田间工程河道灌溉泵站工程设计说明.docx

田间工程河道灌溉泵站工程设计说明(一)基本情况根据项目区实际情况，项目区的裕民渠和胡姚河等河道是灌排两用河道，灌溉期河道通过位山灌区引黄灌溉，同时可通过渠道现有节制工程拦蓄区域降水用于灌溉和补充地下水，为充分利用黄河及当地水资源，本期项目需改建50泵站2座。改建泵站大多始建于上世纪七、八十年代，泵房裂缝或坍塌，水泵锈蚀、碱化严重，多数已无法正常运用，使该区域农田灌溉受到严重影响为提高该区域农业生产水平，保证其农田灌溉用水需求，亟需对现有泵站进行改建。表6-16渠灌区改建泵站水位特征统计表序号名称上一级干渠设计指标原机组数量原水泵型号控制制溉面积(亩)现状上级渠底高程(ID)上级设计水位(m)上级最低运行位(m)下级渠底高程(m)下级运行水位(m)渠道名称岸别1田庄泵站胡姚河北15OOZLB_855(XX)重建31.7333.2332.0834.0534.72李蒋夏泉站裕民集北1500ZLB.855000重建29.4432.5430.3434.2035.00(二)水力计算1、水头损失水头损失分为沿程水头损失和局部水头损失。(1)沿程水头损失计算公式：hf=fQf式中：hf管道沿程水头损失值，m；f一为摩擦阻力系数；L一为管道长度，m；Q一管道内通过的流量，m7s；D管道内径，m；m为流量指数。(2)局部水头损失局部水头损失包括拦污栅水头损失，弯头水头损失，拍门水头损失，管道进出口水头损失。拦污栅水头损失计算公式：h=7sin(-,b2g式中h一拦污栅水头损失值，m；B一栅条形状系数；。一拦污栅倾斜角度，度；t一栅条厚度，mm；b一栅条净间距，mm；V进水池最大流速，m/so弯头水头损失hj=卷=SjQ2=0.083斗Q2计算公式:2gD0金=0.13+0.16()35式中h一弯头水头损失值，m；C污一弯头局部阻力系数；D一弯头内径，m；R一弯头转弯半径，m；0一转弯角度，度；Q过流量，m7so拍门水头损失计算公式：h=品2=0.083Q2,2gD：式中h一拍门水头损失值，m；C拍一拍门局部阻力系数；D1一输水管道直径，m；Q-过流量，m3so管道进口阻力损失计算公式：h=0.083%Q2,2gDi式中h一管道进口阻力损失值，m；C进一管道进口局部阻力系数;D1一输水管道直径，m；Q过流量，m3so管道出口阻力损失值计算公式：h=备脸=0.083WQ2,''2gDi式中h管道出口阻力损失值，m；"一管道出口局部阻力系数；Di输水管道直径，m；Q过流量，m7so渐扩管水头损失计算公式：h=据扩；v>=o083(J：fZ扩Q，g式中h一渐扩管水头损失值，m；C渐扩一渐扩管局部阻力系数；&一扩散前断面直径，m；d2一扩散后断面直径，m；Q过流量，m7so蝶形阀水头损失计算公式：h=-=O.O83-Q2,式中C蝶一蝶形阀局部阻力系数；立一扩散前断面直径，m；d2一扩散后断面直径，mo3、泵站实际扬程（即装置扬程）泵站净扬程为进、出水池水位之差，其值加上管道水头损失即为扬水站实际扬程，详见水泵扬程计算成果表。表6-17泵站水力计算成果表泵站形式设计流量（m3s）输水管径（m）总水头损失（m）净扬程（m）总扬程（m）10.50.60.534.95.43（S）泵型选择扬水站流量为053s,流量均较小；泵站只用于灌溉，每次灌水天数为515天，间隔为2050天左右，可在灌溉前对泵站进行检修，所以，可选用一台机组,不考虑备用机组。由于泵站扬程为5.43m,小于Iom,宜选择轴流泵。轴流泵可调节叶轮上的叶片安放的角度可来适应所需流量和扬程的变化，且泵站运行管理方便。所以选择轴流泵。表6.18泵型统计表泵站形式选用泵型座数1500ZLB-852（四）工程布置以田庄泵站为例，进行泵站典型设计。泵站由前池、进水池、泵房、出水池及下游连接段等部分组成，泵房均采用湿室型泵房，墩墙式结构。