程时，水泵应能安全、稳定运行，力求泵的装置效率高，运行费用低。
③选用泵型应优先考虑国家推荐的产品和经过鉴定的产品，采用技术成熟的产品运行管理和维修方便。
④具有多种泵型可供选择时，应综合分析水力性能、机组造价、工程投资和运行检修等因素择优确定。
⑤水泵数量的选定，应保证调节方便，工程投资省。
2、泵型选择及方案比较
根据XX泵站的设计水头和设计流量，该站属低水头大流量的泵站，立式轴流泵是低扬程泵站使用最为广泛的泵型，在低扬程段有较好的性能，平面尺寸小，征地费用低，启动方便，易于管理，维修运行费用相对较少，故泵型选择中只考虑选用立式轴流泵。
XX泵站设计流量Q=10.1m3/s，设计净扬程3.1m，最大净扬程6.07m。
选择过程如下：
①确定水泵的总扬程
根据水泵的净扬程，估算水泵的总扬程，其中设计总扬程为：
H总=1.3H净=1.3×3.1=4.03m
最大总扬程为：
H最大总=1.3H最大净=1.3×6.07=7.89m
由上可以看出，本站的扬程范围很狭窄，能满足扬程的泵型不是很多。
根据以上初估的水泵总扬程H总，结合本站的排水流量要求初选水泵类型。
查水泵样本，满足扬程范围的泵型只有28ZLB-70型和800ZLB-70二种，这二种泵不仅能满足扬程方面的要求，而且都处于高效区，其中28ZLB-70型效率为82～83%，800ZLB-70型效率达83～84%。
前者配套电机为JSL-12-10，功率155KW；后者配套电机为JSL-13-10，功率180KW。
考虑到本站现有机组尚有一定的使用价值，新增机组最好与现有机组型号一致，以便今后维修管理。
因此，选取28ZLB-70型水泵为本站新增泵型。
该型水
泵性能曲线详见附图《XX泵站-设计-07》。
XX增容泵站主要水力机械清册
序
号
名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
主水泵
700DFZLB-125型
D=0.65mn=585r/min
台
4
2
主电动机
JSL-12-IO型
N-80KW,U=380V
台
4
3
伸缩阀
DSSF47-1.OMpa型
D-0.70m
台
4
4
风机
BLT35-II型
Q_1050rr13/hPbr=43P
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