枋洋镇院前排涝工程设计要点研究

薛期颖

( 漳州市长泰区农田建设站，福建 漳州 363000)

排涝站的建设是关系到人民群众生命财产安全的一项重要水利工程，在维护城乡防洪排涝、保障民生、生态平衡等方面都发挥着重要作用。排涝站各项参数的合理设计是关系到河道防洪能力、安全经济建设的重要前提。众多的水利工作者在建设的过程中从未停止对排涝站的特征水位、水泵选型和水力设计等进行相关研究和改进[1]。文章在前人成果的基础上，以长泰县枋洋镇赤岭村排涝工程中院前排涝站设计为例进行研究。

1 工程概况

1.1 龙津溪概况

龙津溪属福建省九龙江北溪的支流，起点位于泉州地区的佛耳山南侧，途经安溪县和长泰县的多个乡镇。总流域面积924km2，河道总长度80km，平均坡降约5.5‰。台风暴雨期间，普降大雨，龙津溪洪水快速上涨，院前洪涝水受龙津溪洪水位顶托影响，排泄不畅，轻而庄稼受淹，道路漫水、交通不畅，重则房屋进水，甚至长时间泡水，危及房屋和居民安全。因此经多方研究决定，在临龙津溪侧，且多方汇水的低洼处新建一排涝站，是可行和迫切的。

1.2 设计洪水

本项目位于龙津溪中游枋洋镇的院前村，流域内没有设立水文测站，无实测洪水资料。根据资料，本流域面积不足10km2，采用华东地区特小流域法以及推理公式法(一般适用于流域面积<200km2的小流域)确定设计洪水位，两者计算结果基本一致。因此，本次设计采用福建省的推理公式法计算成果。暴雨推求小流域设计洪水时，采用上述所分析的短历时设计暴雨，而产汇流参数，则根据福建省综合概化后的沿海地区计算公式进行分析，计算成果如表1所示。

表1 院前排涝渠设计洪水成果表

1.3 排涝标准

长泰县枋洋镇院前均属于一般农村，按一般县城郊区农田排涝设计，院前排涝站选用10a一遇涝水、且24h暴雨和24h排完的排涝标准。

1.4 工程地质

拟建场地原始地貌属冲洪积阶地。经近期人工填土整平，地形较平缓，钻孔孔口高程为71.49-77.02m(黄海高程)。对本工程影响较大的地层分别为素填土、粉质黏土和卵石层，下部为强风化和中风化花岗岩；其中，素填土主要为周围山体开挖填筑的黏性土，含有少量粗颗粒；粉质黏土，可塑，含有少量石英颗粒；卵石，中密-密实[2-4]。

2 排涝站设计参数

2.1 排涝水闸计算

为充分利用排涝水闸自排机会，减少排涝站电力抽排工作时间，根据当地设计经验，水闸规模一般按10-20cm过闸水头能排洪峰确定，本次设计水闸按以下原则确定水闸规模：闸底高程与河底基本一致，在淹没出流情况下，按涝区达到最高内涝水位时，保持10cm过闸水头能排除设计标准最大涝水流量来确定水闸规模。经计算，院前排涝站水闸工程规模为：排水范围2.47km2、排涝标准10%、设计流量47.7m3/s、闸门底高程68.5m、闸门尺寸2×5m(孔数×宽)。

2.2 排涝泵站计算

根据院前设计涝水过程线和龙津溪设计洪水位过程线，进行逐时段水量平衡的蓄排涝计算，按“削平法”计算10a一遇涝水24h暴雨、24h排完的排涝标准，确定院前排涝泵站设计排水流量，其中，特征水位如表2所示。起调水位为70.00m、抽水流量5.4m3/s、最高内涝水位72.70m。

表2 院前排涝泵站特征水位

3 排涝站设计方案

3.1 水泵选型

由于该泵站为排涝泵站，具体工作小时数较少，故不用设置备用水泵。若机组一旦出现问题，仍会对防洪排涝造成不良影响，所以综合考虑以上各个因素，本泵站综合确定采用常规立式轴流泵组。综合泵站的总体布置以及考虑安装、检修、运行调度等因素，设计方案选用泵站装设2台立式轴流泵，各项参数如表3所示。水泵安装高程即叶轮中心线高程应满空蚀性能和进出水流道上缘淹没深度的要求，以避免叶片空蚀、运行时出现夹气漩涡导致水泵振动等有害现象。根据泵站的布置及泵组结构尺寸，水泵叶轮中心高程取为69.15m，在最低运行水位以下0.85m，可以满足水泵的空蚀要求。

表3 设计泵站水泵参数

3.2 消力池设计

排涝闸联合院前泵站统一运行，设计流量为47.6m3/s。水闸消力池的设计包括深度、长度、底板厚度计算和海漫长度复核确定。

1)消力池深度计算：

(1)

(2)

(3)

(4)

2)消力池长度计算：

Lsi=Lsp+βLi

(5)

(6)

3)消力池底板厚度计算：

抗冲厚度：

(7)

抗浮厚度：

(8)

4)海漫长度复核：

(9)

限于篇幅，上述公式各参数的物理意义及单位见文献，经计算水闸消能防冲设施主要尺寸为：消力池长2.4+10m、池深0.6m、底板厚0.5m。

3.3 泵站设计

排涝泵站由前池、进水池、主厂房、副厂房、出水管道、出水池、拦污栅等建筑物组成。排涝站内装设2台900ZLBc-125/0°轴流泵，设计总抽排流量为5.40m3/s，每台水泵抽排流量为2.70m3/s、电机功率130kW，主厂房平面尺寸为8.2m×6.9m(长×宽)，为钢筋混凝土结构。主厂房入口布置2孔净宽3.2m的水闸段，水闸段尺寸为8.2m×3.8m×6.5m(宽×长×深)，布置拦污细栅和检修闸门，泵站平面布置如图1所示。

图1 泵站平面布置图

泵站的稳定性安全系数关系到泵站在施工和运行期间的安全性，并且满足各种可能工况下的要求。经过对主泵房的抗滑和抗浮稳定性安全系数计算，得到各种工况下的安全系数均大于《泵站设计规范》(GB/T50265-2010)中规定的安全系数，结果如表4所示；泵站地基应力的计算结果如表5所示。

表5 主泵房基底压力计算成果表

4 结 语

长泰县枋洋镇赤岭村排涝工程中院前排涝站设计方案采用了2台900ZLB-125立式轴流泵，有效消除了区域内可能发生的洪涝灾害隐患，同时也解决了蓄水、渠道淤积、水污染应急事件等多功能问题。文章通过对前排涝站的设计洪(涝)水计算、水闸和泵站计算、水泵的选型、水闸和排涝泵站设计、排涝站的工程布置进行了详细的设计，为相似区域及功能需求相近的工程提供参考。