水泵站课程设计.docx

水泵站课程设计.docx

《水泵站课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水泵站课程设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水泵站课程设计

第一部分水泵站课程设计基本资料

1综合说明

长安电排站位于锦厦南区摩围路与东宝河交界处，属于东宝河海堤的部分，桩号MW0+000，该工程外接东宝河下游，内连摩围路、锦祥路、振安东路、沿河路排洪渠等一大片大小河涌网络，是典型的珠江三角洲河网地带。

摩围工业区、河东工业区地处锦厦区南部，集雨面积2.18km2，围内常住人口近15万人，工、商、农及交通发达，其中种植花卉、蔬菜等经济作物，工农业总生产值达60多个亿元。

改建后的长安电排站工程包括水闸和水泵站，不仅维持原有自排能力，还增加电排，当外涌水位高时，能抽排围内洪涝，确保围内的防涝安全，提高为内的防洪防涝标准。

2水文

2.1气象

锦厦区地处珠江三角洲南部地带，属南亚热带季风气候，主要特点是：

春湿多冷，夏长而酷热，秋冬暖而晴旱。

年平均气温为22.1℃，一月最冷，平均温度为13.4℃，极端最冷气温多在3℃以上，最低纪录为-1.9℃。

七月最热，平均气温为28.9℃，最热记录为38.5℃。

全年总日照数约为1500～2100h，2～3月多阴雨天气，月日照总时数只有50～80h，也是最潮湿的季节。

秋冬季节盛行偏北风，春夏季节盛行东南风，年平均风速为2.2m/s。

7～10月为热带气旋季节，对南海区有较大影响的热带气旋年平均为1.6个。

2.2水文

本区全年总降雨量在1400～1900mm之间，4～9月份为雨季，总降雨量占全年的80％。

年际降雨分布极不均匀。

月降雨量最大为662.0mm，日降雨量最大为279.8mm。

长安泵站集雨面区内及附近地区没有雨量站和水文站，缺少实测资料。

根据《广东省暴雨参数等值线图》（广东省水文局，2003）查得本工程集雨区24小时点暴雨量为

＝1165mm，24小时点暴雨量变差系数CV＝0.5。

根据广东省经验取

，并计算出本站集雨区各频率24小时暴雨量，结果见表2－1。

表2－1本站集雨区暴雨参数

时段

（h）

均值

Cv

Cs/Cv

P=2.0%

P=5%

P=10%

（mm）

Kp

Hp

Kp

Hp

Kp

Hp

1/6

22

0.35

3.5

1.923

42.31

1.67

36.74

1.469

32.32

l

50

0.35

3.5

1.923

96.15

1.67

83.5

1.469

73.45

6

80

0.4

3.5

2.08

166.4

1.775

142

1.535

122.8

24

110

0.4

3.5

2.08

228.8

1.775

195.25

1.535

168.85

72

150

0.4

3.5

2.08

312

1.775

266.25

1.535

230.25

2.3排涝设计流量与洪水位

根据《广东省**市江河流域综合规划报告书》确定的排涝标准以及《广东省防洪（潮）标准和治涝标准》，按照建筑物等级，本泵站排涝标准为：

20年一遇24小时暴雨一日排干。

本泵站排涝集雨面积为5.3km2。

根据规划报告，本泵站外涌洪水位见表2－2。

内涌排涝设计水见表2－3。

表2－2本站外涌洪水位

P（％）

1

2

3

5

10

20

洪水位（m）

16.3

15.7

15.6

15.2

15.0

14.7

表2－3本站内涌设计水位

项目

最高水位（P=10%）

起排水位

停泵水位

水位（m）

9.36

7.5

7.0

2.3.1排涝计算

根据《广东省**市江河流域综合规划报告书》确定的排涝标准以及《广东省防洪（潮）标准和治涝标准》，按照建筑物Ⅲ等级，本泵站排涝标准为：

20年一遇24小时暴雨一日排干。

采用平均排除法计算，集水面积为5.3km2，暴雨参数见表2-1，其中Cv=0.4，Cs=3.5Cv，P=5%，kp=1.775，暴雨均值为110mm，设计暴雨为

泵站一天工作时间为22h，则泵站设计流量为

2.3.2设计洪水

根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000）确定本工程为3等工程，主要建筑物为Ⅲ等级建筑物，设计洪水标准为100年一遇，300年一遇校核。

根据表2-2，泵站外涌设计洪水为16.3m。

按照表2-1的暴雨参数，内涌集水面积F=5.3km2，河道长度L=6.8km，河道比降J=1/2200，根据推理公式法和综合单位线法，计算设计洪水流量见表2-4。

