湖北省荆州市豉湖渠泵站工程初步设计

湖北省荆州市豉湖渠泵站工程初步设计

第一章 综合说明

荆州市位于湖北省中南部，长江中游北岸，江汉平原腹地。市域跨东径111°15’——114°05’，北纬29°26’——31°37’之间。长江自西向东贯穿市域，全长483km。市域总面积14067km2，总人口630万人，市中心城区建成区面积52.7km2，总人口67.5万人。城市性质为国家历史文化名城，长江中游主要港口，鄂中南地区的中心城市。

市中心城区处于长江中游荆江河段北岸，呈带状分布。地势南高北低，地面高程一般为28.0m-38.0m（黄海高程，下同）。市区内河湖纵横，其自然排水水系属江汉平原四湖（长湖、三湖、洪湖、白露湖）水系。市区内降雨地面径流通过雨水管渠收集，古城区一带雨水排入荆襄河入长湖，沙市城区及工业新区一带雨水则通过西干渠、豉湖渠排入四湖总干渠，但汛期外水位较高，市区内渍水无法自排，需经泵站抽排。经过多年的城市建设，城区已形成抽排及自动排蓄兼有的城市排水格局，但豉湖泵站未建，沙市城区、新北区及工业新区总面积110km2范围内的雨水受下游顶托无法自排，造成内渠水位澭高，部分地区长期在汛季渍水，如江津路为城区主要交通干线，在汛期每年被淹数天，给国家、集体及个人财产造成了极大的损失。因此，急需在该区域的下游排放口设置节制闸和修建泵站抽排，以降低城区下游排放口水位，保障城区雨水排放通畅，保证城市经济持续稳定的发展。

2003年10月，荆州市城市建设投资公司委托我院对豉湖泵站进行可行性分析并提供相应报告。

2003年12月，省计委在荆州市主持召开了《荆州市玉桥基础设施建设工程可行性研究报告》评审会，会议同意建设豉湖渠泵站，其设计排水流量为30m3/s。

依据省计委对“可研报告”的批复文件，现编制完成《荆州市豉湖泵站工程初步设计说明书》及有关附件。其主要内容如下：

一、编制依据

1、荆州市豉湖泵站工程设计合同

2、湖北省计划委员会关于《荆州市玉桥基础设施建设工程可行性研究报告》的批复。

3、荆州市城市总体规划 4、荆州市工业新区总体规划 5、荆州市排水专项规划

6、豉湖渠疏挖整治规划（沙市区水利局） 7、泵站设计规范（GB/T50265-97） 8、国家颁布的有关规定、规范。 二、水文及站址工程地质

荆州市城区南高北低，沿长江呈带状分布，城区从西到东基本上由第四世纪冲积、洪积层组成，覆盖层为粘土、亚粘土、淤泥质粘土及轻亚粘土，土层薄，下部为粉质砂层，波浪起伏，一般顶板高程22.00-27.00饱含上层滞水。

埋藏于粘土层及粉细砂层的上层滞水，受降雨及地表水补给；在粘土及粉细砂卵石层中潜水，受长江水补给。

历年平均降雨量1158.5mm，最大降雨量1858.5mm，历年一日最大降雨量174.3mm，小时最大降雨量66.6mm，历年平均蒸发量1350mm。

根据城市总体规划，沙市城区雨水和沙市北片农田雨水将通过白水滩等调蓄水体（总调蓄库容250万m3）控制其排入豉湖渠的流量不大于20m3/s，工业新区排入豉湖渠的流量通过调蓄（总调蓄库容42万m3）可削减为10m3/s，泵站上游豉湖渠排水总流量通过调蓄（总调蓄库容400万m3，其中沟渠调蓄水量108万m3），可控制在30m3/s即泵站设计排水流量为30m3/s。

泵站总装机容量为5×500KW（四用一备），其主要特征水位和扬程为：外渠设计水位29.47m，外渠最高防洪水位29.70m，外渠最高运行水位29.70m，外渠最低运行水位26.70m，外渠平均水位28.20m；内渠设计水位26.25m，内渠最高运行水位26.70m，内渠最低运行水位25.80m，内渠平均水位26.25m。泵站设计总扬程4.70m，最高总扬程5.25m，平均总扬程3.80m。

根据荆州市城市总体规划及工业新区规划，豉湖泵站的站址设在岑观公路西侧约100m地段。综合考虑本地段的地形条件、地质条件，交通要求、施工进度安排、堤身安全渡汛及运行管理等因素选取工程布置方案一为推荐方案，该方案已通过《豉湖泵站初步设计方案汇报材料》得到专家的认可。

本工程的初步勘察工作由华迪勘察院承接，根据勘察成果，泵站场地地基由冲积淤积粉质粘土层、冲积粉细砂层及冲积砂砾石层组成。泵房底板（21.10m），拦污栅桥、节制闸的底板（23.78m）持力层为粉质

粘土层，该土层的承载力为250KPa，在初步设计阶段建议采用天然地基，适当加厚加宽基础，保证基础稳定。

本地区地震基本烈度为6度。场地土为中软场地土，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑物地处于抗震有利地段，场地稳定，适宜建筑。

三、主机组选型

本阶段对主机组的选型系依据豉湖泵站参数和目前国内厂家已生产的泵型进行技术经济分析比较确定。通过对收集的水泵样本的分析，适合本泵站的水泵有三种立式全调节轴流泵：1600ZLQ7.5-4型，1.6ZLQ-135型，1600ZLQ7.5-4.3型。按照满足最高运行总扬程和最低运行总扬程时机组能稳定运行的原则，并要求机组在中、低扬程条件下运行时，其效率、排水流量、轴功率等指标良好，达到经济运行效果。通过对收集的水泵特性曲线进行分析比较，本阶段推荐选用1600ZLQ7.5-4型立式全调节轴流泵，配TL500-24/1730型同步电动机，该泵的设计扬程H=4.7m，设计流量Q=7.5m3/s，设计点效率η=86%，制造厂提供的吸出高度为-1.25m。

四、工程布置及主要建筑物

豉湖泵站工程包括主泵房、拦污栅桥、自排渠、节制闸、变电站和管理生活区六部分。

1、主泵房

豉湖泵站为虹吸式结构，主泵房布置在豉湖渠上，其工程等别属于三等工程，主要建筑物（主泵房、拦污栅桥、节制闸）按3级建筑物标准设计，其它建筑物按4级建筑物标准设计。泵房总装机容量2500KW，设计排水流量30m3/s，机组间距4.8m。

泵房采用肘形进水流道，其底面高程21.10m，虹吸式出水流道,驼峰底高程30.232m，主机间底板纵向长23.3m，横向宽24.9m，电机层地面高程32.71m。主机间的左、右两端分别布置安装间和副厂房。

2、拦污栅桥

拦污栅设置在主排渠上，每孔净宽4.0m，共6孔，与主泵房相距77m，栅桥顶部设置清污机工作平台，兼作行人交通道，工作桥面高程30.50m，桥宽7.0m。选用一辆150KN的汽车式吊车作为拦污栅体启闭设备，设置清污机械一台套及其管理用房。

3、自排渠（导流渠）

在现状豉湖渠（泵站处）南侧修建自排渠（导流渠），其横断面与该处豉湖渠疏控整治规划横断面一致。其直线段长度约为230m。

4、节制闸

节制闸布置在自排渠上，总宽29.0m，分6孔，每孔净宽4.0m，闸底板高程23.78m，节制闸启闭设备为卷扬式启闭机，启闭机房地面高程32.00m。

5、变电站

根据泵站所需电源及考虑接线方便等因素，将变电站布置于泵房北侧略偏东，变电站距泵房约25m，尺寸为15m×8m。

6、管理生活区

豉湖渠泵站应设立专门的管理机构，以便对泵站、节制闸及其配套建筑物实行统一调度、管理。泵站管理人员及机组运行人员定编20人。新建生产、生活用房面积2130m2，并配置有下列设施：交通及通讯设备，外部观测设备，机修设备和电工试验设备等。

