東大宮提水泵站工程設(shè)計(jì)

王俊鵬

（新鄉(xiāng)市大功引黃供水有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 354000）

1 工程概況

大功引黃灌區(qū)為國家特大型引黃灌區(qū)，新鄉(xiāng)市大功引黃灌區(qū)東大宮提水泵站工程，位于河南省黃河以北的豫北平原，設(shè)計(jì)灌溉面積16.87 萬hm2；灌區(qū)在新鄉(xiāng)市境內(nèi)灌溉區(qū)域全部處于封丘縣境內(nèi)，設(shè)計(jì)灌溉面積4.33萬hm2。灌區(qū)渠首工程位于封丘縣境內(nèi)，為多口門引黃河水，現(xiàn)有順河街、三姓莊、東大功閘3處引水口門，3處引水口門可單獨(dú)或聯(lián)合引水，下接引水渠互相貫通，通過引水渠進(jìn)入穿堤閘后輸入總干渠，引水條件良好。順河街引水口門設(shè)計(jì)流量25 m3/s ，三姓莊引水口門設(shè)計(jì)流量40 m3/s，東大功引水口門設(shè)計(jì)流量70 m3/s。

2 水文氣象

大功灌區(qū)新鄉(xiāng)市封丘縣區(qū)域?qū)冱S河支流天然文巖渠流域，為黃河沖積平原，地勢(shì)西南高，東北低，高程從87 m 下降到60 m，地面平均坡度為1/6 000。由于歷受黃河遷徙泛濫的影響，遺留故道、竄溝、坡洼、沙丘很多，地形起伏變化較大。灌區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，四季分明；冬季寒冷，雨雪稀少，多北風(fēng)；春季溫暖，干旱、多風(fēng)，日照時(shí)間長，蒸發(fā)量大；夏季炎熱，雨水集中，多暴雨，易形成旱澇。秋季涼爽，光熱水均較適中，溫差較大，有利于作物的生長發(fā)育。

3 建立提水泵站的必要性

自2002年小浪底水利樞紐開始運(yùn)行以來，連續(xù)十多年的調(diào)水調(diào)沙，導(dǎo)致黃河主河槽顯著切深，灌區(qū)渠首處河床已累計(jì)下切達(dá)2 m 以上，黃河水位明顯降低，引水口門閘前水位下降造成引水量顯著減小，當(dāng)黃河流量在1 000 m3/s時(shí)，三個(gè)引水口門合計(jì)可以引水量約10 m3/s，而當(dāng)在500 m3/s 時(shí)，閘前水位已經(jīng)低于閘底板，造成黃河有水、但引水閘卻引不出來水的極端問題，造成灌溉面積嚴(yán)重衰減，給灌區(qū)增收增產(chǎn)造成了很大壓力，水源問題已對(duì)灌區(qū)灌溉產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，成為制約灌區(qū)正常運(yùn)行最突出的問題。因此，為解決因黃河水位下降造成的引水量不足的問題，在灌區(qū)渠首處修建提水泵站是十分必要的。

4 大功引黃灌區(qū)東大宮提水泵站工程

4.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

通過新鄉(xiāng)市大功引黃灌區(qū)東大宮提水泵站工程的建設(shè)，可有效提高渠首引水水量和效率，設(shè)計(jì)總提水流量為30 m3/s，其中第一期工程設(shè)計(jì)提水流量20 m3/s，二期擴(kuò)容流量10 m3/s，灌區(qū)灌溉設(shè)計(jì)保證率為50%。

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，此工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，建筑物級(jí)別為3級(jí)。工程防洪標(biāo)準(zhǔn)采用當(dāng)?shù)攸S河流量為4 000 m3/s時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防。當(dāng)黃河發(fā)生超過此泵站設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)，按照黃河河務(wù)部門的防洪調(diào)度指示，以不影響黃河防洪安全為準(zhǔn)則，采取防洪安全措施，必要時(shí)對(duì)泵站進(jìn)行拆除撤離。

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》查得項(xiàng)目區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度值為Ⅶ度，此工程抗震設(shè)防按Ⅶ度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2 工程建設(shè)內(nèi)容

