南水北调东线邳州泵站工程可行性报告.docx

1、南水北调东线邳州泵站工程可行性报告南水北调东线第一期工程邳州泵站工程可行性研究报告1 工程概况 11.1工程概况 11.2 勘察设计工作过程 11.3 编制依据 22 气象与水文 42.1气象 42.2水文 42.3通航 52.4调水水位复核 52.5 邳州泵站配套建筑物水位组合表 63 工程地质 83.1 地质概况 83.2工程地质条件 113.3结论与建议 124 工程任务和规模 144.1工程任务 错误！未定义书签。4.2 工程规模 错误！未定义书签。4.3 配套建筑物 错误！未定义书签。5工程等别、标准、基本资料 185.1 工程等别、建筑物级别 185.2 防洪标准 185.3 地震

2、设防烈度 185.4 基本资料 186工程选址、工程总体布置 错误！未定义书签。6.1 枢纽现状 216.2 站址选择及比较 236.3 工程总体布置 267 建筑物设计 错误！未定义书签。7.1 主泵房设计 317.2 进、出水建筑物 357.3配套建筑物设计 358 水力机械 378.1水泵运行要求 378.2 泵型比较方案 388.3 流道型式和断流方式 418.4 水泵安装高程的确定 418.5辅机系统 419 电气工程部分 459.1电气接入设计方案 459.2 电气一次 459.3 电气二次及泵站自动化控制系统 469.4 配电装置设备布置 489.5 防洪闸电气设计 4910 金

3、属结构 5110.1邳州泵站金属结构设备 5110.2 配套建筑物金属结构设备 5110.3 金属结构防腐 5111 施 工 5311.1施工条件 5811.2施工导截流 6011.3施工降排水及基坑围护 6011.4主体工程施工 6111.5施工交通运输及施工总布置 6311.6施工工期 6412 占地及拆迁安置 6612.1 移民安置与专项迁建 6612.2 投资估算 6613 工程管理 6813.1管理机构 6813.2管理范围 6813.3 管理设施 6813.4 管理运行要求 6914 投资估算 7114.1主体工程土建工程量 7114.2工程投资估算 7115附图、附表 7315.

4、1附图 7315.2附表 731 综合说明1.1工程概况根据南水北调东线第一期工程总体规划，新建邳州泵站，设计流量100m3s，邳州泵站的作用是通过徐洪河抽引睢宁站来水，再沿房亭河送进骆马湖或北送。邳州泵站工程位于江苏省邳州市八路镇刘集村徐洪河与房亭河交汇处，是南水北调东线工程的第六级抽水梯级。现状枢纽建筑物有：刘集地涵、刘集抽水站、刘集节制闸、刘集船闸（初步设计已批复，正在实施）。现状枢纽的功能一是抽引骆马湖或徐洪河水西送房亭河，二是相机排出房亭河以北涝水，三是房亭河排涝入中运河。刘集地涵为徐洪河穿房亭河立交建筑物，设计过水流量200 m3s，其主要作用一是引徐洪河水入房亭河，二是当房亭河以

5、北具备自排条件时，将房北涝水排入徐洪河。刘集抽水站位于房亭河北侧，抽水流量30m3s，主要作用抽引骆马湖或徐洪河水由房亭河西送，供邳州、铜山灌溉；当房亭河以北不能自排时由该站开机抽排。刘集节制闸为灌溉季节刘集抽水站向房亭河补水提供节制。双杨河灌溉涵洞位于房亭河南岸，设计引水流量8m3s。1.2 勘察设计工作过程 2001年10月淮委会同海委编制完成南水北调东线工程规划（2001年修订）；2002年6月淮委规划设计院完成了南水北调东线第一期工程项目建议书，水利水电规划设计总院于2002年6月1417日对该项目建议书进行了初审，会后根据国务院批准的南水北调总体规划，淮委规划设计院又对项目建议书进行

6、了修改，于2003年3月提出了南水北调东线第一期工程项目建议书（修订稿）。根据水利部2003年南水北调前期工作会议精神，为在项目建议书获国家批复前做好2003年开工项目的前期工作，2003年4月淮委规划设计院会同水利部天津水利水电勘测设计研究院编制完成了南水北调东线第一期工程总体设计方案报告，水利部水利水电规划设计总院2003年9月1924日在北京对总体设计方案进行了审查。专家对邳州泵站总体布置和泵型选择提出了指导意见：根据现状工情确定房南方案防洪措施；同意初选贯流泵泵型方案。为进一步做好方案比选，正确估算工程投资，徐州市水利建筑设计研究院根据新的资料、上述工作成果及审查意见，对站址区现有河道