五、施工导流、对外交通及工程控制进度 1、施工导流

本工程以11月1日至次年5月31日划分为枯水施工时段，6月1日至10月31日划分为汛期。

在枯水时段开挖自排渠并修建节制闸，完工后破堤导流，主泵房、拦污栅桥围堰施工。

2、对外交通

工程位于荆州市工业新区东北部豉湖渠上，岑观公路西侧100m地段，工地至近旁岑河镇、观音当镇已有岑观公路相通，工地距岑河镇7.0km，至观音当镇5.0km，岑河镇、观音当镇与荆州市市区均有一级公路相通，交通极为便利。

3、工程控制进度

本工程开工后在汛期来临之前的枯水时段修建自排渠及节制闸，并做好主体泵房与拦污栅桥的施工围堰，之后便进行泵房的基坑开挖，电机层以下钢筋砼浇筑，进出口挡土墙及进出水池的浇筑，电机层以上砼浇筑及机电设备安装等，并同时进行拦污栅桥的施工，主体工程在第二个枯水时段全部结束，此后继续进行辅助设施及堤坡护砌等的施工，2005年5月份全部工程结束，总工期16个月。

六、工程投资估算 1、主要工程量

土方开挖10.6万m3，土方回填3.16万m3，砌石1.83万m3，混凝土1.22万m3。

2、主要材料用量

水泥2500t，钢筋600t，钢材215t，木材200m3。 3、工程总投资

（1）泵站静态总投资：4426.35万元 （2）泵站动态总投资：4552.82万元

第二章 泵站工程规模设计

第一节 排水规划

一、雨水排放现状

沙市城区（30km2）、新北区（34km2）、工业新区（28km2）及高速公路以北农作区（9km2）总面积101km2范围内的雨水通过雨水管道或明渠收集，就近排入内河水系或湖渊水体，通过调蓄或转输，排入豉湖渠，最后汇入四湖体系。

豉湖渠是四湖总干渠的排水支渠，起于沙市城区中部，连通西干渠和总干渠，总长23.5km，是沙市城区、新北区及工业新区排除雨水的唯一通道。

豉湖渠（南港桥处）现状渠底宽约28.50m，渠顶宽61.85m，现状渠底高程24.05m，现状堤顶高程30.50m，常水位25.50m，最高水位（2003.7.12）29.70m，设计过流量80m3/s，设计最大洪峰流量128m3/s。

二、排水规划

荆州市城市排水规划和工业新区建设规划确定的城区排水的指导思想为：提高水系调蓄能力，消减洪峰流量；采取工程措施沟通内河水系，提高排水泵站抽排能力；汛期采用低水低排，高水高排，平常采用重力自排。

豉湖渠为沙市城区，新北区及工业新区排除雨水的唯一通道，根据城市总体规划，豉湖渠和西干渠的河道应承担城区的泄洪流量各为20.0m3/s。但当四湖总干渠处于暴雨洪峰流量时，豉湖渠、西干渠泄洪将受顶托，城区排水规划在豉湖渠设置节制闸和雨水泵站，当城区排水受顶托时，关闭节制闸，由豉湖泵站抽排，以保证城区在汛期不渍水。

第二节 泵站建设必要性

荆州市城区地处江汉平原，城市排灌输能力受流域水系制约，当四湖流域水系处于洪水位时，城市排水受下游高水位顶托，而现有的排涝泵站排水规模太小，且分散布置，总抽排规模为23.4m3/s，沙市大部分城区、新北区及工业新区总面积101km2范围内的雨水在汛期由于下游顶托无法自排，造成大部分地段被淹，如江津路为城区主要交通干线，在汛期每年被淹数天，大街上污水横溢，交通中断，部分企业被迫停产，部分居民家中进水，城市环境受到严重污染，给国家、集体及个人财产造成了极大的损失，因此，急需在该区域的下游排放口设置节制闸和修建泵站抽排，以降低城区下游排放口水位，保障城区雨水排放通畅。

第三节 泵站规模

一、雨水流量的计算 1、基本参数

雨水设计流量计算公式：Q=ψ·q·F（升/秒） 式中：ψ——径流系数，取0.65 q——设计降雨强度（升/秒·公顷）； F——汇水面积（公顷）。

暴雨强度公式：q=684.7（1+0.854Lgp）/t0.526 式中：P——设计降雨重现期，取1年；

t——降雨历时（分钟）； 2、雨水设计流量

按照工业新区排水系统规划，工业新区排入豉湖渠的雨水汇水面积约28平方公里，雨水设计流量84.21m3/秒，加上高速公路以北农作区雨水流量7.25m3/秒，雨水总流量为91.46m3/秒。

二、调蓄库容的计算

根据工业新区排水规划，在豉湖渠两侧分别设调蓄水体，以削减排入豉湖渠洪峰流量。调蓄水体结合规划道路排水管渠和现状地形，分别在豉湖渠以北设置二片，豉湖渠以南设置三片，调蓄库容计算如下：

计算公式：V=（1-α）1.5·Qmax·τ0 式中：V——调节池容积（m3）

Qmax——调节池上游干管的设计流量（m3/s） τ0——相应于Qmax时的设计降雨历时（S） α——下游干管设计流量的降低程度

调蓄库容计算表

编Qmax（m3/s） 出流量Q’α ιo（s） V（万调蓄水调蓄水号 （m3/s） m3） 深（m） 体面积（ha） 1 2 3 4 5 总19.59 18.25 8.94 22.68 22.0 91.46 2.0 2.0 1.0 2.5 2.5 10.0 0.10 0.11 0.11 0.11 0.11 5030 5400 5202 6168 5232 8.39 8.27 3.89 11.74 9.61 41.9 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 16.78 16.54 7.78 23.48 19.22 83.8 计 三、泵站规模的确定

拟建豉湖渠泵站上游所接纳雨水有三部分，即现沙市城区雨水，沙市城区以北，三一八国道以南约35平方公里面积的农田雨水以及规划工业新区排入豉湖渠的雨水。按照规划，工业新区西北的白水滩将退田还湖，形成约300公顷的水面，根据城市总体规划，沙市城区雨水和沙市北片农田雨水将通过白水滩调蓄控制其排入豉湖渠的流量不大于20m

3

/s，工业新区排入豉湖渠的流量通过调蓄可削减为10m3/s，泵站上游豉

湖渠排水总流量通过调蓄可控制在30m3/s。

根据以上分析，豉湖渠泵站规模确定为30m3/s。

第四节 泵站主要技术参数

一、内渠水位

豉湖渠泵站内渠特征水位应根据泵站所服务区域竖向高程情况，按照规范要求对站内水位进行推算，综合考虑合理取值。

1、最高水位（现状内涝水位）

取排水区建站前重现期10-20年一遇的内涝水位，即最高水位为29.70m。

2、最高运行水位（启排水位）

根据《荆州市工业新区场地竖向专项研究》确定的工业新区内最低竖向高程为27.10m，为保证该区汛期不渍水，确定泵站启排水位为26.70m。

3、最低运行水位

根据《荆州市工业新区场地竖向专项研究》确定的工业新区调蓄水体最低设计水位为26.20m推算到前池，水面坡降值为0.4m，即最低运行水位确定为25.80m较适宜。另，豉湖渠泵站处节制闸底板高程23.78m，有条件时还可通过节制闸进一步降低内湖调蓄水体水位，以便进一步增加调蓄水体容积。

