李 影

（蘭考縣水利局，河南 蘭考 475300）

1 概況

北灘灌區(qū)位于黃河下游灘區(qū)，灌區(qū)建于1996年，位于東壩頭至陶城埠重點治理河段的最上端，總面積80 km2。北灘灌區(qū)降水量年內(nèi)分配特點表現(xiàn)為汛期集中，季節(jié)分配不均勻，最大、最小月相差懸殊。汛期6-9 月降水量為425 mm，約占全年的67%。夏季6-8月降水最多，降水量為351 mm，約占全年降水量的56%。全縣多年平均降雨量636.10 mm，降水量年際和年內(nèi)分配不均，最大年份2003 年，降水量1 024 mm，最小年份1966年，降水量300 mm。

2 泵站改造工程設計

2.1 泵站規(guī)模

2.1.1 設計引水流量

渠系水利用系數(shù)取0.65，設計凈灌水率為0.02 m3/（s·萬hm2），灌區(qū)設計灌溉面積為0.52 萬hm2，由此計算出灌區(qū)灌溉流量為：0.37×7.80/0.65=4.44 m3/s，設計流量取4.50 m3/s。

2.1.2 特征水位

最低運行水位：根據(jù)《泵站設計規(guī)范》，取夾河灘95%保證率來水對應泵站斷面水位作為本次泵站最低引水位，最低引水位為50.48 m（大地高程）。

最高運行水位：取校核防洪水位作為泵站最高運行水位，取57.26 m（大地高程）。

設計引水位：選取夾河灘水文斷面大河流量500 m3/s 時對應水位推算至站首斷面水位作為運行水位?？紤]黃河下切影響因素的泵站正常運行水位為51 m（大地高程）。

2.2 方案比選

擬定的泵站建設地址處河工復雜，為不繞動河工，盡可能利用原灌溉設施，減少投資。根據(jù)規(guī)劃，北灘灌區(qū)設計灌溉面積0.52萬hm2，設計流量為4.50 m3/s，設計取水規(guī)模為1 833萬m3/年。提水泵站設計提水最低水位為50.48 m，設計提水正常水位51 m，灌溉渠道渠首處設計水位58.50 m。

根據(jù)對泵站的功能要求，結(jié)合工程所處特殊位置，地質(zhì)資料、水文氣象資料、地形、地貌條件、交通狀況、電源情況及管理部門的要求，設計時考慮了多種方案，以達到安全可靠、節(jié)約投資，施工迅速、管理方便的目的。根據(jù)現(xiàn)場察看，經(jīng)研究分析，現(xiàn)針對此工程的具體情況及特點，擬定了采用固定式和移動式（活動浮船式）二個方案進行比較。

方案一：泵站布置采用活動浮船式，泵房布置在河面非主航道上，取水口設在黃河主河道內(nèi)，通過搖臂式聯(lián)絡軟管連接位于黃河岸邊的匯流管，匯流管連接泵站原有管道。

方案二：泵站布置采用堤內(nèi)固定式，泵房布置在黃河大堤背水側(cè)，取水口設在黃河大堤內(nèi)側(cè)，出水管道直接引水到原有渠道，在渠道首部設置防沖槽。

方案比選：采用方案二布置形式，①黃河水位年內(nèi)變化較大，水位低時造成固定式泵站無法正常取水，水位高時，會增加泵站的防汛成本；②由于取水口位置在大堤內(nèi)，若建固定式泵站，不滿足防汛要求；③黃河多泥沙的特征，造成主河槽淤積嚴重，可能發(fā)生主流擺動或遷移改道，若建固定式泵站，可能形成泵站脫流。

由于浮船式泵站布置在黃河河面上，輸水管道不需埋入地下，采用桁架結(jié)構(gòu)與岸邊墩臺連接，方便施工與維護管理；此外，此工程取水口黃河水位變化大，水位漲落速度慢，取水口處河岸較陡，水流平順，停泊條件良好，正適宜于采用浮船泵站的布置形式。

投資方面，方案一可比方案二大大節(jié)省投資，結(jié)合昆工程的具體情況及特點，綜合考慮，選擇浮船式泵站方案，以減小施工難度，縮短施工周期。

方案擬定：在原有管線基礎上改建取水管線首端，與新建取水泵船連接，主體工程由輸水管道及附屬設施、浮船式取水泵站、穿堤交叉建筑物（利用原有渠系的涵洞）、連接建筑物及取水口防護等組成。結(jié)合現(xiàn)場現(xiàn)有建筑物及設施，綜合考慮施工及后期維護方便的原因，出水管采用一機一管配置，在原有墩臺上布置長寬高分別為10 m×2 m×1.50 m的鋼制匯集箱，匯集箱連接兩根直徑為1.20 m的原有分流水管。

