思源湖提水泵站改建工程設計優化探討

劉清亮

（沾化縣水務局，山東 沾化 256800）

思源湖原名毛家洼水庫，位于沾化縣中部，地處黃河三角洲沿海地區。毛家洼水庫始建于1995年，原設計庫容1 700萬m3，1999年水庫經過增容襯砌，庫容增至4 260萬m3，為全縣城鄉生活用水、工農業用水的最大水源地。

思源湖提水泵站自胡營河中提取黃河水，原泵站為排架式濕室型泵房，配套3臺900ZLB型軸流泵，設計流量6.8 m3/s，總裝機容量590 kW。原泵站建設標準較低，經多年運行，樁基礎排架出現沉降現象，泵房、配電室破陋嚴重，水泵、電機、變電設備老化，存在運轉不正常等問題。原泵站已難以保障增容后水庫正常的運行調蓄要求，影響了水庫供水安全，進行泵站改建刻不容緩。

1 建設方案

思源湖泵站改建期間，需利用現有泵站提水調蓄，保障水庫的正常運行。經論證分析，確定了利用現有泵站的進水閘、節制閘、穿壩涵洞、樁基等基礎設施，改建高標準提水泵站1座的建設方案。主要建設內容包括：在現有泵房（進水池）位置東側15.0 m處建設泵房（進水池）、前池，在原進水閘南側新增加進水閘1座，按出水方向依次布置出水池、豎井，新增穿壩涵管，改建變電站1座，配套更新水泵電機5臺套，周圍環境美化等。

2 主要設計參數及泵型選擇

2.1 主要設計參數

根據水庫的蓄水量和允許充庫天數，確定泵站設計流量Q=12 m3/s。

參照胡營河引黃時水位統計資料，確定進水池設計水位為2.5 m（黃海高程，以下同），最高運行水位為2.8 m，最低運行水位為1.0 m，平均水位為 2.0 m。

由水庫特征水位推求出水池設計水位為8.0 m，最高運行水位為8.5 m，最低運行水位為6.5 m，平均水位為7.0 m。

泵站特征揚程根據進、出水池特征水位差，并計入水力損失確定。經計算，泵站設計揚程為6.6 m，最高揚程為9.0 m，最低揚程為4.4 m，平均揚程為6.0 m。

2.2 泵型選擇

按照水泵選型的原則，泵站選擇900ZLB型軸流泵5臺，其中2臺900ZLB-2.8-6.8型水泵，總裝機流量 10.985～14.378 m3/s，總裝機功率1 025 kW。

3 工程設計優化

3.1 進水閘

為改善泵站前池進水條件，在原進水閘南側新增加進水閘1座，進水閘橫軸與胡營河水流方向夾角30°，進水閘設計標準同原進水標準，保證新舊建筑物美觀和諧。進水閘結構型式為開敞式，閘孔凈寬2.5 m，新增3孔，共6孔，閘底高程0.0 m，閘墩頂高程3.5 m，閘門為鋼筋混凝土閘門，平面尺寸 270 cm（寬）×250 cm（高），配套啟閉力5 t啟閉機。閘墩上游設置攔污柵，閘墩頂設置人行便橋。

3.2 前池

前池形式為側向進水前池，水流方向與進水池水流方向斜交，受地形和建筑物位置所限，前池呈五邊形，連接進水閘和進水池。

泵站建在思源湖和胡營河之間，地下水位較高。前池底板采用40 cm厚鋼筋混凝土底板，為防止滲透變形，在前池底板上設置無砂混凝土塊排水，間距下鋪設反濾層。前池兩側采用直立式擋土墻，擋土墻頂高程為3.5 m。擋土墻采用鋼筋混凝土與砌石復合結構，擋土墻內設排水管，排水管后設反濾層，以排除地下水。

3.3 泵房、進水池

泵房采用濕室型泵房，進水池與泵房合并建筑，進水池設于泵房下部，為保證泵房穩定，濕室改用井柱基礎箱式結構。

根據900ZLB型軸流泵樣本參數，進水池尺寸按照避免有害渦旋產生，能量損失小，水泵裝置效率高，工程量節省且便于安裝和管理維修的原則，根據水泵技術參數計算確定：進水池池寬20.6 m，池長7.0 m。進水池作為泵房的下部承重結構，其結構與泵房統一考慮。

進水池全部采用鋼筋混凝土結構，底部樁基礎梁格底板，3面直墻，設6組排架支撐水泵梁、電機梁、泵房基礎梁，分5個連通的泵室。進水池基礎采用Φ80混凝土灌注樁基礎，共6排，每排2根，樁長25.4 m，進水池直墻頂高程3.5 m，與前池擋土墻銜接。進水池底板、直墻同前池一樣設置排水結構。排架立柱共12根，其中4根立于池中，其余立柱均嵌在3面直墻中，排架頂高程5.3 m，帶牛腿結構，中間架設水泵梁，頂部架設電機梁，牛腿上架設泵房基礎梁，排架與梁澆筑成一體。電機層其余部分采用20 cm厚鋼筋混凝土預制板鋪裝，以便于水泵的安裝和檢修。水泵梁與電機層板之間安裝鋼制檢修橋，用于水泵運行維護。

泵房為磚混框架結構，共5間，屋面采用彩鋼復合板，結構輕盈。為便于檢修，泵房內設標準型電動單梁起重機，起重量5 t。

3.4 出水池

出水池采用正向出水池，平面呈矩形加梯形布置，水泵出水管道平行布置，出水管中心距4.2 m，為傾斜淹沒出流。經計算，出水池寬度取20.6 m，出水池底板高程4.5 m，墻頂高程9.0 m。

出水池在原泵房（進水池）位置，必須回填土方，為保證地基穩定，回填土采用2∶8水泥土碾壓密實。出水池全部采用鋼筋混凝土結構，底部樁基礎梁格底板，5面直墻。出水池直墻下采用Φ80混凝土灌注樁基礎，樁基礎布置結合原泵房樁基結構，對原泵房樁基充分利用，承托池底梁格底板。直墻頂部設人行道板挑檐，上部安裝不銹鋼欄桿，進水側直墻底部設DN200排水鋼管2根通向進水池，并安裝閘閥，用于提水后出水池的排空，便于觀測水情和檢修，并防止冬季冰凍破壞。出水池矩形段與梯形段之間設沉陷縫，采用通長651橡膠止水帶連接，防止地基變形和漏水。

3.5 豎井、新增穿壩涵管

建設豎井、新增穿壩涵管實現出水池與原穿壩涵管的連接。豎井為鋼筋混凝土結構，安裝平面鑄鐵弧形閘門，配套啟閉力8 t啟閉機，與原穿壩涵閘結合對水庫安全起到雙重保護的作用。豎井井口安裝鋼篦子，確保運行安全。新增穿壩涵管采用Φ260鋼筋混凝土管與原穿壩涵管連接。

3.6 變電站

新變電站在泵房北側建設，設計容量1 600kVA，滿足泵站改建后水泵機組用電以及庫區其他電器設備用電的要求。配電室為磚混結構，共5間。

4 結語

思源湖提水泵站改建工程在設計上結合施工，在施工組織上結合水庫運行調度，針對改建工程存在實際問題，在設計和施工組織上進行科學合理地優化，確保了水庫安全和正常運行，圓滿完成了工程改建任務。泵站改建后運行效率提高了1倍以上，縮短了充庫提水時間，充分利用和節約了引黃水資源，保障了思源湖水庫的正常蓄水和供水安全，實現了全縣水資源優化配置。