锦西灌区渠首泵站布置形式分析

2022-05-25黄勇，胥慧

黑龙江水利科技 2022年4期

黄勇，胥慧

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

1 概述

富锦市地处黑龙江省东北部三江平原腹地、松花江干流下游南岸。E131°25′-133°26′，N46°45′-47°45′-47°37′之间。锦西灌区位于富锦市西部，地理坐标为E131°30′-132°37′，N46°48′-47°14′。锦西灌区渠首泵站设在灌区范围内松花江主流凹岸弯顶点偏下游段，所在松花江段地面开阔平缓，河道宽阔顺直、平缓，主流靠岸边较近，河岸地面高程在61.90-62.30m。以20世纪50、70年代1/5比例尺航测图与2014年谷歌地图为基本图，对所在江段松花江河势进行套绘和对比分析，松花江该江段近60多年河岸基本没有变化，河势稳定。

从工程地质钻探资料分析该河段地质条件较好，渠首泵站建基面高程为48.80m，基础主要座落于级配不良粗砂层中，地层稳定，无不良地质现象，地基抗滑稳定性较好。灌区范围内地震基本烈度为Ⅵ度，近期无地震活动纪录，为区域地质构造稳定区。

锦西灌区以松花江为主要水源，以地下水为补充水源。地表水通过渠首集中提水泵站进行农田灌溉。渠首泵站设计流量65m3/s，泵站装机7500kw，泵站等别为Ⅱ等、泵站规模为大(2)型，相应主要建筑物拦污栅桥、泵房、进水池、出水池等级别为2级，次要建筑物为3级。根据《泵站设计规范》，防洪标准可取50a，校核标准200a，同时考虑防洪标准不低于所在松花江干流富锦西堤防洪标准，故本次设计防洪标准取为50a一遇洪水设计，200a一遇洪水校核[1-2]。

2 泵站布置原则

1)泵站的总体布置应包括泵房，进、出水建筑物，降压站，工程管理用房，内外交通、通信以及其他维护管理设施的布置。

2)泵房布置满足机电设备布置、安装、运行和检修要求。

3)泵站进水池池采用正向进水方式，底坡1∶4.0，进水池容积远大于泵站设计流量的50倍，压水池与泵房和出水涵洞紧密连接，尺寸满足闸门安装和检修的要求，出水池与渠道底宽相同，渐变段的收缩角均<40°，满足结构布置要求。

4)满足通风、采暖、和采光要求，并符合防潮、防火、防噪声、节能、劳动安全与工业卫生等技术规定。

5)对于建在重要堤防处的泵站，宜采用堤后式布置，泵房与堤防需留适当的安全距离。

6)由河流取水的泵站，当河道岸边坡度较缓时，宜采用引水式布置。

3 泵站布置方案比较

结合锦西渠首泵站实际工程情况，针对泵房否直接参与挡水及与堤防的连接方式提出两种布置方案，分别为防洪闸与泵房结合布置方案、防洪闸与泵房分离布置方案。

3.1 防洪闸结合布置方案

防洪闸与泵房结合布置方案主要由堤防交通、拦污栅、厂区交通、泵房、出水池、泵站厂区六部分组成。该方案详细布置见图3.1。

1)堤防交通：引渠后与泵站堤防交通段衔接，采用钢筋混凝土U型槽结构满足最大引水要求；闸墩上部采用4跨单跨10m的预制钢筋混凝土交通桥与堤防连接，堤防交通段后与拦污栅段之间布置采用扶壁式挡土墙和钢筋混凝土底板形式；后接拦污栅段。

2)拦污栅：该段设置8道通栅(采用清污抓斗)(宽×孔数)4m×8；采用清淤抓斗清淤，同时为便于进水池检修，设置8扇检修门与拦污栅同槽；闸底板高程56.50m；闸墩顶高程65.00m；拦污栅段后进水池段以1:4.0底坡与厂区交通段连接，进水池段采用扶壁式挡土墙和1m厚钢筋混凝土底板铺装。堤防交通段堤后挡土墙顶高程65.00m，高出部分采用65.00m高堤防参与挡外江洪水。

3)厂区交通：拦污栅段后设置进水池与泵房前厂区交通段连接，进水池布置采用扶壁式挡土墙和钢筋混凝土底板型式；进水池斜坡段长24.68m(水平长度)，泵房闸室段设6扇拦污栅(兼做检修门槽使用)，拦污栅尺寸为5m(高)×5m(宽)；闸门设置6道液压工作闸门，工作门闸孔尺寸为4m(高)×5m(宽)。闸底板高程50.30m；闸墩顶高程67.10m。

4)泵房：泵房基础采用块基型，泵房安装间高程64.50m，泵房长65.98m，宽25.2m，泵房内从上至下分别为：电机层、水泵层、吸水池层，泵房内安装6台1800ZLB12.4-7.3型立式混流泵，进口采用肘型进水流道，主厂房内水泵呈“一”字型布置，单机功率1250kW，总功率7500kW，水泵中心间距9.0m，机组进口底板高程50.30m；主厂房内设电动双梁桥式起重机1台，副厂房位于主厂房的下游侧，副厂房宽度11.0m，副厂房优化为单层布置，主要电气设备布置于主厂房电机层和副厂房内。水泵出口后接出水池。