前池：MlO浆砌块石护底，厚0.3m；两侧为MlO浆砌块石挡土墙（料石镶面厚200mm）。进水池：即湿室型泵房下部的湿室。进水池单孔净宽2.5m,共1孔；顺水流向长度7.5m,并设置拦污栅。泵房：采用墩墙式结构，分上下两层。下层为湿室，C25现浇钢筋混凝土结构，安置水泵，水泵放置在水泵梁上；上层为电机层，电机层梁、板均采用C25现浇钢筋混凝土结构，侧墙采用MUlo浆砌普通砖砌筑，砖墙厚240m。电机层安装电机和电气设备。泵房一侧设值班室，建筑面积均为12.96开间3.6m,采用MUlO浆砌普通砖砌筑，砖墙厚240mm,室内地面标高均同电机层。出水池：采用C25钢筋碎结构，净宽2.0m,净长5.0m,出口底坎高05,坡度为1:2；侧墙壁厚0.2m,底厚0.3m。底板下铺设0.1m厚ClO素硅垫层；出水管道采用DN600钢管,设置拍门。下游连接段：采用MlO浆砌块石护底与原灌溉渠道连接,IOmo两岸为MlO浆砌块石扭坡及护坡。混凝土抗渗等级为W6,抗冻等级为FI50。（五）稳定计算1、泵室稳定计算以田庄泵站为例，进行泵室稳定计算。（1）计算工况拟定施工完建期：回填土完毕，泵室内外均无水；正常运行期I：泵室内、外均为设计水位33.23m；正常运行期:泵室内无水，泵室外为最低运行水位32.08mo（2）稳定计算公式地基应力：maxZN6emin-rd±-）式中：。震泵室基底应力的最大值和最小值（kPa）；ZN作用在泵室上的全部竖向荷载（包括泵室底板底面上的浮托力在内）之和（kN）；A泵室底板底面面积（m2）；e泵室相对于底板地面中心的偏心距（m）,正值为偏向下游，负值为偏向上游；B泵室底板顺水流向长度（m）。地基不均匀系数：二ZiCrmin,式中：地基不均匀系数：max泵室基底应力的最大值（kPa）；min一泵室基底应力的最小值（kPa）。抗滑稳定安全系数：Kc-fGH,式中：Kc沿泵室基底面的抗滑稳定安全系数；f泵室底板与地基之间的摩擦系数；ZG作用在泵室上的全部竖向荷载(包括泵底板底面上的浮托力在内)之和(kN)；ZH作用在泵室上的全部水平向荷载之和(kN)；(3)泵室稳定计算成果表泵室稳定计算成果表表6-19计算工况偏心距(m)抗滑稳定系数KC基底应力OmaX(kN/W2)基底应力Omin(kN/)地基不均匀系数施工完建期0.081.64102.9890.421.14正常运行期I0.111.3574.8762.521.20正常运行期II-0.151.48111.3587.711.27参考该区域地质报告，此处地基承载力平均值不小于IlOkN/；均满足地基承载力要求。地基应力不均匀系数均小于相应工况的允许值(施工完建期及正常运用期均为2),满足地基稳定要求。抗滑安全系数Kc均大于相应工况允许值(施工完建期及正常运用期均为L2),满足抗滑稳定要求。2、挡土墙稳定计算以田庄泵站为例，进行挡土墙稳定计算。（1）计算工况拟定施工完建期：回填土完毕，泵室内外均无水；正常运行期I：墙前无水，墙后为地下水位。计算公式同泵室稳定计算公式。（3）回填土指标要求回填应采用碎石土或：1士,要求分层碾压、夯实，压实度不小于0.95,压实后等效内摩擦角不小于30度。（4）挡土墙稳定计算成果表挡土墙稳定计算成果表表6-20挡土（m）计算工况±(kNzn2)。下(kNM2)大小应力比抗滑安全系数抗倾安全系数2.74完建期63.8044.491.431.907.25正常运行期I67.3034.641.941.435.862.27完建期48.6940.901.191.998.06正常运行期I54.0228.871.871.315.66依据该区域地质报告，此处地基承载力不小于110kN/二；均满足地基承载要求。地基应力不均匀系数均小于相应工况的允许值（施工完建期及正常运用期均为2）,满足地基稳定要求。抗滑安全系数Kc均大于相应工况允许值（施工完建期及正常运用期均为L2）,满足抗滑稳定要求。