托里縣那仁蘇供水工程泵站布置方案比選分析

孫宏磊

（新疆塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計院,新疆 塔城 834700）

1 工程概況

托里縣那仁蘇供水工程解決遠(yuǎn)期托里縣城、縣城周邊15 個村的生活用水及水廠周邊規(guī)劃建設(shè)1125 畝林地的綠化用水。該工程水源為那仁蘇河，本工程由首部攔河閘、泵站及供水管道等組成。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）及《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）的規(guī)定，確定工程等別為IV等，工程規(guī)模為小（1）型，攔河閘主要建筑物級別為3 級，泵站主要建筑物級別為4 級，供水管道主要建筑物級別為4 級，次要建筑物級別為5 級。

2 泵站布置方案選擇

2.1 一級供水和兩級供水的選擇

本工程水源為河水，新建攔河閘一座，設(shè)水源泵站一座，泵站設(shè)計流量0.3 m3/s，設(shè)計凈揚程102 m。供水管道沿地面敷設(shè)，壓力輸水管道采用球墨鑄鐵管，長度10470 m，管道中途無分水任務(wù)，直供縣城水廠。本階段擬按兩級供水和一級供水方案進(jìn)行比較。

（1）一級供水

泵站設(shè)計流量0.3 m3/s，安裝水泵機(jī)組4 臺（三用一備），單臺設(shè)計流量0.1 m3/s，設(shè)計凈揚程102 m。水泵配套低壓電動機(jī)功率220 kW，總裝機(jī)功率880 kW。壓力供水管道采用DN700球墨鑄鐵管，管長10470 m，泵站總建筑面積約400 m2。

（2）兩級供水

一級站：泵站設(shè)計流量0.3 m3/s，安裝水泵機(jī)組4 臺（三用一備），單臺設(shè)計流量0.1 m3/s，設(shè)計凈揚程約40 m，水泵配套電動機(jī)功率90 kW，合計360 kW，泵站總建筑面積約280 m2。二級站：泵站設(shè)計流量0.3 m3/s，安裝水泵機(jī)組4 臺（三用一備），單臺設(shè)計流量0.1 m3/s，設(shè)計凈揚程約62 m，水泵配套電動機(jī)功率110 kW，合計440 kW，泵站總建筑面積約350 m2。

（3）對比分析

表1為兩種泵站的基本參數(shù)對照表。由表1可知：兩級供水和一級供水泵站裝機(jī)功率基本相同，但兩級供水配套管理人員比一級供水增加一倍，且總建筑面積更大。由于本工程壓力供水管道沿線均無村鎮(zhèn)，二級泵站生產(chǎn)、生活條件極為脆弱。二級站的設(shè)置增加了輸電線路、進(jìn)站道路、工程征地和投資。同時在運行上，兩級泵站水泵出水流量完全一致，增加了配水管理難度，故選擇一級供水方案。

表1 兩種泵站的基本參數(shù)對照表

2.2 泵站站址和結(jié)構(gòu)形式的選擇

由于地形條件限制，攔河閘樞紐后方河道狹窄，河岸高聳，無建站條件，故本工程泵站位置選擇只能在攔河閘樞紐上游。初步選定了三處位置，其中A、C兩處位于蓄水淹沒區(qū)域以外的井式泵站，另一處B點在攔河閘上游蓄水淹沒區(qū)域內(nèi)塔式泵站。

（1）A方案

本方案泵站位于淹沒區(qū)外左岸，泵站位置地面高程1684 m，水泵機(jī)組進(jìn)水管中心高程1675.70 m。地面覆蓋層較淺，泵房基礎(chǔ)可放在基巖上。站址為由東向西的一處較大緩坡，坡比40‰，地形較開敞，有利于布置泵站配電室、控制室等附屬建筑物，泵站井為圓形，全為基巖開挖，井室成型后澆筑，工程量較大。夏季考慮坡面洪水影響泵站。泵站進(jìn)水管道長度110 m。距離在建道路砂石料場2.2 km，即本方案對比段管線長度2.2 km。泵站進(jìn)場道路可完全利用進(jìn)出攔河閘樞紐施工道路，進(jìn)一步修建成永久進(jìn)站道路。本方案在廠區(qū)布置有極大優(yōu)勢，后期運行管理、泵站維護(hù)中有較大便利，輸水管線短的優(yōu)點。