7、、建筑物的情况以及场区环境作了深入地调查研究，结合近年来泵站技术发展成果，细化站址方案和泵型方案比选，对工程设计参数作了部分调整，对泵型选择进行了进一步的技术经济比较，在充分比选论证的基础上站址推荐房南方案，泵型推荐卧式贯流泵方案，并于2004年4月完成。1.3 编制依据1.3.1 设计依据的文件（1） 南水北调东线第一期工程总体设计方案报告及审查意见（初稿）（水利部淮委设计院、海委设计院，2003年8月）；（2） 南水北调工程总体规划（国家发展计划委员会、水利部，2002年9月）；（3） 南水北调东线工程规划（2001年修订）（水利部淮委、海委，2001年10月）；（4） 水利部水规总院关于

8、南水北调东线第一期工程项目建议书（修订稿）审查意见（初稿）（2003年4月）；（5） 南水北调东线第一期工程项目建议书（修订稿）（淮委规划设计研究院，2003年3月）。（6） 关于征求2003年南水北调工程开工项目前期工作进度安排意见的通知（水利部南水北调规划设计管理局，2003年5月）。1.3.2 设计依据的规程、规范和规定（1）水利水电工程项目建议书编制暂行规定（水规计1996608号）（2）水利水电工程等级划分和洪水标准（SL252-2000）（3）泵站设计规范（GBT50265-97）（4）水闸设计规范（SL265-2001）（5）水工混凝土结构设计规范（SLT 19196）；（6）水

9、工建筑物荷载设计规范（DL50771997）；（7）水工建筑物抗震设计规范（DL50731997）；（8）公路桥涵设计通用规范（JTJ02185）；（9）水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338-89）（10）水利工程管理单位编制定员试行标准（SLJ705-81）（11）内河通航标准（GBJ13990）；（12）水利水电工程钢闸门设计规范（SL 7495）；（13）水利水电工程启闭机设计规范（SL 4193）；（14）水工金属结构防腐蚀规范（SL 10595）；（15）淮委规划设计研究院南水北调沿线泵站项目建议书编制规定(16) 其它相关的规范、规程、标准。2 气象与水文2.1气 象邳州泵站

10、地处邳州市西南部，属于暖温带半湿润季风气候区，冷暖变化和旱涝灾害十分突出。夏季炎热，雨水集中；冬季干旱，雨雪稀少，春季温和，秋季气爽。多年平均气温14。平均降雨量867.5mm，年日照2393小时，无霜期214天，平均水面蒸发量1100mm，陆地蒸发量625mm。降雨的时空分布极不均匀，汛期（69月）降雨595.4mm，占全年的66.8%，历年最大降水为1354.3mm，最小降水为557.7mm，故常有旱、涝、渍、冻等自然灾害。暴雨成因是黄淮气旋、台风和切变线等。2.2水 文2.2.1徐洪河概况徐洪河连接洪泽湖、骆马湖、微山湖三大湖泊，串通安河与沂沭泗两大水系，是一条具有防洪、排涝、调水及航运

11、综合效益的骨干河道。徐洪河工程主要由干流及房亭河组成，其干流从洪泽湖的顾勒河口开始，沿安河老道扩挖，至七嘴进入睢宁境内，再沿凌沙河至沙集向北，切断废黄河，穿越民便河至刘集（亦称为土山），向西北利用房亭河在徐州东郊蟠桃村附近进入不牢河。全长为187km，其中顾勒河口至刘集120km，刘集至不牢河蟠桃村利用房亭河长度67km。徐洪河按5年一遇除涝、20年一遇防洪、北调送水200 m3s标准开挖。徐洪河干流排水面积2316km2，5年一遇排涝流量960m3s，现状河道底高程158m（废黄河零点，下同），河底宽度24102m，河道边坡1：31：4。1992年全线贯通，并建成睢宁一站，在洪泽湖水位12.