4、平均水位：

最高运行水位为26.70m，最低运行水位为25.80m，平均水位为26.25m。

5、设计水位

取与平均水位相同的水位，即设计水位为26.25m。 二、外渠水位

根据《泵站设计规范》，外渠水位包括拟定最高水位，最高运行水位、设计水位、最低运行水位、平均水位。

1、水位相关分析

豉湖渠泵站（南港桥）处外渠没有实测系列水位资料。其下游13.8公里处设有何桥水文站，有较完整的水位资料。由沙市区水利局2003年8月提供的豉湖渠（何桥处）水位记录表显示，2003年7月12日12时其水位创下20年一遇最高水位记录，达到28.97m最高水位。根据《豉湖渠疏挖整治规划》其渠底（水面）纵向坡度为1:20000，推算出豉湖渠泵站处水位与何桥站水位关系公式：Y南=X何+13.83×1/20000。其中Y南、X何分别为南港桥处、何桥水位。利用上式关系便可求得南港桥处各级水位。

2、最高防洪水位

何桥水文站所测28.97m水位为豉湖渠20年一遇最高水位，推算到南港桥处为29.70。

3、最高运行水位

最高运行水位是决定泵站最高扬程的主要特征水位，在此水位下应能保证机组安全运行，豉湖渠（南港桥处）目前设计堤防防洪水位为29.70m，因此选定最高运行水位为29.70m。

4、最低运行水位

最低运行水位是确定泵站的最小扬程和确定流道出口淹没高程的依据，它应高于内渠设计水位（26.25m）或等于内渠最高运行水位（26.70m），因此确定最低运行水位为26.70m。

5、平均运行水位

最高运行水位为29.70m，最低运行水位为26.70m，因此平均运行水位为28.20m。

6、设计水位

《规范》规定，取承泄区重现期5-10年一遇的3-5日最高平均水位为设计水位，考虑到本泵站为沙市城区排涝泵站，设计水位取承泄区重现期10-20年一遇3-5日最高平均水位，因此选用6-8月豉湖渠最高三日平均水位进行频率计算，得出豉湖渠泵站外渠设计水位29.47m。

三、特征净扬程

1、设计扬程：按泵站进、出水设计水位差计，为3.22m（净扬程）。 2、最高扬程：泵站出水池最高运行水位与进水池最低运行水位之差即3.9m（净）。

3、最低扬程：泵站出水池最低运行水位与进水池最高运行水位之差为0m（净）。

4、平均扬程：平均扬程是排水季节中泵站出现机遇最多，历时最长的工作扬程。可根据设计典型年泵站提水过程所出现的分时段扬程、流量和历时，用加权平均法求得，计算式如下：

H=Σhi.Qi.ti/Σqiti

式中：H——泵站加权平均净扬程（m）；

Hi——第i时段泵站进、出水池运行水位差（m）； Qi——第i时段泵站提水流量（m3/秒）； ti——第i时段历时（小时或日）。 排涝演算标准及原则

（1）内渠起排水位按26.70m，停机为25.80m。

（2）当内渠水位高于外渠时或外渠水位低于26.70m泵站停机（开启节制闸自排）。

（4）排涝期每场降雨量从第一天降雨开始扣除初损0.02m然后进行产流计算。计算时段为一天。

根据以上调算原则对历年排涝期间场降雨进行演算，统计每天站内外水位差及排水流量，然后进行加权，可得出豉湖渠泵站期间平均扬程。由于没有豉湖渠（南港桥处）历年排涝期间水位及降雨量资料，无法用加权平均法求得泵站的平均扬程，亦可按外渠平均水位与内渠平均水位之差计，即平均扬程为1.95m（净）。

第三章 水文地质与工程地质

本工程初级阶段的岩土工程勘察由华迪勘察院承接，完成的工作量如下：

（1）钻孔4个，进尺118.5m； （2）静力触探7个，进尺153.1m （3）取土样42件 （4）N120动力触探19.9m （5）标准贯入试验36次。 一、场地地形地貌

拟建场地位于观岑路南港桥豉湖渠西158m，东邻南港桥，西接豉湖渠，属长江北岸二级阶地，土层为冲淤积成因类型，表层填土。地面标高26.5-30.7m，地形有一定的起伏，最大高差约4.20m.

二、场地岩土构成与特征

根据钻探揭露及室内土工试验成果，场地土土层自上而下分为8层，12亚层，各土层顶板埋深、厚度、空间分布、岩土特征、工程性质分述如下：

第①层，素填土，褐黄色，松散-稍密，稍湿，以可—硬塑粉质粘土为主，呈粒状，含铁锰质结核及少量植物根。全场分布，顶板埋深0.0m，厚度0.4-5.3m，成因年代Q4ml。

第②-1层，淤泥质粘土，灰色，软塑，饱和，有腐植质，含少量螺壳，局部分布，顶板埋深0.4-4.2m，厚度0.7-1.8m，成因年代Q4L。

第②-2层，粉质粘土，灰黄色，软-可塑，湿，含少量螺壳。局部分布，顶板埋深1.1-5.3m，厚度1.9-2.4m，成因年代Q4al。

第②-3层，粉土（夹粉质粘土），褐灰色，松散-稍密，饱和，有腐植质，含少量螺壳，局部分布，顶板埋深2.0-6.7m，厚度1.0-3.5m，成因年代Q4al。

第②-4层，粉质粘土，褐灰色，软-可塑，湿，有腐植质，含少量螺壳。局部分布，顶板埋深4.9-8.4m，厚度1.2-3.5m，成因年代Q4al。

第②-5层，粉质粘土，褐灰色，可塑，湿，含少量螺壳，夹少量细砂。局部分布，顶板埋深7.0-11.90m，厚度1.9-3.10m，成因年代Q4

al

。

第②-6层，粉质粘土，褐灰色，软-可塑，湿，有腐植质，含少量

螺壳。局部分布，顶板埋深11.5m，厚度1.90m，成因年代Q4al。

第③-1层，粉质粘土，褐灰色，可塑-硬塑，湿，有腐植质，含少量螺壳。局部分布，顶板埋深4.2-4.9m，成因年代Q4al。

第③-2层，粉质粘土，褐灰色，软-可塑，湿，有腐植质，含少量螺壳。局部分布，顶板埋深6.1m，厚度0.7m，成因年代Q4al。

第④-1层，粉质粘土，黄色，硬塑，湿，呈粒状，含铁锰质结核。局部分布，顶板埋深0.4-6.8m，厚度1.2-2.10m，成因年代Q4al。

第④-2层，粉质粘土，黄色，硬塑，湿，呈粒状，含铁锰质结核。局部分布，顶板埋深2.2-13.4m，厚度1.7-8.10m，成因年代Q4al。

第④-3层，粉质粘土，黄色，可-硬塑，湿，呈粒状，含铁锰质结核。局部分布，顶板埋深6.5-11.2m，厚度6.5-11.2m，成因年代Q4al。

第④-4层，粉质粘土，黄色，硬塑，湿，呈粒状，含铁锰质结核。局部分布，顶板埋深7.4-15.1m，厚度1.6-3.2m，成因年代Q4al。

第⑤层，粉土（夹粘性土），黄色，稍密，湿，含云母片，夹粘性土。全场分布，顶板埋深8.8-15.1m，厚度0.9-4.7m，成因年代Q4al。

第⑥层，细砂，灰褐色，稍密实，湿，含长石、石英、云母片及暗色矿物等，夹薄层粘性土。全场分布，顶板埋深11.5-17.4m，厚度0.5-7.4m，成因年代Q4al。

第⑦层，卵石（夹圆砾），杂色，饱和，稍密-中密，包含物为卵石，砾石及砂，母岩成份为火成岩，未风化，磨圆度为亚圆，级配较好，粒径2-10厘m，卵砾石含量为37.4%，全场分布，顶板埋深23.7-24.8m，厚度0.5-2.0m，成因年代Q3al。