表2 方案對比表

（2）B方案

本方案泵站位于淹沒區(qū)內(nèi)左岸近攔河閘處，泵站位置地面高程1673 m，水泵進(jìn)水管中心高程1675.70 m。塔身東側(cè)25 m岸坡為陡坎，地面基巖裸露，圓形塔式泵房直接放在基巖上，基礎(chǔ)處理后無開挖，鋼混現(xiàn)澆成塔。塔式泵房位于淹沒區(qū)內(nèi)。控制室，配電室布置在岸坡以上，泵房和控制室等由棧橋與泵房連接，棧橋兼具施工工作橋和運行維護(hù)管理工作橋，泵房內(nèi)檢修層、棧橋，岸坡上控制室等均設(shè)計在校核洪水位以上。泵站直接在淹沒區(qū)內(nèi)取水。距離在建道路砂石料場2.6 km即本方案對比段管線長度2.6 km，施工時泵站進(jìn)場道路可完全利用進(jìn)出攔河閘樞紐施工道路，進(jìn)一步修建成永久進(jìn)站道路。本方案取水方面有優(yōu)勢，征、占地面積較小。缺點：陡峭的岸坡較大影響了控制室的布置，控制室場地平整工程量較大，進(jìn)出泵站道路及施工難度均較大，塔式泵房塔身壁厚設(shè)計厚度1m，需要考慮抗浮穩(wěn)定及塔身較好的防滲處理。冬季結(jié)冰時，冰層凍脹對塔身和棧橋橋墩的影響極大，以及冬季冰雪極大地增加對往返于控制室和泵房內(nèi)巡檢難度。

（3）C方案

本方案泵站位于淹沒區(qū)外攔河閘對岸，泵站位置地面高程1684 m，水泵機(jī)組進(jìn)水管中心高程1675.70 m。地面覆蓋層較淺，泵房基礎(chǔ)可放在基巖上。廠址為由東向西的一處較大緩坡，坡比45‰，較開敞，有利于布置泵站配電室、控制室等附屬建筑物，泵站井為圓形，全為基巖開挖，井室成型后澆筑，工程量較大。夏季考慮坡面洪水影響泵站。泵站進(jìn)水管道長度140 m。距離在建道路砂石料場3 km即本方案對比段管線長度3 km，泵站進(jìn)場道路需新建1.15 km。本方案在泵站布置有優(yōu)勢，后期運行管理、泵站維護(hù)中有較大便利，建設(shè)期和運行管理期就就近利用在建省道，施工道路和永久進(jìn)站道路長度短。缺點：輸水管線長，征、占地多，對施工進(jìn)度有一定影響。

三個方案針對站址的幾個方面:取水方便程度、進(jìn)水管長度，輸水管線長度、進(jìn)站道路長度，施工難度，冬季冰雪天氣對泵站結(jié)構(gòu)影響及運行管理維護(hù)多方面進(jìn)行了對比，見表2。

經(jīng)比選：B方案水池左水域內(nèi)建塔式泵站時，工作橋排架存在易受凍脹破壞安全隱患，且極易出現(xiàn)冬季出行工作橋行走困難的問題，同時水下運行管理難度加大。C方案在水池右岸擬建岸坡井式泵站結(jié)構(gòu)，距離擋水設(shè)施較遠(yuǎn)，兩側(cè)管理難以協(xié)調(diào)，同時，施工工作面受布置受場地限制，又要求大開挖進(jìn)水管槽，施工強度較大。A方案從供水安全保障方面、施工難易程度方面以及后期管理方面，都有明顯優(yōu)勢。

3 結(jié)論

通過從泵站布置、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、運行管理條件及施工等方面對三個方案進(jìn)行對比，方案A在廠區(qū)布置有很大優(yōu)勢，可與攔河閘擋水設(shè)置統(tǒng)一布設(shè)，便于布設(shè)施工道路及設(shè)置后期運行管理措施，輸水管線短，后期運行管理、泵站維護(hù)中有較大便利。選擇A方案，即：攔河蓄水區(qū)左岸坡設(shè)置井式泵站，為本次工程使用方案。

與二級泵站相比，一級泵站在配套人員管理、泵房面積、輸電線路、進(jìn)站道路、工程征地和投資方面具有顯著優(yōu)勢，選取一級供水方案。