12、5米时可利用睢宁站从洪泽湖抽水50 m3s北送徐州。2.2.2 房亭河概况房亭河位于铜山、邳州两县（市）境内，系运西地区主要引排骨干河道之一。从京杭运河不牢河起，经大庙、单集、土山到房亭河地涵入中运河，全长74.4km。沿岸支流有古运河、一手禅河、帮房亭河、白马河等，流域呈叶面状分布，房亭河流域面积为755km2，其中丘陵山区面积136 km2，平原区493 km2，低洼平原抽排区126 km2。地面形势是西高东低,地面平均坡度1500017000。房亭河20年一遇防洪流量813 m3s，5年一遇排涝流量505m3s，现状河道底高程2718.3m，河底宽度1040m，河道边坡1：3，满足防洪排

13、涝要求。2.2.3 邳州泵站排涝区域概况房亭河以北、京杭运河以南区域排水面积246.6km2，区域地面高程22.523.5m,具体排水范围为：房亭河以北，中运河以西，古运河、李集大沟滩土河上段以东区域(见附图)。该片地区的现状排涝布局为：当徐洪河、邳洪河水位较低时，开启刘集地涵和邳洪河地涵向南抢排；当失去自排机会时区域涝水由刘山站和刘集站抽排。（见图2.2.3.1）2.3 通航水位根据1979年江苏省水利勘测设计院编制的徐洪河全线工程规划及1997年江苏省交通规划设计院编制的徐洪河通航工程刘集船闸工程可行性研究报告，房亭河及徐洪河均为级航道，房亭河下段最低通航水位为20.5m，徐洪河沙集至刘集

14、段最低通航水位为19.5m。中运河最低通航水位20.5m；徐洪河刘集地涵南端最低通航水位19.5m。2.4 调水水位复核房亭河中泓糙率选用0.0225，河道考虑淤积因素，桥梁、涵闸及芦苇阻水均计入落差。徐洪河中泓糙率选用0.0225，河道考虑淤积因素，桥梁、涵闸均计入落差。邳州泵站水位复核情况见下表： 邳州泵站特征水位表 表2.4.1运行工况站上站下备注河道水位（m）后池水位（m）河道水位（m）前池水位（m）设计运行水位23.323.4020.520.20站上按骆马湖近期控制水位23.0m推算至邳州泵站站上。最高运行水位23.723.8022.522.50站上水位按远期骆马湖23.5m推算至土

15、山站上，站下按睢宁站最高水位22.5m。最低运行水位21.121.219.519.2按中运河最低水位21.1m。站下按最低通航水位19.5m。平均运行水位22.923.020.520.2按骆马湖多年平均水位22.9m近期流量推算至邳州泵站站上。站下按平均水位20.5m。百年一遇设计防洪水位27.522.525.022.5通过防洪闸防洪天窗泄洪时水位27.024.024.724.7原河道建筑物规划功能三百年一遇校核防洪水位28.023.526.023.5骆马湖26.0m，通过防洪闸防洪排涝水位26.522.121.8站下为结合房亭河以北片最低排涝控制水位。2.5 邳州泵站配套建筑物水位组合表2.

16、5.1 黄墩湖防洪闸黄墩湖防洪闸水位组合表 表2.5.1计算工况闸上水位（m）闸下水位（m）流量（m3s）备注送水设计20.5020.40100南水北调设计送水水位行洪设计24.6024.70400刘集地涵天窗向南泄洪挡洪设计25.022.5百年一遇设计水位校核26.023.5三百年一遇校核水位防渗26.023.5消能24.6024.70400刘集地涵天窗向南泄洪消能20.5020.4400送水水位2.5.2 房亭河防洪闸房亭河防洪闸水位组合表 表2.5.2计算工况闸上水位（m）闸下水位（m）流量（m3s）备注送水设计23.8023.70100南水北调设计送水水位挡洪设计22.527.5百年一

17、遇设计水位校核23.528.0三百年一遇校核水位防渗22.527.5消能23.823.7100送水水位2.5.3 双杨河灌溉涵洞双杨河灌溉涵洞水位组合表 表2.5.3计算工况上游水位（m）下游水位（m）流量（m3s）备注引水设计22.922.758南水北调近期设计送水水位挡洪设计27.3923.0闸上为房亭河二十年一遇防洪水位防渗27.3923.0闸下为灌溉河道正常蓄水位消能25.020.0闸下为灌溉河道最低蓄水位3 工程地质3.1 地质概况2003年8月徐州市水利建筑设计研究院对邳州泵站（房亭河南、北两个方案）按项目建议书阶段进行工程地质勘察。在收集区域工程地质资料和地区水文地质的基础上，适

18、量布置钻孔，初步查明场地工程环境、地形地貌、地层岩性、不良岩土层的分布及其对工程的影响，进行常规岩土性质试验，提供各层岩土的常规物理力学参数；并对其工程性质做初步评价。对场地水文地质条件、岩土的渗透性，地下水埋藏条件，地表水和地下水的补排关系，环境水的腐蚀性进行初步评价。外业工作于2003年8月5日开始，8月12日结束，施工钻孔21孔，总进尺489.17m，取原状土样106个，进行标贯试验313点，最大孔深27.8m，控制高程-5.2m,基底下深度17.0m。土工试验由我院试验室完成，土样均按要求进行了常规物理力学试验。3.1.1 地形地貌邳州泵站位于江苏省邳州市八路乡境内，北方案位于房亭河北