2.3 泵站設計

2.3.1 工程設計

2.3.1.1 浮船段

該段是整個工程的核心，機電設備均布置于此。浮船為泵站的浮體，是水泵、電機的載體和操作、維修平臺。船上設置水泵、配套電機以及配套配電設備。

初擬船體尺寸為長18 m，寬7.50 m，吃水深度由生產(chǎn)船的廠家根據(jù)計算決定，初擬為1 m。浮塢主體結(jié)構(gòu)為框架分體式，采用CCSB 船用鋼板并做防腐噴砂處理。

每臺水泵設置獨立的供水池，供水池前設攔污柵，水泵的出口端裝有伸縮節(jié)。每臺水泵的出水管道采用兩根直徑0.63 m輸水管道至承臺上部放置的匯水箱，輸水管道分為兩節(jié)，長度分別為12、3.50 m，材質(zhì)分別為鋼管、橡膠管。匯水箱處采用橡膠管軟連接，以適應管道與匯水箱連接處的應力變化。

水泵出水管道從合并后到岸邊采用搖臂連接。搖臂一端與浮船連接，另一端與岸上的承臺連接，搖臂長度根據(jù)水位變幅和現(xiàn)狀實測河道斷面，船體處最小水深不小于2 m 要求，初擬為16 m。為滿足搖臂的正常維修、檢修要求，搖臂上設置連接到岸邊的人行棧橋。

為維修方便，船上設置電動單梁啟閉機負責水泵和電機的啟吊。其運出浮船方式采用手動單梁門吊和租借運輸船的方式。

浮船的錨固，通過設置在浮船的首、尾兩端的根鋼絲繩與岸邊支墩連接，以能抵抗水流及風浪的沖擊力。當黃河水位升降時，確保浮船正常浮在水面上。

浮船上尚需設置必要的安全設施：消防系統(tǒng)、救生系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和必要的交通系統(tǒng)。

2.3.1.2 搖臂承臺段

該段是為了浮船在河道水位變化時能連續(xù)工作而設置的，承受著浮船上下浮動、左右搖擺而產(chǎn)生的荷載。

搖臂承臺利用站址處原有的承臺，另外為了滿足安放匯水箱在兩端新建兩座墩墻承臺。原有搖臂承臺上部為排架結(jié)構(gòu)，下部為灌注樁。上部的排架結(jié)構(gòu)為C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順泵站水流方向?qū)?.90 m，垂直泵站水流方向長6 m。承臺下設4 根灌注樁，直徑1 m，灌注樁中心距分別為順水流向3.60 m，垂直水流向2.50 m，灌注樁樁長20 m。

新建墩墻承臺為倒“T”形C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻厚90 cm，地下埋深1.80 m，地上部分3 m，頂部高程與原有承臺一致。

承臺上面放置長寬高分別為10 m×2 m×1.50 m 的鋼制匯集箱，匯集浮船泵站上引出的6根出水管，箱后連接原有的2根直徑1.20 m的螺旋鋼管。

2.3.1.3 出水鋼管段

利用原有的2 根直徑1.20 m 的螺旋鋼管，壁厚10 mm，經(jīng)校核可滿足過流要求。

2.3.1.4 出水池段

利用原有的出水池，出水池后為原蓋板涵，經(jīng)校核可滿足過流要求。

2.3.2 水泵選型

2.3.2.1 泵站技術(shù)參數(shù)

提水泵站設計提水最低水位為50.48 m，設計提水正常水位51 m，灌溉渠道渠首處設計水位58.50 m，因此最大凈揚程8.02 m。泵站出水管線管路損失按凈揚程的20%計，則水泵最大揚程為9.62 m，以此選擇水泵型號。

2.3.2.2 水泵選型

泵站最大揚程9.62 m，水泵應選擇大流量中低揚程的泵型。泵站主要用于灌溉，機組運行時間短，水泵選型應立足于國內(nèi)產(chǎn)品，以降低投資。根據(jù)國內(nèi)廠家現(xiàn)有產(chǎn)品，以選擇低揚程大流量高比轉(zhuǎn)速的軸流泵和混流泵為宜。軸流泵與混流泵相比，根據(jù)泵站設計揚程，泵站選用混流泵作為水泵形式更為合適。因此，水泵形式采用混流泵。

泵站裝機臺數(shù)：在泵站提水總流量確定后，根據(jù)泵站方案比選，采用浮船式泵站，通過桁架支撐將輸水管道引至岸邊，考慮到單根桁架承重不宜過大，因此單機流量不宜過大。另外初擬泵船結(jié)構(gòu)為框架分體式，機組臺數(shù)宜為偶數(shù)。

綜合上述情況，結(jié)合工程特點，泵站裝機采用5臺650HW-10混流泵，外加一臺同型號備用泵。

3 結(jié)語

灌區(qū)泵站改造工程其特點是工期緊，施工強度、難度大，設備安裝調(diào)試技術(shù)含量高。因此，在進行北灘灌區(qū)泵站改造時必須根據(jù)北灘灌區(qū)實際情況對泵站進行科學設計，工程建成后將給北灘灌區(qū)帶來明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。