密云水库调蓄工程溪翁庄泵站布置研究

2018-04-24许光卓

水利规划与设计 2018年3期

许光卓

(北京市水利规划设计研究院)

1 工程概况

受丹江口水库来水影响，南水北调来水具有年内分配不均，年际变化大的特点。在有效接纳南水北调来水，建设相应的输水工程、调蓄工程和水厂工程的同时，北京市提出建设南水北调来水调入密云水库调蓄工程(以下简称密云水库调蓄工程)。工程由团城湖取水，通过京密引水渠输水，经六级泵站加压将水提升至怀柔水库，输水规模为20m3/s；怀柔水库分水回补水源地后，其余水量再经三级泵站加压输水至密云水库，输水规模为10m3/s。工程线路总长103km，总扬程132.85m。工程总体方案如图1所示。

图1 南水北调来水调入密云水库调蓄工程平面位置示意图

其中，溪翁庄泵站是密云水库调蓄工程梯级泵站中的最后一级提升泵站，将8级泵站提升后的来水再次提升输送至密云水库，实现最终的调蓄任务。溪翁庄泵站位于密云区溪翁庄镇，密云水库白河主坝南侧约350m，泵站设计流量为10m3/s，设计总扬程55.60m，属高扬程泵站。

2 泵站布置原则

泵站的总体布置应综合考虑站址地形、地质、水流、供电、环境等因素，在满足泵站功能要求的前提下，结合机组型式、供水系统布局等，做到布置紧凑合理、便于施工、运行安全、管理方便、美观协调；生产、生活管理建筑分区明确、联系方便、交通顺畅；同时厂区布置还应满足防火安全、卫生防护和环境绿化要求。

3 泵型选择

溪翁庄泵站设计流量10m3/s，水位及扬程参数见表1、2。

表1 泵站特征水位

表2 泵站特征扬程

根据扬程和流量范围，适用于该泵站的泵型有卧式单级双吸离心泵及立式单级单吸离心泵。对两种泵站进行比选，结果见表3。

表3 溪翁庄泵站泵型比较

综合考虑水泵机组运行时间、运行稳定性，汽蚀性能，效率及工程投资，安装、检修方便等因素，溪翁庄泵站水泵采用卧式单级双吸离心泵。卧式双吸离心泵结构简单，轴向力较小，水平中开结构安装检修方便，土建开挖深度小，厂房结构简单，节省投资。泵站安装机组3台，2工1备，水泵单机设计流量5.0m3/s，配套电动机功率4000kW，泵站总装机容量12MW。为适应泵站扬程变幅的要求，水泵机组需配套变频调速装置，通过水泵调速运行以适应泵站各种工况的运行条件，确保泵站高效、安全、可靠输水。

4 厂区总体布置

溪翁庄泵站利用新建七孔桥节制闸北端调节池进行水量调节，利用改造后的连接渠从调节池取水。根据输水线路布置，及站址具体情况，泵站采用正向进水布置。这种进水形式可以更好地满足水流顺畅、流速均匀、减少涡流的要求。

为了更好地组织生产、办公、生活，创造良好的环境条件，根据各建筑物的性质、使用功能、交通运输联系、防火和卫生要求，将性质相同、功能相近、联系密切，对环境要求一致的建筑物、构筑物及设施分成若干组，形成合理分区。

因此将溪翁庄泵站厂区总体分为三个区：与供水直接有关的建筑物构成主要生产区，主要包括进水闸、前池、进水池、泵站进水管道、主厂房(副厂房)、泵站出水管道等；为泵站运行提供支持的柴油发电机房、加氯间、空调通风机房、检修车间、仓库等建筑物构成辅助生产区；管理运行必要的办公、食堂、锅炉房、车库、门卫等房屋构成办公生活区。厂区内通过南北向主通道将厂区分隔成东、西两个区域，西侧为生产和辅助生产区，东侧为办公生活区。