此次大功引黃灌區(qū)東大宮提水泵站工程新建浮塢式提水泵站1處，主要建設(shè)內(nèi)容包括：新開挖進(jìn)水前池1處（同時(shí)作為浮塢池使用），池內(nèi)布置3只浮箱體，每只浮箱上布置4臺(tái)（套）水泵及配套設(shè)施，新開挖前池進(jìn)水渠150 m 長，新開挖出水池100 m，新建彩鋼板管理房144 m2，鋪設(shè)混凝土道路長252 m，鋪設(shè)三七灰土道路長332 m，地面硬化2 046 m2，新鑿機(jī)井1眼及配套附屬設(shè)施，防護(hù)網(wǎng)2 000 m2；架設(shè)10 kV 電力線路長3 km，鋪設(shè)低壓電力線路長900 m，新建配電房80 m2及配套高低壓配電柜、控制柜等；東大宮防沙閘前引水渠清淤427 m，黃河嫩灘疏浚600 m。

4.3 工程總布置

此工程建設(shè)地點(diǎn)位于新鄉(xiāng)市大功引黃灌區(qū)東大宮引水渠防沙閘上游引水渠約150 m 右岸處。總體布置上主要由引水渠、進(jìn)水前池（包括浮塢設(shè)施設(shè)備等）、出水池、輸水渠、管理設(shè)施、電力線路等部分組成。

此工程在距離東大宮防沙閘上游約150 m 處的右岸處開挖泵站進(jìn)水前池、池內(nèi)設(shè)置浮箱、浮箱上設(shè)置水泵；在進(jìn)水前池上游側(cè)引水渠右岸開口，新開挖進(jìn)水渠與前池相連，引水入前池；在進(jìn)水前池下游側(cè)設(shè)出水池、水泵出水管通至出水池、出水池出口與防沙閘前引水渠相連、通過防沙閘向下游輸水。當(dāng)黃河流量水位不能滿足自流引水條件時(shí)，在前池進(jìn)水渠與現(xiàn)狀引水渠開口處下游的引水渠上設(shè)置臨時(shí)土圍堰，將水引入進(jìn)水前池、泵站運(yùn)行、提水灌溉等，而當(dāng)黃河流量水位滿足自流引水條件時(shí)，將引水渠上的土圍堰挖開、并堵住泵站進(jìn)水渠口，泵站停止運(yùn)行、來水通過現(xiàn)狀引水渠自流向下游輸水。依據(jù)夾河灘水文站近幾年的水文泥沙觀測(cè)資料，平均含沙量為3.21 kg/m3，七月調(diào)水調(diào)沙期間，最大斷面平均含沙量為68.70 kg/m3，為減少水泵設(shè)備的磨損，在此期間水泵停止運(yùn)行，不再抽水。

4.3.1 進(jìn)水池工程

進(jìn)水前池特征水位分別為：設(shè)計(jì)運(yùn)行水位為74.76 m，最低運(yùn)行水位為73.99 m，最高運(yùn)行水位為75.30 m。泵站特征揚(yáng)程為：設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.28 m，最高揚(yáng)程5.00 m。最低揚(yáng)程3.74 m。設(shè)計(jì)確定單座浮箱體長20 m，寬7.60 m，高1.30 m。

進(jìn)水前池同時(shí)作為浮塢池，采取梯形斷面形式，池底高程為71.00 m，池底東西方向長68 m、南北方向?qū)?5 m，邊坡在高程75.80處設(shè)二級(jí)平臺(tái)寬3 m，平臺(tái)以下邊坡為1∶2，深4.80 m，采用鋼筋混凝土護(hù)坡，平臺(tái)以上為土質(zhì)邊坡，邊坡1∶2.50至前池堤頂79 m（現(xiàn)狀地面高程）。前池進(jìn)水采取從南向北正向進(jìn)水方式，在引水渠右岸開口，通過新開挖進(jìn)水渠連接至前池南岸進(jìn)口，新開挖進(jìn)水渠底寬11.50～30.00 m、邊坡1:2.50至地面79 m；水泵出水管由南向北、穿過隔堤、出水入出水池。

4.3.2 出水池工程

出水池特征水位分別為：設(shè)計(jì)運(yùn)行水位為75.95 m，最低運(yùn)行水位為75.30 m，最高運(yùn)行水位為76.45 m。泵站特征揚(yáng)程為：最高揚(yáng)程5.00 m，最低揚(yáng)程3.74 m。