表2-4内涌设计洪水成果

2.4施工排涝流量

本工程施工导流洪水（排涝）重见期为5年一遇（P=20％），由于缺少分期暴雨资料，采用略低于泵站设计标准：

5年一遇1小时暴雨一日排干。

根据《广东省暴雨参数等值线图》（广东省水文局，2003）查得本工程集雨区1小时点暴雨量为

＝56mm，1小时点暴雨量变差系数CV＝0.24。

根据广东省经验取

，并计算出本站集雨区各频率6小时暴雨量，结果见表2－5。

P（％）

5

10

20

50

降雨

（mm）

56

56

56

56

变差系数CV

0.24

0.24

0.24

0.24

KP

1326

1.184

0.964

HP（mm）

74.26

66.30

53.98

按照表2-1的暴雨参数，内涌集水面积F=5.3km2，河道长度L=6.8km，河道比降J=1/2200，根据推理公式法和综合单位线法，计算设计洪水流量见表2-6。

表2-6内涌施工洪水成果

3工程地质

3.1概述

长安泵站位于锦厦区南部摩围路附近，属东宝河海堤工程，由摩围路排洪渠向东宝河排涝。

受**镇水利所委托，广东省**地质工程勘察院在长安泵站进行工程地质勘察。

目的是查明场地内岩土层的结构特征及物理力学性质，查明有无不良地质现象。

为长安泵站重建工程提供地质依据。

场内共布置钻探点4个，由**镇水利所技术员现场布孔（见图3－1）。

其中ZK1孔为技术孔，其余为鉴别孔。

技术孔要求做土工试验，钻至中风化岩2m终孔，施工中每隔2～3m作标准贯入试验一次。

岩土层的承载力由标准贯入试验和土工测试求得。

勘测工作执行《水利水电工程勘察规范》（GB50287—99）、《岩土工程勘察规范》（GB50021—94）和《建筑抗震设计规范》（GBJ11—89）等有关规定和要求。