厂区共设有2个出入口。主入口设在厂区南侧，与连接渠南侧堤路相接；厂区西侧设西入口，与主厂房检修间大门相对，作为主要设备出入口。从厂区南入口进入，为南北方向的厂区主交通道，主交通道与分支道路可达生产生活区和辅助生产区，各个建筑的出入口道路均相通，形成泵站内合理的交通道路布局，以满足厂内交通及消防的要求。

厂区内道路两侧及建筑物周边设置绿化带，厂区南侧为景观绿化区，乔灌草结合种植，并设有中心广场及凉亭、花架和坐凳，绿化区东侧布置有运动场，为工作人员在工作之余提供优美的休息环境和健身场所。

溪翁庄泵站总平面布置如下图所示。

图2 溪翁庄泵站总平面布置图

5 主要建筑物布置

溪翁庄泵站从调节池东岸连接渠取水，水流从南侧进入泵站厂区，顺水流由南向北依次布置有进水闸、前池、进水池、进水管、主厂房(副厂房)、出水管等建筑物。

5.1 进水闸

进水闸是泵站来水的控制开关。泵站正常运行时进水闸闸门开启；检修时闸门关闭，避免来水进入泵站。水闸结构采用为整体平底板开敞式，长度的确定主要受各种设备及上部结构布置控制。闸室上部为二层框架结构闸房，一层为闸门起吊空间；以上二层为启闭机室、配电及控制室。

5.2 前池及进水池

根据水泵机组淹没深度的要求，主厂房及进水池的埋深较大。因此在进水闸及进水池间需要设置前池，起到水流顺接作用。前池为开敞式布置形式，分为斜坡段和水平段。综合考虑水流条件及减少前池长度和开挖量等因素，前池斜坡段平面呈对称梯形。斜坡段后顺接水平段，水平段末端接进水池。由于单泵流量较大，为了保证水泵进水管有比较好的流态，避免进水间内出现漩涡及进水管间的相互影响，为每台水泵进水管设独立进水间，3个并排一列布置。

5.3 主副厂房

主厂房布置在进水间下游，为矩形干室型半地下钢筋混凝土整体结构，地上部分为钢筋混凝土排架结构，砌体围护；地下部分基础为平底板筏式基础，四周挡墙为悬臂式钢筋混凝土挡墙结构。厂房内从东向西依次布置3台水泵机组、1条反向输水管和安装检修间，各机组轴线位于一条直线上，优点是是空间整齐、易于管理和操作。每台水泵机组中心线顺水流向依次布置有进口蝶阀、水泵主机、出口液压缓闭蝶阀、出口蝶阀等设备。因布置厂房排水沟、电缆沟及抗浮压重的需要，厂房底板上设素混凝土铺装层。厂房底板四周加趾，利用外部填土保证主厂房的抗浮稳定安全。

副厂房紧贴主厂房东侧南北向布置，两层框架结构。首层布置低压配电室、变频室、补偿室、高压配电室、输入变室、电缆室。二层布置中控室、备品备件、蓄电池室、综保室、通讯机房、资料室、会议室、办公室等。

5.4 进、出水管道及反向输水管道

进水管由进水间至主厂房水泵，包括进水间吸水喇叭口、进水间～主厂房间连接管道和主厂房内明管。泵站进水管采用单管单泵式供水，3台机组共设3条进水管。每条进水管前分别设单独的进水间，从相应进水间中央吸水。

出水管由主厂房水泵至密云水库，采用多机一管形式，包括支管段和主管段。各支管中心与水泵机组一一对应，并以三泵一管形式汇成主管，向下游进入密云水库白河发电隧洞。出水主管道上设有排气阀、流量计和检修蝶阀。

此外，溪翁庄泵站考虑了密云水库可利用新建雁栖(8级泵站)～溪翁庄泵站(9级泵站)输水管道反向将水输送至雁栖泵站前池，再由京密引水渠输水至怀柔水库。因此，出水总管向上游设置跨接管；跨接管从主厂房内穿过，接入泵站前池，与雁栖～溪翁庄输水管相通。跨接管穿主厂房段设调流阀，主厂房前后跨接管上各设1道检修蝶阀。