（六）泵室结构计算1、泵室侧墙结构计算泵室侧墙按一端较接一端固结板结构，根据结构力学公式进行计算。（1）计算工况拟定施工完建期：回填土完毕，泵室侧墙内外均无水；正常运行期I：泵室侧墙内无水，墙外为最低运行水位32.08mo（2）回填土指标要求回填应采用碎石土或：1士,要求分层碾压、夯实，压实度不小于0.95,压实后等效内摩擦角不小于30度。（3）计算结果泵室侧墙结构计算成果表表621运行工况侧墙背水面侧墙迎水面最大弯矩配筋最大弯矩配筋完建期106.69KN.M16(5)15047.69KN.M14(5)150运行期139.72KN.M16而062.45KN.M141502、泵室后墙结构计算泵室后墙按两端固结单向板结构，根据结构力学公式进行计算。（1）计算工况施工完建期：回填土完毕，泵室侧墙内外均无水；正常运行期I：泵室侧墙内无水，墙外为最低运行水位32.08mo(2)回填土指标要求同泵室侧墙。(3)计算结果泵室后墙结构计算成果表表6-22运行工况侧墙背水面侧墙迎水面最大弯矩配筋最大弯矩配筋完建期21.24KN.M1625010.62KN.MQ1625O运行期29.18KN.M16(25O14.59KN.M16(25O3、泵室底板结构计算泵室底板按两端固结梁结构，根据结构力学公式进行计算。(1)计算工况拟定施工完建期：回填土完毕，泵室侧墙内外均无水；正常运行期I：泵室侧墙内无水，墙外为最低运行水位32.08mo(2)计算结果泵室底板结构计算成果表表6-23运行工况底面顶面最大弯矩(KN.M)配筋最大弯矩(KN.M)配筋完建期160.3316(g)150-79.8716150运行期197.7116150-110.72(D16150(七)机电设计根据泵站的总扬程及流量，选用不同型号的水泵和电机1、设计范围本工程设计范围为进线终端杆以下变配电设计，IOKV电源线路部分仅列工程量，由电业部门设计实施。2、用电负荷等级泵站用电负荷等级设定为3级负荷。3、用电变配电设计(1)电气一次部分设备功率配套电机功率见泵站机电设备表。泵站与电力系统的连接根据需要配置变压器。电动机启动方式经计算主变无法完全满足直起要求，为尽量减小对主变冲击，泵机采用变频启动方式。电缆敷设各泵机电源由变压器0.4KV低压侧引出，采用铠装电缆直埋地敷设方式，现场控制柜至水泵电机采用橡胶电缆穿钢管沿地明敷。照明本闸室设有220V工作照明，照明电源引自现场控制柜，机房设照明灯具，照明导线暗敷。系统防雷与接地泵室为防止直击雷的危害，在机房顶部架设避雷带，并利用柱筋作为引下线与接地装置相连。电动机组外壳均可靠接地,接地电阻不大于10欧姆。电气劳动安全防护设计与防火设计劳动安全防护按现行国家有关规范进行设计。电气设备布置、安全距离、操作间距、防护等级等均按有关安全标准设计。机房、配电所均按要求设置了、防火、防雷与接地装置。（2）电气二次部分低压配电盘进出线控制、信号回路低压电源进线及各启闭机出线回路采用空气开关控制回路的接通或断开。各空气开关的跳/合闸均设有一对一的灯光位置信号指示。继电保护根据机电保护和自动装置设计技术规程等，应当加装以下保护：主变保护a、采用高压跌落式熔断器保护b、变压器低压侧空气开关作为0.4KV侧母线和电缆线路短路保护。水泵电动机保护c、利用配电柜支路空气开关作为电流速断保护d、利用电动机回路热继电器作为过负荷保护e、利用电动机回路接触器低压释放特性作为低压保护测量计量根据电气测量仪表装置技术规程等，应装设以下测量表计：a、三相电压表、电流表b、三相四线电度表C、各支路装单相电流表表6-24泵站机电设备统计表县别名称金属构件名称单位备注XX市田庄泵站500ZLB-85型轴流泵安装台1共2座75KVA变压器台155kW电机及低压线路台155kW控制柜台1高压线路m200南丁泵站500ZLB-85型轴流泵安装台175VA变压器台155kW电机及低压线路台155kW控制柜台1高压线路m300