第⑧层，卵石，杂色，饱和，中密，包含物为卵石，砾石及砂，母岩成份为火成岩，未风化，磨圆度为亚圆，级配较好，粒径2-10厘m，卵砾石含量为65-75%，分部于整个场区，该层未揭穿。顶板埋深25.2-25.7m，已钻厚度3.8-4.7m，成因年代Q3al。

三、场地水文地质条件及地下水腐蚀性

场地地下水有两种类型：即上层滞水、承压水。上层滞水主要赋存于素填土中，水量小，受大气降水补给，向豉湖渠排泄。承压水主要赋予于砂、卵石层中，弱承压性，受同侧向补给径流排泄。根据勘察资料地下稳定水位3.5m。

根据湖北省水文地质工程地质大队《环境水文地质工程地质综合勘察报告》判析，地下水对混凝土及钢筋砼无腐蚀性。

四、场地岩土工程评价 （一）泵站岩土工程评价

泵站开挖至设计标高19.5m，其下主要土层为粉质粘土、粉土、细砂、卵石层。

（1）粉质粘土

该土层压缩系数为：a1-2 0.08-0.21MPa-1，均值为0.15MPa-1,压缩横量Es为：8.7-20.9MPa，均值为12.0MPa，内摩擦角均值为18.1度，凝聚力均值为35.2KPa，比贯入阻力均值Ps为2.50MPa，反映该土层为强度较高，属中压缩性土层。建议fak为：250KPa，Es为9.0MPa。

（2）粉土

该土层压缩系数a1-2均值为0.30MPa-1，压缩模量Es均值为5.5MPa，内摩擦角均值为19.5度，凝聚力均值为5.0KPa，比贯入阻力均值为1.45MPa。反映该土层为强度一般，属中压缩性土层，建议fak为100KPa，Es为5.5MPa。

（3）细砂

该土层比贯入阻力均值Ps为5.1MPa，标贯均值为15.5，反映该土层为稍密，强度较高，属中压缩性土层。建议fak为160KPa，Es为13.0MPa。

（4）卵石

该土层N120动力触探均值为14.0，反映该卵石层密度为中密，强度高，属低压缩性土层。建议fak为720KPa，变形模量E0 40.0MPa。

（二）拦污栅桥

基础开挖至设计标高22.5m，基础下主要土层与泵站完全相同，建议fak及Es（E0）亦相同。

粉质粘土 fak=250KPa Es=9.0MPa 粉土fak=100KPa，Es=5.5MPa 细砂fak=160MPa，Es=13.0MPa 卵石fak=720KPa，E0=40.0MPa （三）节制闸

基础开挖至设计标高22.5m，基础下主要土层与泵站、拦污栅桥完全相同，建议fak及Es（E0）亦相同。

（四）场地及地基稳定性

场地内无不良地质作用，场地稳定，基础拟选中压缩性粉质粘土，厚度大，是良好的隔水层，承载力高，压缩性低，地基稳定。

五、场地的地震效应

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），场地抗震设防烈度为6度，场地地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。

根据《岩土勘察规范》（GB50021-2001），不须进行液化判别。 根据湖北省《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2003，查各土层的剪切波速Vs再加权平均，得Vse=200m/s，则场地土类型为中软场地土，建筑物地类别为Ⅱ类，建筑物处于可建筑的一般场地。

六、基础方案选择

基础采用天然地基，持力层选择④-2层粉质粘土层，验算下卧层强度。

七、施工期注意问题

地基开挖后，注意防水保湿，同时做好排水减压，防止基础底板渗透破坏，同时做好护坡，注意边坡施工验槽变形失稳。

八、结论与建议

（1）场地区域稳定，无不良地质作用，土层为三无结构，适宜建筑。

（2）地下水对砼及钢筋砼无腐蚀性。

（3）按6度设防，场地地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，场地土为中软场地土，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑物处于可建筑的一般场地。

（4）本工程建议采用天然地基，持力层选择④-2层粉质粘土，fak为250KPa，适当加厚加宽基础，保证基础稳定。

（5）施工中注意防水保湿，排水减压，保证基础稳定，同时做好护坡。

第四章 豉湖泵站设计

第一节 工程等别及主要参数

一、工程等别

豉湖渠泵站工程由泵房、进水前池、出水池、拦污栅桥、自排渠、节制闸、变电站、中央控制室及泵站管理设施等建筑物组成。依据《GB/T50265-97》国家标准及《SDJ217-87》部颁标准的有关规定，并考虑泵站与豉湖渠堤防的工程等别关系，本泵站工程属于三等工程，其主要建筑物（主泵房、拦污栅桥、节制闸）按3级建筑物标准设计，其它建筑物按4级建筑物标准设计。站址段堤身的最高防洪水位为29.70m，现状堤顶高程为30.50m，规划泵站处最高堤顶高程为32.50m。

本地区地震基本烈度为6度，分析确定建筑物的地震设防烈度亦为6度。

二、主要参数

1、泵站设计排水流量：30m3/s（预留7.5m3/s泵位） 2、装机容量：5×500KW（四用一备）； 3、机组选型

水泵：5台1600ZLQ7.5-4型（四用一备），单机设计流量7.5m3/s，同步电机：5台TL500-24/1730型（四用一备），单机容量500KW；

4、特征水位 （1）外渠

设计水位：29.47m； 最高防洪水位：29.70m 最高运行水位：29.70m 最低运行水位：26.70m 平均水位：28.20m （2）内渠 设计水位：26.25m 最高运行水位：26.70m 最低运行水位：25.80m 平均水位：26.25m

第二节 站址选择及工程布置

一、站址选择

根据荆州市沙市城区现状排水情况及工业新区排水规划的原则——旱季自排，汛期利用各调蓄水体的调蓄库容，通过豉湖渠泵站抽排，

同时考虑到工业新区作为城市的一部分，其服务范围除应满足沙市城区的排水要求外，还应涵盖整个工业新区，拟将豉湖渠泵站设在岑观公路西侧约100m地段（与工业新区建设规划站址一致）。

泵站选址范围内豉湖渠现状渠底宽28.50m，渠顶宽61.85m，现状渠底高程为24.05m。根据《豉湖渠疏挖整治规划》，该段豉湖渠设计底高程为23.78m，规划疏挖底宽至29.0m，设计过流量80m3/s。

该站址具有下述优点：

1、可完善荆州城区及工业新区的排水规划，使城区的排水泵站布局更为合理。

2、可充分利用现状豉湖渠作为泵站的进水引渠和出口排渠，可大量减少土方开挖量及占用土地面积，从而节省工程投资。

3、该处南、北侧均为农田和水面，基本无拆迁，有利于施工围堰的布置和施工总进度的安排。

4、泵站正向进水、水流条件好，有利于机组平稳运行。 5、总体布置协调，运行管理方便。 二、工程布置

因豉湖渠泵站出水池水位变幅只有3.0m，轴流泵的导叶弯管出水室的出口上缘已高出最低水位，为降低流道出口高程，减少扬程损失，因此豉湖渠泵站的布置型式应布置成虹吸式较为合理。

泵站工程布置的比较方案主要有三种：

1、将主泵房、格栅建在现状豉湖渠上，节制闸建在导流渠上； 2、将主泵房、格栅建在导流渠上，在现状豉湖渠上修建节制闸；

3、将现状豉湖渠扩宽，将主泵房、格栅、节制闸等主要构筑物建在现状明渠上。

综合考虑地形、地质条件、交通要求、施工进度安排、堤身安全渡汛及运行管理等因素，选取工程布置方案一为推荐方案，该方案已通过《豉湖渠泵站初步设计方案汇报材料》得到有关领导及专家的认可。