3.2岩土工程地质特征及物理力学性质

表3－1地质勘察技术数据一览表

钻孔编号

孔深（m）

孔口标高（m）

水位埋深（m）

土层顶板标高（m）

岩层顶板标高（m）

-1.0m处承载力基本值f0（kPa）

备注

杂填土

素填土

淤泥质土

粗砂

强风化泥岩

强风化粗砂岩

微风化粗砂岩

ZK1

11.60

3.48

2.40

3.48

2.08

0.08

-2.72

-3.82

-4.82

-5.32

74

ZK2

10.60

3.42

3.01

3.42

2.02

-0.58

-3.88

-4.58

-6.28

74

ZK3

10.90

3.12

1.98

3.12

2.22

-1.08

-3.28

-5.38

-7.18

74

ZK4

10.20

2.29

1.40

2.29

0.39

-1.01

-3.31

-6.31

-7.21

74

层序号

1-1

1-2

2

3

4

5

6

预制桩桩周土摩擦力标准值qs（kPa）

9～13

9～13

9～13

25～35

38～43

50～60

摩擦系数f

0.25～0.35

0.25～0.35

0.2～0.25

0.4～0.5

0.4～0.5

0.5～0.55

桩端土承载力标准值qp（kPa）

入土5m

预制管桩

2700

2700

3000

沉管灌注桩

2700

2700

3000

松木桩

400

400

500

供参考

入土10m

预制管桩

3000

3000

沉管灌注桩

3000

3000

松木桩

900

900

供参考

3.3工程地质评价与建议

（1）经钻探揭露，场地岩土层结构简单，地基土由第四纪粉土、淤泥、粗砂和下第三系风化砂岩、泥岩组成。

地基土类别属于软弱～中软地基土，建筑场地类别为Ⅱ类。

（2）场地位于河岸边，附近堤身土（粉土、粉质粘土）长期受地下水浸润，易软化。

（3）第

（2）层淤泥质土层位稳定，为高压缩性软弱土层，属不良地质现象。

（4）地下水与河水存在一定的水力联系，因此，施工时应考虑堤围与基坑内外压力平衡，保证内侧有足够的压力层，以防发生管涌。

（5）浅基础和扩展基础可选用第3层粗沙作为持力层（木桩打入该层），有条件时，可开挖清砂至强风化泥岩，抛石作为大基础。

（6）若选桩基础，建议选第6层中风化泥岩作为持力层。

（7）场地位于地震烈度“7°”区，应按有关规范设防。

4工程任务及主要建筑物

本排涝站工程是

等工程，主要建筑物为3级建筑物。

工程主要任务是排涝，自排按20年一遇24标准设置水闸，提排采用20年一遇24小时暴雨一日排干标准设置泵站。

4.1水闸

水闸设计按照20年一遇（Q=45m3/s）和100年一遇的洪峰流量（Q=75m3/s），外涌相应水位为6.7m，排涝控制水位为7.5m，防洪控制水位9.36m。

根据河道实测资料，水闸底板高程为4.0m，按水闸过流公式计算水闸宽度

，查《水力学》σ=1.0，则

或

，查《水力学》σ=1.0，则

根据以上计算，初步拟定水闸宽度为1×4m，据此验算排涝水位和洪水位，即

和

分别计算排涝水位和洪水位。

效能计算：

4.2水泵站建筑物

4.2.1泵站抽水装置设计

初步拟定水泵为1000ZLQ-10，β=-6º，排水管道直径为1000mm，长度50.51m，设置两个45º弯头，局部水头损失系数为0.3，吸水口局部水头损失系数为0.5，出水口局部水头损失系数为0.35。

4.2.1.1泵站工作水位

根据实测资料和地面排水要求，内涌和外江的特征水位为：

1）内涌

设计水位：

7.50m

最低水位：

7.00m

最高水位：

9.36m

2）外江

外江设计水位：

15.2m

3）特征净扬程:

设计净扬程＝7.0m（外涌水位15.2m－内涌设计水位8.5m）；

最大净扬程＝8.0m（外涌水位15.2m－内涌最低水位7.5m）；

最小净扬程＝4.5m（外涌水位12.0m－内涌最低水位7.5m）；

4.2.1.2泵站选型计算

（1）泵站管路布置

根据本站地形和地质情况，泵站布置在堤内，出水管长度为

3.77+2.54+44.2＝50.51m

进水管长度为0.8m

由于水管长度较短，管径对投资影响较小，同时为了便于与水泵连接，管径选定为1000mm。

糙率取为0.015，进口局部水头损失系数为0.5，弯管局部水头损失系数为0.3，出口局部水头损失系数为0.35，则管道扬程特性方程为：

（1）设计净扬程情况

（2）最大净扬程情况

（1）最小净扬程情况

（2）水泵特性

根据泵站实际工作条件和设计流量，初选1000ZLQ—10型水泵。

由厂家提供的水泵特性曲线，当安装角为+4度时，在曲线上度取两点（2.7，6.0）和（3.15，3.0），则特性曲线经验方程为

3、工况分析

（1）设计情况

解下列方程组

解的Q＝2.3m3/s，H＝8.26m，查得P＝kw，

=，［NPSH］＝m

（2）最大扬程情况

解下列方程组

解的Q＝2.14m3/s，H＝9.09m，查得P＝kw，

=，［NPSH］＝m

（3）最小扬程情况

解下列方程组

解的Q＝2.74m3/s，H＝5.78m，查得P＝kw，

=，［NPSH］＝m

4、机组台数

根据计算结果，选用5台1000ZLQ—6型水泵，总流量为11.5m3/s，满足排涝要求。

5、安装高程

（1）按防汽蚀要求

5机电设备与金属结构

5.1机组选型设计条件

根据**镇水利所提出的设计要求及水文资料，长安电排站基本参数如下：

①排涝标准：

20年一遇24小时暴雨22小时排干；

②设计排涝流量：

10.45m3/s。

③特征水位

内涌：

设计水位：

7.50m

最低水位：

7.00m

最高水位：

9.36m

外涌水位：

15.2m

④特征净扬程:

设计净扬程＝7.0m（外涌水位15.2m－内涌设计水位8.5m）；

最高净扬程＝7.0m（外涌水位15.2m－内涌最低水位8.5m）；

最低净扬程：

根据泵站特征水位及泵站运行情况，当外涌水位低于内涌水位时，可通过开启水闸闸门方式自流排水，因此在确定泵站的最低净扬程时取外涌水位与内涌水位相同，因此最低净扬程为0.00m。

