东平县马口排灌站工程复核计算分析

张立华

（山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

农田排灌泵站的任务是排涝、排渍，同时还兼负提水灌溉任务。在防洪、排涝、灌溉等方面发挥了重要的作用。我国的排灌泵站大多数建于20世纪六七十年代，受当时技术经济条件的限制，多数存在工程标准低、建设质量差、老化失修严重等问题，致使排灌泵站安全隐患严重，必须进行除险加固，而工程复核计算就是揭示排灌泵站病险原因和机理的重要手段。

文章结合泰安市东平县马口排灌泵站复核计算项目，简要介绍排灌泵站工程复核计算的基本内容和方法。

1 工程概况

马口排灌站地处东平县东平湖口马口村，始建于1966年，1987年改建，1988年竣工，设计7台机组、总装机容量1 110 kW，排水流量为10 m3/s，排涝控制面积0.53万hm2，灌溉面积800 hm2，对州城、彭集、沙河站3个街道乡镇辖区防汛排涝、灌溉具有关键性作用。

其中，泵站由引水渠、前池、进水池、主、副厂房、出水池（压力涵洞）组成。引水渠的作用是将涝水顺利导入排涝站前池，引水渠的断面为梯形，边坡1∶2，底宽17.7 m。前池上游侧上游侧底宽17.7 m，下游侧底宽27.0 m，长19.5 m，为浆砌石结构。进水池为矩形，长27.0 m，宽7.5 m，底高程36.2 m。进水池底板为钢筋混凝土结构，厚0.5 m。边墩、中墩均为砌石结构。主厂房为湿室二层结构，机组呈一字形排列，共7台700ZLB-70。水泵安装高程为38.74 m，支撑于水泵层的水泵梁上，主厂房底板顶高程41.7 m，电机布置在主厂房内。主厂房右侧为副厂房，内设低压室及值班室。压力涵洞为钢筋混凝土整体结构，距主厂房7.3 m，通过水泵出水管与主厂房连接。压力涵洞为净宽2.5 m壁厚0.4 m的方形钢筋砼涵洞，洞身全长34.8 m。压力涵洞上游洞底起始高程为40 m，下游段与竖井联接处为37.9 m。

2 工程复核计算

2.1 水力学条件复核

2.1.1 引水渠水力学条件复核

引水渠设计应满足纵向稳定和平面稳定。引水渠水力学条件复核是复核渠道在通过排涝流量时是否会引起渠道的冲刷或淤积。

马口泵站引水渠长1 000 m，底宽17.7 m，边坡1∶2，上游接各干沟末端高程为38.0 m，下游接泵站前池高程为37.0 m。水力计算按明渠均匀流公式。计算结果见表1。

表1 引水渠水力要素计算

引水渠的土质为轻壤土或中壤土，不冲流速在0.65左右，因此引水渠在达到设计引水流量时会冲刷渠道。

2.1.2 前池水力学条件复核

马口泵站前池尺寸为：上游侧底宽17.7 m，下游侧底宽27.0 m，长19.5 m，为浆砌石结构。因此，锥角为26.8°满足α=20°～40°的要求，不会产生水流的脱壁现象。

2.1.3 进水池水力学条件复核

经复核进水池尺寸，满足700ZLB-70泵的安装、运行要求，能保证水泵有良好的吸水条件，保证水池中的水流平稳，无漩涡无回流。

2.2 抗渗稳定复核

抗渗稳定主要是对进水池防渗长度进行复核。按《水闸设计规范》（SL265-2001），防渗长度按下式计算：

式中：L为进水池地基防渗长度，即地基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，m；C为允许渗径系数值，对于亚黏土，取4；ΔH为上、下游水位差，m。

根据原设计资料，选择正常运用工况进行泵站基础抗渗稳定性复核，即上游设计取设计水位为38.4 m，下游水位取最危险的平基底35.4 m。经计算，要求的闸基防渗长度L=12.16 m。

进水池纵剖面布置见图1，进水池防渗长度为14.3 m，大于规范要求长度，进水池防渗长度满足规范要求，进水池渗透稳定满足规范要求。

图1 进水池纵剖面图

2.3 泵站稳定复核

泵站稳定复核包括泵房基底应力、抗滑稳定、抗浮计算。

2.3.1 基本资料

1）正常挡水位，38.40 m；2）地基承载力，112 kPa；3）混凝土与地基之间的摩擦系数，f=0.45；4）回填土的力学指标：亚黏土，r湿＝19.5 kN/m3，r浮＝9.5 kN/m3，φ＝15°，C=40 kPa。

2.3.2 计算工况

基本组合按设计运用工况计算，特殊组合按检修工况计算。1）设计运用工况计算。上游水位38.4 m，闸下游水位平底板。2）检修工况计算。上下游均无水。

2.3.3 计算简图

闸室稳定计算简图见图2。

图2 泵站稳定计算简图

2.3.4 荷载计算

计算按西边联和中联分别计算，其横断面见图3、图4，计算成果见表2、表3。

图3 中联横断面

图4 边跨横断面图

2.3.5 计算结果

泵站稳定计算成果见表4、表5。

由表4、表5可知，边跨、中跨的基底应力计算值小于地基承载力，基底应力不均匀系数小于规范容许值，但在检修工况下泵站抗滑稳定不满足规范要求。

表2 西边联荷载计算

表3 中边联荷载计算

表4 正常运用工况计算结果

表5 特殊组合工况计算结果

3 结语

根据以上工程复核计算情况得出结论：前池、进水池的水力条件满足规范要求，引水渠在达到设计引水流量时会冲刷渠道；泵站防渗长度满足要求；泵站抗浮、抗倾稳定满足规范要求，但检修工况下泵站抗滑稳定不满足规范要求。建议引水渠应进行全断面衬砌，泵站拆除重建。