推荐方案优点：

1、施工方便，可不受雨季限制。

2、可利用现状豉湖渠作为泵站的前池引水渠及出水排渠，可大量减少土方开挖量及占用土地面积，从而节省工程投资。

3、可利用现状土堤作挡水墙，节约投资。 4、与外部道路连接顺畅，设备运输方便。 5、泵站进出水流条件好。

第三节 主要建筑物

豉湖渠泵站的主要建筑物有主泵房、进水前池、出水池、拦污栅桥、自排渠、节制闸、变电站、中央控制室等。

一、主泵房

它包括主机间、安装间、副厂房及真空破坏阀室四部分，布置在现状豉湖渠上，泵房机组轴线距东边岑观公路157m。主机间底板顺水流方向长度23.3m，垂直水流方向长度24.9m，板厚1.5m。安装4台单机容量500KW的立式全调节轴流泵机组，预留一台单机容量为500KW的立式全调节轴流泵机组泵位，机组中心距4.8m，泵房机组轴线距底板上游端

8.4m，泵房机组轴线距底板下游端14.9m，上部电机层主厂房净宽10.0m，设置10/3t双钩桥式吊车一台。水泵叶轮中心安装高程24.55m，肘型进水流道底面高程21.10m，水泵层地面高程24.02m，联轴层地面高程27.61m，电机层地面高程32.71m。

电机层及联轴层的进水侧是泵房的主要交通道，水泵层的进水侧及出水侧均布置有交通过道，在水泵层的进水侧布置有Ф700检修人孔，出水侧布置排水泵。

进水流道上设有一道检修闸门，其孔口尺寸3.9m×4.1m（宽×高），闸门的启闭吊装采用MD110-12D型电动葫芦，其工字梁轨道下底安装高程37.50m。闸门检修平台高程30.50m，平台宽4.8m，它与厂区交通道路相通。

安装间布置在主机间左端，系三层楼结构，底板平面尺寸10.5×11.8m，板厚1.5m。上层为机组安装及检修场地，其地面电机层和联轴层在同一垂线部位均设有吊物孔及相应的钢制盖板。高程与主机间电机层相同，在进水侧设有楼梯间通至水泵层，在安装间联轴层布置油库及油处理室。

副厂房布置在主机间的右端，系五层楼结构。其进水侧设有楼梯间通至一楼至五楼，一楼地面高程24.02m，它与主机间水泵房、安装间的一楼直接相通，为值班人员的巡视工作提供较好的交通道，二楼地面高程27.61m，布置有空压机室，四楼、五楼设有值班室和试验室。三楼地面高程与电机层相同，布置有控制柜室。

真空破坏阀室布置在主机间的出水侧，其地面高程32.00m，该室下部布置虹吸式出水流道，真空破坏阀室内布置有真空破坏阀和真空泵等。

二、进水前池

进水前池是主泵房与豉湖渠的连接建筑物。它由前池段及上游侧的连接段挡土墙组成。前池长15m，宽23.1-29.0m，池深2.68m，池底高程21.10m，它与进水流道底面高程相同，采用分离式结构，混凝土底板护砌，板厚0.5m。为防止粉细砂基础土层产生渗透破坏，前池底板设置Ф6cm的排水孔，其下部设置厚30cm的砂卵石反滤层，并在基础土层的表面设置滤井布反滤，排水孔孔距2m，排距1.5m。前池侧墙采用悬臂式混凝土挡土墙，墙顶高程30.5m，顶宽为0.5m。立板采用变截面断面，迎水面垂，填土面倾斜变坡。挡土墙长20.0m，平面布置采用喇叭形与引渠相接，挡土墙最大高度9.4m，其底板宽8.5m。

三、出水池

出水池采用分离式结构，池长13.0m，池底宽23.1-29.0m，池底高程24.0m，混凝土底板护砌、底板厚0.5m。两侧为悬臂式挡土墙，墙顶高程30.5m，顶宽0.5m。立板采用变截面断面，迎水面垂，填土面倾斜变坡。挡土墙长20.0m，平面布置采用喇叭形与出水渠相接，挡土墙最大高度6.5m，其底板宽6.0m。

四、拦污栅桥

拦污栅桥设置在主泵房上游77m处的引渠上，共6孔，每孔净宽4.0m，桥墩厚1.0m，底板宽2.0m，厚0.8m，长度为11.0m。它拦截上游

漂浮物进入泵站的前池。栅体采用倾斜式布置，倾角70°，桥墩顶部设置工作平台，宽7.0m，平台面高程30.50m，桥面采用整体式板梁结构，简支在桥墩上。

格栅清污采用移动式格栅除污机一台套，北侧设除污机检修室一间，其平面尺寸为6.0×6.0m。

五、自排渠

当泵房前池及出水池水位低于26.70m时，排涝泵不必抽水，此时豉湖渠水自排，在现状豉湖渠（泵站处）南侧修建自排渠，其横断面与该处豉湖渠疏挖整治规划一致。其直线段长度约为230m。

六、节制闸

当泵房前池及出水池水位达到26.70m时，排涝泵抽排以降低泵房前水位，此时节制闸关闭以阻挡下游水体。

豉湖渠节制闸的主要建筑物有闸室、闸墩、进水前池及排渠挡土墙和护坡。

1、闸室

闸室建在豉湖渠新挖的S型河道直线段上，闸室呈一字型排列，设计闸孔6孔。根据总体设计，豉湖渠节制闸上游最底水位25.80m，最高运行水位26.70m，下游最低运行水位26.70m，设计水位27.61m，最高水位29.70m，渠底23.78m，梁顶32.00m，在上游最高运行水位26.70m以下时，节制闸为自流，在上游最高运行水位26.70m以上时，闸门关闭，挡住下游抬高的水位，其最高水头差为3.9m。河底宽29.0m，河上开口为61.8m。根据规范要求，闸室结构采用开敞式，水闸安全超高为

0.3m，设计孔口尺寸为B×H=4×6.22m，均采用钢质平面闸门，工作闸门用卷扬启闭机操作，启闭机地面高程40.20m，工作闸门检修平台高程32.10m，闸室工作桥宽度为3.5m，闸室上部高设为8.22m，闸室北端设交通楼梯通往工作桥，系框架结构，平面尺寸4.8×3.0m。

2、闸墩

闸墩采用钢筋砼实体式，设7道，闸墩厚为1.0m，长度为22.0m，上、下游墩头采用半园形，闸墩上设交通桥和过人行通道，交通桥宽5m，过人通道宽2m。

3、进水前池

进水前池是节制闸与排渠的连接建筑物，它由前池段及上游两侧的连接段挡土墙组成，前池长18.0m，宽29.0m，池底高程23.78m，它与进水流道底面高程相同，采用分离式结构，混凝土底板护砌，板厚0.6m。为防止基础层产生渗透破坏，前池底板设置排水孔，其下部设置反滤层。

前池侧墙采用悬臂式混凝土挡土墙，墙顶高程30.50m，顶宽为0.5m，立板采用变截面断面，迎水面垂直，填土面倾斜变坡，挡土墙长26.0m，平面布置采用喇叭形与引渠相接，挡土墙最大高度6.72m，其底板宽8.8m。

4、出口池

出口池采用分离式结构，池长26.0m，池宽29.0m，池度高程23.78m，混凝土底板护砌，底板厚0.6m，两侧为悬臂式挡土墙，墙长35.12

m，平面布置采用八字形与排渠相接，墙顶高程直线段32.0m，弧线段30.5m，挡土墙最大高度8.22m，最小高度为6.72m，其底板宽 8.8m。

5、护坡

与进水前池、出口池八字形相接的排渠均采用块石护底、护坡、排渠边坡为1:2.25，边坡长度18.34m，河底宽29.0m，堤顶高程32.00m，河底高程23.78m，均采用M10水泥砂浆砌块石护底护坡，块石厚为0.3m，护坡长123.8m。