出水池采用輸水明渠形式，與進(jìn)水前池平行東西走向，橫斷面為梯形斷面，接入東大宮防沙閘前現(xiàn)狀引水渠，底寬為8 m，池底高程為74.80 m，邊坡為1∶2至現(xiàn)狀地面高程79 m，混凝土全斷面護(hù)砌。前池進(jìn)水口以上開挖變底寬進(jìn)水渠與現(xiàn)狀引水渠右岸開口相連，從前池進(jìn)水口池底高程71 m開始，按縱坡比降為1/5 000 向上游延伸，進(jìn)水渠底寬從底寬30 m 漸變至11.50 m，邊坡1∶2.50開挖至原引水渠開口，并順引水渠向上游延伸至黃河主流，對(duì)現(xiàn)狀引水渠按底寬11.50 m，老灘邊坡1∶2.50、嫩灘邊坡1∶2進(jìn)行清淤整修，其中處于老灘內(nèi)的長度427 m，處于嫩灘上的長度為600 m。

4.3.3 泵站

上下浮箱交通方式采取在出水管道上方設(shè)置棧橋，一體式與岸上相連通。單座浮箱泵站裝機(jī)選擇4 臺(tái)ZL2810C-4 型水泵，單臺(tái)水泵設(shè)計(jì)流量1.67 m3/s，配用電機(jī)功率為132 kW，單座浮箱總裝機(jī)528 kW。每只浮箱上水泵為一字型布置，為方便泵站運(yùn)行，在浮箱上設(shè)置副廠房，其布置在浮箱一側(cè)用來放置電氣控制柜等設(shè)施。泵站需架設(shè)10 kV 供電線路通到防洪子堤外側(cè)的河務(wù)管理部門院落內(nèi)，在該管理院落內(nèi)布置變壓器，根據(jù)泵站的水泵裝機(jī)總?cè)萘恳约肮芾硪螅O(shè)置2 臺(tái)變壓器，分別為1 600、800 kVA 的油浸變壓器，總?cè)萘? 400 kVA，配套高低壓供電設(shè)備，從變壓器引出低壓線路至3條浮箱上的現(xiàn)場(chǎng)控制柜，從現(xiàn)控柜在分別連接至各臺(tái)水泵電機(jī)。

5 大功引黃灌區(qū)東大宮提水泵站工程管理

大功灌區(qū)東大宮提水泵站工程的實(shí)施由新鄉(xiāng)市水利局成立新鄉(xiāng)市引黃灌區(qū)水源工程改造項(xiàng)目建設(shè)管理局，作為該項(xiàng)目法人，對(duì)該工程的建設(shè)進(jìn)行管理。項(xiàng)目實(shí)施嚴(yán)格實(shí)行項(xiàng)目法人責(zé)任制、招標(biāo)投標(biāo)制、建設(shè)監(jiān)理制三項(xiàng)制度建設(shè)，嚴(yán)把工程建設(shè)質(zhì)量關(guān)和資金使用關(guān)，專職專賬，專人負(fù)責(zé)。

新鄉(xiāng)市成立了大功灌區(qū)管理處，統(tǒng)一管理總干渠；封丘縣成立了灌區(qū)管理所。管理單位主要是管理維修渠系、建筑物及引水、配水等管理工作。

6 總結(jié)

新鄉(xiāng)大功引黃灌區(qū)東大宮提水泵站工程是解決因黃河調(diào)水調(diào)沙、河床下切、水位下降，引水口門無法正常引水的關(guān)鍵工程措施，是灌區(qū)正常運(yùn)行、發(fā)揮效益的關(guān)鍵所在。項(xiàng)目實(shí)施后，可有效增加灌區(qū)引黃水量，可有效改善灌溉面積0.39 萬hm2，有效補(bǔ)充地下水資源，并可向下游市縣輸水。

大功灌區(qū)自恢復(fù)開灌以來，封丘縣東、西干渠灌溉堤背洼地，發(fā)展水稻，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；總干渠及各渠系放水后，除正常灌溉外，還兼顧補(bǔ)充地下水功能，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村抗災(zāi)、減災(zāi)，改善水利生態(tài)環(huán)境，改良土壤，發(fā)展優(yōu)質(zhì)特色經(jīng)濟(jì)，農(nóng)業(yè)逐年增產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)民致富和農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。