5)出水池：水泵出口采用驼峰式出水流道，后接出水池。泵站出水池溢流段长10m；宽53.70 m，出水池与干渠衔接渐变段长60m。

6)泵站厂区：泵站厂区高程64.30m，厂区内交通通过堤防交通两侧堤防与厂区交通段连接，不再单独设置进场交通，为便于运行管理厂区设置道路(位于出水池连接段)与总干渠渠顶道路连接，道路路面高程64.30m-66.60m，路面宽5.0m。

图1 防洪闸结合方案纵剖面图

3.2 防洪闸分离布置方案

防洪闸与泵房结合布置方案主要由防洪闸、拦污栅段、泵房进口段、泵房、出水池、泵站厂区六部分组成。该方案详细布置见图2。

1)防洪闸：引渠后与泵站防洪闸衔接，防洪闸两侧与富锦西堤结合布置，闸墩上部设置交通桥与堤防交通连接；防洪闸闸孔尺寸(宽×高×孔数)8m×5m×4，闸后接拦污栅前连接段。

2)拦污栅：防洪闸与拦污栅段之间布置采用扶壁式挡土墙和0.5m厚钢筋混凝土底板铺装；该段设置8道通栅(采用清污抓斗)(宽×孔数)4m×8；采用清淤抓斗清淤，闸底板高程56.50m，闸墩顶高程65.00m，拦污栅段后进水池底板以1:4.0底坡与厂区交通段连接，进水池段采用扶壁式挡土墙和1m厚钢筋混凝土底板铺装。

3)泵房进口：拦污栅段后进水池与泵房前闸室段连接，进水池布置采用扶壁式挡土墙和钢筋混凝土底板形式；进水池斜坡段长24.68m(水平长度)，泵房闸室段设6扇拦污栅，拦污栅尺寸为5m(高)×5m(宽)；闸门设置6道检修闸门，闸孔尺寸为4m(高)×5m(宽)；闸底板高程50.30m，闸墩顶高程65.00m。

5)出水池：水泵出口采用驼峰式出水流道，后接出水池。泵站出水池溢流段长10m；宽53.70 m，出水池与干渠衔接渐变段长60m。

6)泵站厂区：厂区设置交通与锦西堤防连接，路面宽5.0m，纵坡5%；堤后厂内高程64.30m；厂内横向交通布置于拦污栅段闸墩顶部，桥宽5.5m，同时泵房出口处设计4.0m宽检修平台；为便于运行管理厂区设置连接道路与总干渠渠顶道路连接。

3.3 综合比较两种方案

1)布置形式比较

防洪闸与泵房结合布置：主要优点是通过堤防交通段与泵站厂区分离布置，泵房主体施工不受松花江洪水期影响，为泵房主体施工保证了时间，泵房管理范围与堤防分离，利于泵站独立运行管理和维护。缺点在于堤防交通段无闸门控制泵房前淤积情况将较严重，由于泵站运行需要堤防交通与泵房交通衔接，造成堤防交通段布置与泵房距离加大、投资增加，因防洪闸与泵房结合布置，在洪水期间洪水引入堤后，造成防洪闸前段均处于洪水影响中，如出现安全隐患、抗洪抢险难度增大；同时非运行期间冬季江水位较低，滩地处水面均结成冰，冰冻问题对堤防交通段、拦污栅段挡墙、拦污栅结构稳定影响较大，当泵站发生险情时无闸门挡水。

防洪闸与泵房分离布置：主要优点是通过防洪闸与泵房主体分离布置，防洪闸布置于堤防处，大幅减少了泵房前池淤积量，同时泵房主体施工不受松花江洪水期影响，为泵房主体施工保证了时间，同时降低了泵房本身的防洪压力，泵房管理范围与堤防分离，利于泵站独立运行管理和维护。防洪闸后和泵房前连接段挡墙高度降低至65.00m与厂区高度相同，既降低了混凝土和钢筋用量，又利于挡土墙稳定。缺点是冬季期间防洪闸闸门需采取人工清冰措施。

2)施工工期比较

以上两个方案施工总工期一样；防洪闸分离布置方案与防洪闸结合布置方案围堰都只需经历秋汛或春汛，泵站主体施工度汛可在堤防保护下施工，两个方案度汛难度基本相当。

3)投资比较

在进行布置型式及施工工期比较结果基础上，汇总两种布置方案工程量及投资，其结果见表3。

表1 防洪闸结合方案主要工程量及投资表

图2 防洪闸分离方案纵剖面图

表2 防洪闸分离方案主要工程量及投资表

表3 两种方案投资对比表

表3中防洪闸结合方案较防洪闸分离方案总投资多111.1万元，其中两种方案围堰、防渗及基坑排水投资基本相当。

综上所述，防洪闸与堤身结合布置、泵房主体堤后式布置，外部交通与泵站厂区各自独立，更便于运行管理，保证了泵房部位施工、运行管理和维护，并且不受外江水位影响，防洪闸解决了泵房前池因松花江洪水的淤积影响，同时解决了泵房挡高水位对泵房结构稳定的影响，大幅降低了泵房主体的防洪压力。通过渠首泵站总体布置型式、施工工期以及投资比选，总体上防洪闸与泵房分离布置优于防洪闸与泵房结合布置方案，最终确定防洪闸与泵房分离布置作为选定方案。