七、变电站

根据泵站所需要电源及考虑接线方便等因素，将变电站布置于泵房北侧略偏东，变电站距泵房约25m，尺寸为15m×8m，纵向为南北方向，变电站净空高度为4m，便于高低压柜安装。

八、中央控制室

中央控制室是全站的神经中枢，它位于变电站东侧约25m处，在泵房的东北方向，尺寸为11m×11m，净空高度为4m，内设有泵站自动控制系统，仪表监控屏，消防控制系统，通讯系统。

第四节 建筑物的稳定分析

稳定分析是对建筑物在各种设计条件下的抗滑、抗倾（或抗浮）等稳定情况及地基承载力核算。对于土基上的建筑物还要控制其基础底面的应力不均匀系数。

主泵房及节制闸系按3级建筑物标准进行设计，根据《水闸设计规范SL265-2001》有关规定，建筑物抗滑稳定安全系数[Kc]允许值为：基本组合[Kc]=1.25，特殊组合（I）[Kc]=1.10。

主泵房及节制闸沿基础底面的抗滑稳定计算公式如下：

Kc=f∑G/∑H （4-4-1） 式中： Kc—抗滑稳定安全系数；

∑G—作用于建筑物基础底面以上的全部竖向荷载（KN）； ∑H—作用于建筑物基础底面以上的全部水平向荷载（KN）； f——建筑物基础底面与地基之间的摩擦系数。 建筑物基础底面应力计算采用公式为：

Pmax=∑G/A+∑M/W （4-4-2）

式中：Pmax——建筑物基础底面应力的最大值或最小值（KPa）；

∑M——作用于建筑物基础底面以上的全部竖向和水平向 荷载对于基础底面垂直水流向的形心轴的力矩（KN.M）； W——建筑物基础底面对于该底面垂直水流向的形心轴

截面矩（m2）；

A——建筑物基础底面的面积（m2）。

根据地质钻探和土工试验提供的资料，主泵房与节制闸、格栅的地基土为粉质粘土层，其承载力特征值为200Kpa，摩擦系数为0.33。

本文仅摘录泵房及节制闸的稳定分析成果。见表4-4-1及表5-4-2。 泵房稳定分析成果表 表4-4-1 荷载 工作 设计条件 抗滑稳地基应力（Kpa） 规范允许组合 状况 定安全梁外系数（Kc） 渠内侧 侧 比 应力安全系数[Kc] 完建期 基本设计情组合 况 无水 渠外水位： 1.35 145.7 214.1 1.47 1.25 1.5 116.8 142.1 1.21 渠内水位： 检修情特殊况 渠外水1.17 位： 1.10 渠内水1.34 76.8 76.8 1.42 位： 126.6 126.6 1.46 组合 校核情况 节制闸稳定分析成果表 表4-4-2

抗滑稳地基应力（Kpa） 规范允许荷载 工作 设计条件 定安全安全系数梁外应力组合 状况 系数渠内侧 侧 [Kc] 比 （Kc） 完建期 无水 2.51 137.7 165.8 1.21 渠外水基本1.25 位： 组合 设计情2.10 101.8 137.4 1.35 况 渠内水位： 渠外水检修情位： 2.44 125.8 164.8 1.31 况 渠内水位： 特殊1.10 组合 渠内水校核情位： 1.92 76.0 104.5 1.38 况 渠内水位： 第五节 渗流稳定分析

豉湖渠泵站的主泵房布置在豉湖渠上，泵房的底板位于粉质粘土层基层的顶层。通过渗流计算，可以了解渗流的分布状态，获得主渠粉质粘土覆盖层承受渗透压力的大小，为设计提供依据，并对计算断面的渗流状态作出评价和进行渗挖。

一、计算方法

本工程的基础渗流场是按平面稳定渗流问题，采用有限单元法进行计算分析。

二、计算断面选择

计算断面治顺水流向沿主泵房轴线截取剖面、计算断面的渗径长度为引渠至主泵房，计算断面见图4-5-1。

三、计算参数 1、水位组合：

（1）外渠最高防洪水位 29.70

内渠设计水位 26.25 （2）外渠最高运行水位 29.70

内渠最低运行水位 25.80

2、渗透系数K值：根据地质钻探及土工试验资料，结合有关规范确定各土层（自上而下）的渗透系数。

如下：

粉质粘土 K=8×10-5cm/s； 细 砂 K=5×10-3cm/s； 砾 石 K=6×10-2cm/s

3、覆盖层允许渗透坡降J允值： 细 砂 层 J允=0.14 粉质粘土 J允=0.33 四、地基稳定性判断

在闸坝的设计中，地基土的渗流稳定性主要采用的判断方法有两种：

1、安全坡降法：

对于透水的覆盖层或盖重（含半透水），根据渗流场的分布状态，通常是以覆盖层实际渗透坡降J小于或等于其允许坡降J允为安全控制标准。

即：J≤J允 （4-5-1）

式中：J——覆盖层实际平均渗透坡降J=△H/L； △H——覆盖层底所受渗透水头（m）； L——覆盖层厚度（m）； J允——覆盖层允许渗透坡降。 2、安全系数法

对于覆盖层为多层次的且不透水或弱透水的土体，为防止渗透破坏，应满足下式要求：

K=∑（hiri’）≥K允 （4-5-2） 式中：hi——各土层厚度（m）； ri’——各土层浮容重（KN/m3）

K允的取值根据有关水利工程规范取1.5。 五、计算成果及渗流稳定分析

1、前池及引渠基础的渗流计算成果见表4-5-1。

前池引渠基础渗流计算式成果表 表4-5-1

渗透稳定 荷载 设计条件 判断方法 外渠水位：29.70m 特殊 内渠水位：26.70m 孔，底板下外渠水位：26.70m 基本 内渠水位：25.80m 2、渗流稳定分析

从上表中的计算成果表明：泵站建成后其地基土的渗流是稳定的。但在施工期应采取渗控措施，降低地下水位，保证基坑及边坡的稳定安全。

安全系数（K） 5.87 6.83 滤层。 渗透坡降（J） 0.14 0.12 部设有反安全系数（K） 6.41 7.11 设有排水前池底板渗透坡降（J） 前池 0.13 引渠 0.12 计算位置 备 注

第五章 水力机械、电工及金属结构设计

第一节 水力机械

一、泵站主要参数 1、扬程：

（1）最高净扬程：3.90m （2）设计净扬程：3.22m （3）平均净扬程：1.95m （4）最低净扬程：0 2、设计流量：30.0m3/s

3、装机容量：5×500KW（四用一备） 二、水泵电动机组的型式选择

根据泵站参数选择适合本泵站的水泵有1600ZLQ7.5-4型、1.6ZLQ-135型、1600ZLQ7.5-4.3型等立式全调节轴流泵。水泵特性曲线见图5-1-1、图5-1-2、图5-1-3、各种水泵主要性能比较见表5-1-1。

在最高扬程时，1600ZLQ7.5-4.3型效率最高即η=88%，其次为1600ZLQ7.5-4型，即η=85%，第三位为1.6ZLQ-135型。从流量上看，16

00ZLQ7.5-4型流量最大Q=7.2m3/s，其次为1600ZLQ7.5-4.3型，最小为1.6ZLQ-135型，也有7.03m3/s的流量。

在设计扬程时，1600ZLQ7.5-4.3型效率最高即η=88.8%，效率最低为1.6ZLQ-135型，即82.5%，几种泵型均能满足设计流量的要求。

在加权平均扬程的情况下，若以设计流量工况点计，1600ZLQ7.5-4.3型效率最高η=87%，比1600ZLQ7.5-4型高1.0%，比1.6ZLQ-135型高2.0%。从抽排能力上看1.6ZLQ-135型最大即Q=10.2m3/s，其次为1600ZLQ7.5-4.3型即Q=9.7m3/s，第三位为1600ZLQ7.5-4型，Q=8.7m3/s，均在设计流量以上。