19、岸，现刘集抽水站西侧，输水线路为睢宁站来水经徐洪河和徐洪河穿房亭河地涵到邳州泵站下再抽水入房亭河，由房亭河送入骆马湖。南方案位于房亭河南岸，黄墩湖滞洪区内，输水线路为睢宁站来水经徐洪河直接抽水入房亭河，由房亭河送入骆马湖。场地地势平坦，地表高程23.024.0m，房亭河堤顶高程28.3m，边坡1:3，徐洪河河底高程15.0，房亭河河底高程18.0m。3.1.2地层和岩性场地位于沂沭泗河冲、洪积平原，第四系地层发育以冲、洪积相为主，全新统、上更新统沉积颗粒较细，中更新统沉积颗粒相对较粗，沉积韵率清晰，成层性好。全新统厚89m，上部为砂壤土、粉砂，下部为淤泥质黏土。上更新统以黏性土夹钙质结核为主，

20、局部夹细中粗砂，厚度1015m。中更新统以黏性土夹钙质结核为主，夹中、粗砂，厚度40.0m。本次勘探揭露第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）地层，根据岩土特征可划分为7层（南、北两方案统一分层，不包括夹层），现分述如下：全新统Q4：砂壤土（Q4 al+pl）：黄色、浅黄褐色，松散、饱和，振动析水较快，无光泽反应；局部混团状粉砂、或夹黏土薄层；厚度2.02.6m。 黏土（Q4 al+pl）：褐黄色，软塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性较低，标贯击数23击，厚度0.61.1m。粉砂（Q4 al+pl）：灰色，松散、饱和，振动析水快，无光泽反应，夹黏土薄层；标贯击数28击，厚度1.03.6m，

21、南方案场地内局部分布。 淤泥质黏土、淤泥（Q4l+主机组台数 4台 B进水流道宽度 7.1m a两台机组间隔墩厚度1.0m C1缝墩厚度 1.0m C2边墩厚度过1.5m f缝宽0.02m相邻电机风道盖板外径间距2.2m，大于规范9.11.2.1条规定1.5m.一、 安装检修间长度的确定安装检修间布置在主泵房的东侧，长度按规范9.11.6.1规定，取机组长度的1.5倍。1.58.6=12.9m 取13m.三、主泵房宽度确定 根据规范9.11.7.1条规定，泵房上下游侧均留有1.2m，1.5m维护通道。操作盘柜另设操作控制室宽度取用：总宽度14.4米（外包）柱间净宽12.4米。满足主机组辅助设备

22、及进出水流道，工作通道和设备吊运的需要。四、 出水流道布置泵站设计规范7.3.5.2、7.3.5.3、7.3.10规定，出水流道型线变化应比较均匀。当量扩散角宜取812，出口流流速不宜大于1.5ms，流道出口上缘应淹没在最低水位以下0.30.5米。邳州泵站出水流道长14.7米，底面水平，流道底高程16.60米，出口上缘顶高程20.50m,出水池最低运行水位21.10米，出口上缘淹没深度0.6米，当量扩散角11，流道内设中隔墩，墩长8.8米，墩厚0.5米，出口断面3.96.6m，出口流速1.3ms，均满足规范要求。五、 进水流道布置 根据本工程特点，水泵安装高程受出水池最低水位控制，由出口管中心

23、高程仅推进水流道高程。水泵叶轮安装高程13.15m。根据规范7.3.2.3规定，进水流道口断面处的流速宜取0.81.0ms及取用合理的流道宽度，叶轮中心至底板的高度取1.695D(D为叶轮直径2.95m)底板高程为8.15m。流道进口至泵轴线长度L=11.8m，流道进口宽度=7.1-0.6=6.5m。LD=4，BD=6.52.95=2.2。流道进口翘角6.7，顶板仰角25。进水流道口段断66.5m，设计流速0.86ms，均满足规范要求。六、 主泵房各层高程确定水泵站高层根据主水泵结构、进水流道、辅机设备布置等因素确定为13.00m。联轴承高程应便于检修填料函，折装联轴器，检修电动机下部结构和安