⑤水泵参数选择

水泵型号为1000ZLQ-6，该型水泵叶片转角为-2°～+4°。

4.2辅助机械设备

起重设备及机修设备：

泵站最大起吊件为水泵电机，重约2.90t，选用一台3t电动单梁悬挂式起重机，额定起重量3t，跨度3.50m。

起升高度6.27m。

水泵断流采用出水管设置DN800电动蝶阀方式。

泵站设置小型机修设备及专用工具。

第二部分水泵站课程设计要求

一、排系统总体设计

1、排水方式

2、排水方式及其布置：

水源、取水口位置、集水井、排水布置。

3、管路布置：

管径、长度尺寸确定；弯头、闸阀布置；

4、运行方式设计：

充排方式的运用。

二、水泵选择计算

1、管路水力学计算：

流速、水头损失

2、确定设计工况：

充排设计扬程、流量

3、泵型选择方案

4、计算水泵设计工作点

5、综合分析，确定泵型

三、泵站（房）布置设计

1、机组布置

2、管线布置

3、泵房结构布置布置

计算书

一、泵站规模确定

1、设计标准

长安电排站保护区集雨面积2.18km2，围内常住人口近15万人，工、商、农及交通发达，其中种植花卉、蔬菜等经济作物，工农业总生产值达60多个亿元。

根据《广东省**市江河流域综合规划报告书》确定的排涝标准以及《广东省防洪（潮）标准和治涝标准》，按照建筑物等级，本泵站排涝标准为：

20年一遇24小时暴雨一日排干。

2、水文水利计算

（1）设计暴雨

泵站集雨面区内及附近地区没有雨量站和水文站，缺少实测资料。

根据《广东省暴雨参数等值线图》（广东省水文局，2003）查得本工程集雨区24小时点暴雨量为

＝1165mm，24小时点暴雨量变差系数CV＝0.5。

根据广东省经验取

，并计算出本站集雨区各频率24小时暴雨量，结果见表1。

表1本站集雨区暴雨参数

时段（h）

均值

Cv

Cs/Cv

P=2.0%

P=5%

P=10%

（mm）

Kp

Hp

Kp

Hp

Kp

Hp

1/6

22

0.35

3.5

1.923

42.31

1.67

36.74

1.469

32.32

l

50

0.35

3.5

1.923

96.15

1.67

83.5

1.469

73.45

6

80

0.4

3.5

2.08

166.4

1.775

142

1.535

122.8

24

110

0.4

3.5

2.08

228.8

1.775

195.25

1.535

168.85

72

150

0.4

3.5

2.08

312

1.775

266.25

1.535

230.25

（2）排涝设计流量

由于围内无调节水域，因此采用平均排除法确定泵站设计流量。

考虑到城区地面硬底化程度高，而且地面平整，林草地面积比例小，因此，根据经验径流系数取

=0.8，泵站一天工作时间为22h，则泵站设计流量为

=10.45m3/s

式中F为集水面，F＝5.3km2。

（3）泵站工作水位

根据实测资料和地面排水要求，内涌和外江的特征水位为：

1）内涌

设计水位：

7.50m

最低水位：

7.00m

最高水位：

9.36m

2）外江

外江设计水位：

15.2m

3）特征净扬程:

设计净扬程＝7.0m（外涌水位15.2m－内涌设计水位8.5m）；

最大净扬程＝8.0m（外涌水位15.2m－内涌最低水位7.5m）；

最小净扬程＝4.5m（外涌水位12.0m－内涌最低水位7.5m）；

二、泵站选型计算

1、泵站管路布置

根据本站地形和地质情况，泵站布置在堤内，出水管长度为

3.77+2.54+44.2＝50.51m

进水管长度为0.8m

由于水管长度较短，管径对投资影响较小，同时为了便于与水泵连接，管径选定为1000mm。

糙率取为0.015，进口局部水头损失系数为0.5，弯管局部水头损失系数为0.3，出口局部水头损失系数为0.35，则管道扬程特性方程为：

（1）设计净扬程情况

（2）最大净扬程情况

（1）最小净扬程情况

2、水泵特性

根据泵站实际工作条件和设计流量，初选1000ZLQ—6型水泵。

由厂家提供的水泵特性曲线，当安装角为+4度时，在曲线上度取两点（2.7，6.0）和（3.15，3.0），则特性曲线经验方程为

3、工况分析

（1）设计情况

解下列方程组

解的Q＝2.3m3/s，H＝8.26m，查得P＝kw，

=，［NPSH］＝m

（2）最大扬程情况

解下列方程组

解的Q＝2.14m3/s，H＝9.09m，查得P＝kw，

=，［NPSH］＝m

（3）最小扬程情况

解下列方程组

解的Q＝2.74m3/s，H＝5.78m，查得P＝kw，

=，［NPSH］＝m

4、机组台数

根据计算结果，选用5台1000ZLQ—6型水泵，总流量为11.5m3/s，满足排涝要求。

5、安装高程

（1）按防汽蚀要求

（2）吸入口淹没深度

水泵吸入口应淹没在最低水位以下一定深度：

三、泵站设计

1、进水渠

2、进水池

3、出水管和出水渠

4、泵房

（1）高程

（2）宽度

（3）长度