从水泵特性曲线查到的最低允许运行扬程看，1600ZLQ7.5-4.3型最低，其扬程为1.1m，其次为1.6ZLQ-135型，扬程为1.3m，允许最低扬程最高的泵为1600ZLQ7.5-4型，扬程为1.9m。

从吸出高度Hs值看，除1.6ZLQ-135型水泵Hs为-1.20m，其余Hs值均为-1.25m。

综合各种因素，在本阶段选择1600ZLQ7.5-4型轴流泵与TL500-24/1730型同步电动机直联。其参数如下：

水泵型号：1600ZLQ7.5-4型 设计扬程：H=4.7m 设计流量：Q=7.5m3/s 设计点效率：η=86% 转速：n=250r/min 叶片调节范围：-4°- +4°

电动机型号：TL500-24/1730型 功率：P=500KW 电压：U=10.0KV 电流：I=32A 转速：n=250r/min 频率：f=50HZ

功率因素：cosФ=0.9（越前）

制造厂提供的吸出高度为-1.25m，经综合考虑，水泵叶轮中心线安装高程拟定为24.55m。即水泵叶轮中心线的设计淹没深度为-1.25m。

三、辅助设备的选择 1、透平油系统

本泵站选用国产30#透平油，供水泵电动机各轴承润滑用油，根据计算并参考有关同类泵站的资料，拟定电动机推力轴承用油量为0.3m3，下导轴承用油量为0.1m3，油桶按一台机组加上管路油量的110%确定，选择容积为1m3的室内油桶两只，一只为净油桶，一只为污油桶。油处理设备选择ZJCQ-2型透平油过滤机一台，ZCY-3.3/3.3-1型齿轮油泵两台，供油处理之用。

2、供水系统

供水系统的主要任务有：

（1）机组技术供水，供水对象有推力轴承冷油器、下导轴承冷油器、主轴密封、水导轴承冷却润滑用水等。

（2）厂房内、外消防用水。

（3）厂内少量的生活用水。

根据以上的供水任务，对水量、水压和水质的要求，参考单机容量相同的泵站资料，选择IS100-80-160型离心式水泵两台，互为备用。

3、排水系统

本泵站排水系统由厂内渗漏排水和检修排水组成，根据排水量设集水井的容积为117m3，根据集水池容积及闸门漏水量选择两台WQ250-15-18.5型排水泵，将水排至出水池。水泵由WX-6000型水位控制器控制。

4、低压气系统

本系统参考单机容量相同的泵站资料，无制动系统。故本泵站只按打开虹吸式出水流道顶部的真空破坏阀及集水廊道排水管吹扫考虑，选择V-1.0/8型低压气机两台，互为备用。

5、抽真空系统

泵站抽真空主要用在虹吸式出水流道上，用以改善主泵机组起动性能，抽气量按下式计算

Q=P1V/P2-V2（m3）

式中：P1—抽气前的真空压力（m水柱），对于自由空气为10m水柱；

P2—抽气后的真空压力（m水柱）； V1—抽气前流道内的空气体积（m3）；

V2—抽气后流道内的空气体积，V2=V1-V3（m3），式中V3为产生负压后，流道内水面上升的充水部分体积（m3）。

抽气时间按下式计算：

t=Q/q（分）

式中：q—抽气期间，真空泵单位时间平均抽气量（m3/分）。 抽气设备选用SZ-3型水环真空泵两台，互为备用。 6、水力监测系统 （1）上、下游水位测量

全厂配置两套SSC-3型数字式水位测量仪，在泵站的进水池和出水池各装一套水位测量仪，显示仪安装在中央控制室。

（2）机组测量

在每台泵的进口设置真空压力表，在泵的出口设压力表，在虹吸式出水流道的顶部设置真空压力表。

7、起重及机修设备

起吊最重件为电动机转子联轴，重量为5.3t，选择10/3t电动双钩桥式起重机一台，跨度为9.4m，中级工作制，可满足厂内机组的安装和检修时起吊重物用。

根据泵的外壳的拉开要求，选用SH5型环链手拉葫芦两只，另根据检修主机及辅助设备的需要，另选用SH3和5H1型环链手拉葫芦各两只，5.5t螺旋千斤顶8个。

本泵站还考虑一定数量的机修设备：车床C615型一台，刨床BC60638型一台，落地式沙轮机S3SL-250型一台，主钻Z525型一台，台钻Z4051型一台，电焊机BX3-300-2型电动沙轮机两台，冲击钻两台，手电钻两台，氧焊枪两套，角磨机两台，铰刀两套，钳工工具两套，量具一套，4”台虎钳两台。

四、采暖、通风 1、主副厂房

主厂房为地面式厂房结构，联轴层以上采用自然通风，通过窗口进行调节空气的换气量。

水泵层采用机械送风和机械排风，共安装T35-11型N03.15轴流通风机四台进行换气。

透平油库、油处理室，压气机室采用机械排风，各选一台T35/11型N03.15轴流通风机。

2、中央控制室

中央控制室选用两台柜式冷暖空调。 五、水力机械设备布置 1、电机层

在主机间布置有五台TL500-24/1730型同步电动机，在出水侧为电气高、低压盘、励磁盘和保护盘，进水侧为主要通道，在左侧布置安装场，并布有吊物孔，在右侧布置控制柜室。行车布置在40.31m高程的轨道上。

2、联轴层

在安装场下面布置油库、油处理室、副厂房下面布置有压气机室，进水侧布置楼梯间。

3、水泵层

在出水侧靠1#、5#主泵布置两台排水泵。 六、消防

本泵站以自防自救为主，消火水源取自泵的供水系统，在厂房外设有两个消火栓，在厂内联轴层和电机层各设两个消火栓，在各层还设置1311灭火器和泡沫灭火器，在油库以灭火弹灭火。

七、水力机械主要设备

见水力机械主要设备表，表5-1-2。

第二节 供配电用及控制系统

一、概况及供电 1、供电环境

豉湖排涝泵站地处观岑路南港桥西100m，豉湖渠上，距110KV岑河变7km，距35KV观音当变5km，目前经过泵站选址处仅有观音当交一回10KVZGJ-75电源线。

2、供电方案

由于荆州城区及锣场工业新区排涝标准要求高，根据《泵站设计规范》（GB50265-97）、《供配电系统设计规范》（GB50052-95），泵站设计为双电源供电，从岑河变、观音当交各出10KV线路1回，电线采用LGJ-120钢芯绝缘铝绞线。

3、负荷情况

根据水泵工作功率曲线，水泵最大工作轴功率为430KW，加上摩擦损耗，风阻等因素，因此，电机选500KW、24极、250转/分、10KV高压同步电动机，型号为TL500-24/1730，目前国内上海、湘潭、兰州、

沈阳、咸宁等电机厂均能生产10KV电压等级同步电动机，且技术相当成熟，加上站用电等负荷，泵站总负荷约为2500KW。

4、电源：由岑河变和观音当变各出10KV电源线一回，在泵站变电站构成环网电源，由于观音当变目前基本已满载，没有富裕容量，故采用岑河变作主用电源，观音当变作备用电源，两路电源严格互锁。

5、主接线方式：由岑河变进线柜，观音当变进线柜，变压器进线柜，电机母线总开关柜母线构成10KV电源母线，此四柜位于变电站内。电机定子供电由电机母线总开关柜出线至泵房，经泵房损升柜至电机负载母线，再经定子开关柜送至各电机定子。