24、装操作油、汽、水管道阀件及观测仪表，并满足水泵层净高要求。联轴层高层18.4m，另在20.65m和21.4m处设巡视通道。电机层高程根据水泵安装高程、泵轴、电机轴长及排风口位置，确定高程为25.0。电机梁顶高程23.0。泵轴长6.9m，吊运设备与固定物的安全距离为0.30.5m。吊钩至吊车轨面的最小距离0.6m，吊钩至吊件的绳索间距按1.5m计，合计长度9.5m，吊车轨道顶面高程为28+9.5=37.5m。主厂房屋面底高程按吊车轨面至吊车顶，高度2.4米，安全余量0.6m及吊顶安装照明设备等定为41.50m。泵房按水部位顶高程按泵站设计规范（GBT 50265-97）第6.1.3款确定，设计上

25、游DH=设计洪水位（27.5m）+浪高（0.75m）+设计超高（0.7m）=28.95m。取29.0m。下游DH=设计洪水位（25.0m）+浪高（0.75m）+设计超高（0.7m）=26.45m。实际为工程管理方便，取用27.7m。在发生三百年一遇校核洪水时，按水高程超过房亭河堤顶高程，发生溃堤，不作为泵房顶高程控制值。（具体布置见图5.4.1.1）5.4.1.2 泵房稳定分析5.4.1.2.1 抗滑稳定计算主泵房基础座落在第（6）层壤土混砂姜，该层土的承载力标准值为280kpa。泵站4台机组采用一列式布置，分设在2台一联二块底板上，主泵房稳定分析取两个机组段（一联）作为计算单元，用于泵房稳定

26、分析的荷载组合，按泵站设计规范的规定采用，根据运行条件，对主泵房各种工况下的稳定性进行了计算，抗滑稳定、抗浮稳定及地基应力计算结果详见表5.14。从以上稳定计算成果可以看出，主泵房基础底面的抗滑稳定、抗浮稳定、基底应力和基底应力不均匀系数均能满足规范要求。表5.13 邳州泵站稳定计算水位组合表荷载组合计算工况站上（m）站下（m）备注基本组合施工完建无水无水设计调水（1）23.420.2设计调水水位设计调水（2）21.219.2上下游最低调水水位特殊组合检修情况23.420.2泵站1台机组检修、流道抽空校核情况（1）23.819.2上游最高调水水位、下游最低调水位校核情况（2）27.522.5上

27、游设计洪水位、下游最高调水位（不分洪） 校核情况（3）28.026.0上下游校核洪水位校核情况（4）26.521.8排涝情况设计+地震情况（0.2g）23420.2调水期上下游设计水位遭遇地震地震动峰值加速度为0.2g 表5.14 主泵房稳定计算成果表荷载组合计算工况水位（m）抗滑稳定安全系数抗浮稳定安全系数基底应力（Kpa）基底应力不均匀系数站上站下计算值允许值计算值允许值最大值最小值平均值允许值计算值允许值基本组合施工完建期无水无水185.9136.7161.32001.362.0设计运用期23.4020.23.251.352.051.10126.269.998.12001.812.0特殊

28、组合检修期23.4020.23.141.351.891.10122.365.589.32001.872.5校核运用期23.8019.22.851.202.211.05135.461.2102.12002.212.5排涝期26.5021.82.251.201.761.05108.568.188.32001.592.5地震期23.4020.21.231.102.051.05153.166.2109.72002.485.4.1.2.2 防渗设计主泵房地基为第（6）层壤土混砂姜，渗径系数取C5，最大水头差H4.6m，计算得渗径长度L=23.0m，由于泵站总体布置结构的需要，实际布置总防渗长度为56m，

29、大于计算需要值，满足要求。为防止发生渗透破坏，在渗流出口即进水池底板设排水孔和反滤层，为防止侧向绕渗，在上下游翼墙与主泵房边墩均设垂直止水，且挡土墙背后回填粘土，以加强防渗效果。5.4.2 进、出水建筑物本泵站进水渠为从徐洪河新开引渠至站下，新开挖的进水渠道长总795m，渠底高程与现有河道的高程相同为15.0m，池底宽24m，两侧边坡1：3，滩面高程23m以下采取10厘米厚C20混凝土预制块护砌，以上采用植草砖护砌。 出水池布置主泵房与穿堤涵洞之间，顺水流方向长60m，宽37.2m，出水池池底高程13.018.0m，两侧翼墙采用扶臂式空箱挡土墙。5.4.3 清污机桥清污机桥布置于泵房前45.0m的引水渠末端，共8孔，单孔净宽3.825m，按4孔一联设计，底板厚0.7m，边墩、中墩厚0.80m，缝墩厚均为0.70m；桥前布置15.0m长的混凝土护坦，30.