二、主要电气设备 序号 名称 1 同步电动机 型号 TL500-24/1730、500KW、24极、250转/分、10KV 2 10KV高压定子开关柜 3 4 5 高压损升柜 直流励磁柜 继电保护柜 XGN2-12 KGLF11-200/90 1台 5台 5台 非标定做 6 温度保护柜 5台 非标定做 7 380V低压配电柜 NGC3(NMNS) 7台 XGN2-12（Z） 9台 数量 5台 备注 四用一备 8 真空破坏阀控制柜 1台 非标定做 9 真空泵、压气机控 制柜 1台 非标定做 10 冷却水泵、廊道排 水泵控制箱 4台 非标定做 11 中心控制室主机仪表状态屏 1台 非标定做 12 中心控制室辅机仪表状态屏 1台 非标定做 13 中心控制室控制台 1台 非标定做 14 15 16 17 18 19 20 油浸式变压器 直流浮充柜 铅酸蓄电池柜 程控交换机柜 消防控制柜 电容无功补偿柜 10KV电力线路 S11-MR-400/10 NG23(GZG)DC220V 单个电池12V 100Ah 32门、8中继 NGGJ1-01 120kvar/16 LGJ120钢芯绝缘铅绞线 1台 1台 1台 1台 1台 1台 12km 三、机组启动压降计算

本泵站5台机组采用每隔30秒起动一台，电机的起动电流按6倍额定电流计算，经计算，第一台机组起动母线的电压降为6.72%，最后

一台机组起动的电压降为11.2%，按《泵站设计规范》要求，起动电压降不大于15%，因此可直接采用全压起动。

四、过电压保护及接地系统

1、在两回电源线的落地杆上装设氧化锌避雷器，在10KV电源进线柜内也安装氧化锌避雷器，10KV定子开关柜断路器采用真空断路器，为防止操作过电压，在各高压开关柜内均设无间隙氧化锌避雷器。

2、全泵站安全接地和工作接地连成一体，接地充分利用水工建筑物、金属结构等自然接地体,根据估算R=0.5×P/√SZ=0.5×300/√50×25=4.2欧姆，若实测不能满足规范要求，可增设人工接地体。接地体连接镀锌扁铁采用双回路且有联络接线方式，防止因单回接地线锈断而使用电设备浮地运行。

五、站用电

380V交流站用电主要用电设备为直流励磁系统，冷却水泵、廊道排水泵，真空泵、压气机、节制闸、格栅、直流浮充电源、办公、车间用电及照明。所有上述用电设备由一台S11-MR-400/10油浸式变压器供电，变压器位于变电站内，变压器的高压侧由高压开关柜接在电源母线上，低压侧接在低压进线电柜上，然后分线至主机配电柜，辅机配电柜、生活消防柜。当泵房不运行时，只对生活消防柜供电，泵房内停电，泵房安全性好。

六、自动控制

为提高泵站运行的可靠性，确保操作人员的工作安全，减轻运行人员的劳动强度，本泵站采用泵房、变电站、中心控制室分开设计，建筑

上独立成单体，且各建筑单体相隔25m的安全间隔。中心控制室位于豉湖渠北岸，泵房东北侧。采用中心控制室自动控制，中心控制室手动控制和就地手动控制三种控制模式，设备运行时采用中心控制室自动控制，设备故障或检修时采用手动控制。中心控制室设有一控制台，控制台上有操作电钮和简要的仪表状态屏，控制室两侧设有详细的主机、辅机仪表状态屏，运行人员不用进泵房和变电站，就能在中控室对全站所有设备进行操作控制和监视。当设备发生故障，中心控制室会发出相应的声光报警信号，仪表状态屏上相应的状态灯会闪烁红光，便于操作人员及时排除故障。自动控制系统设计成以一个命令脉冲完成开机和停机，同时发出信号指示，自动控制系统采用PLC可编程控制器代替传统的继电控制。

本站设置下列自动化内容 1、机组定子自动操作 2、机组转子励磁自动操作 3、继电保护和温度保护的自动操作 4、真空虹吸流道的自动操作 5、冷却水泵、廊道排水泵的自动操作 6、火灾消防自动操作 七、电能计量

本泵站采用两回专线进线，电源分别来自两个变电站，供电公司变电站内装设计量仪表。泵站工作时向10KV电网输送无功，为便于观察及抄表，将岑河变有功无功电度表，观音当变有功无功电度表，同步电

动机逆向总无功电度表安装于中心控制室内，作参考电能计量用，变电站内不设计量仪表。

八、继电保护

本站继电保护含同步电动机、变压器保护，其装设种类和数量均满足《继电保护和自动装置设计技术规程》要求，其配置情况如下：

1、同步电动机继电保护

（1）电流速断保护：用于电动机定子绕组的相间短路保护 （2）纵差动保护：用于保护电动机定子绕组及其引出线的相间短路。

（3）过负荷保护：用于保护电动机三相对称过负荷 （4）低电压保护：用于监视电动机端电压。 （5）单相接地保护：用于保护电动机单相接地故障。 （6）定子失步保护：保护定子出现脉动大电流。 （7）转子失步保护 （8）转子失磁保护 （9）转子欠励保护 2、变压器保护

变压器高压侧、低压侧均设电流速断保护和过电流保护。 九、温度保护

为防止电动机定子温度过高，上下轴瓦，推力轴承，上、下冷却油箱，水泵轴瓦温度过高而损坏设备，特专设温度保护柜，当任一温度超

过设定的安全温度，定子开关柜均跳闸，使机组停车，温度保护柜设以下保护：

（1）定子A相温度 2套 （2）定子B相温度 2套 （3）定子C相温度 2套 （4）电机上轴瓦 2套 （5）电机下轴瓦 2套 （6）电机推力轴承 2套 （7）上、下油箱 各1套 （8）电机冷却水示流继电器 1套 （9）水泵上、下轴瓦 各1套 （10）水泵冷却水示流继电器 1套 十、定子加热器

为了防止定子绕组潮湿，绝缘降低，影响机组运行，故设定子加热器，其电源为单相220V，功率3KW，定子加热器随电机一同制造，其控制系统放在温度保护柜的最下面，在中心控制室控制台上也能手动操作加热器。

十一、二次接线

1、全厂电量测量仪表均采用3位半数字表，电动机定子回路，10KV电源进线柜，变压器高压进线柜均装设电压表、电流表、有功功率表、无功功率表、功率因数表，电动机定子开关柜还装设逆向无功电度表，变压器低压主配电柜装设电压表、电流表。

全厂事故、故障信号采用带记忆型的声光报警装置，当设备故障时，相应的故障指示灯发出闪烁红光并发出声音报警，按下“消声消闪”按钮后，指示灯发常亮红光，声音报警停止。

2、直流系统

本站直流系统采用智能高频开关电源直流系统，型号为NG23（GZG），装设免维护铅酸蓄电池一组，直流输出电压为220V，单个电池为12V、100Ah，接线采用浮充接线方式，整个直流系统包括直流浮充屏，蓄电池柜及相应的配线架。直流系统供全站操作、保护信号及自动装置、事故照明等直流用电。

十二、励磁系统

采用静止可控硅励磁系统或IGBT整流励磁系统，型号为KGLF11-200/90，当电机起动至亚同步转速时，自动投励，当定子端电压下降时，自动投强励。

十三、通讯

在中心控制室设一台内部程控交换机，容量为32门，设8路中继线与公众网相连，同时设2部手机与上级主管部门联系。

十四、消防

在电动机、变压器、配电房、中心控制室等地设感温感烟探头，一旦失火，消防系统自动切断高低压交直流电源，并发出火灾报警信号，灭火装置采用干粉灭火剂。

十五、电气设备布置

1、本站主泵房内安装5台立式轴流泵电动机组，直流励磁柜，温度保护柜安装于机组出水口侧，两柜相邻安装。5面高压开关柜安装于泵房南侧，继电保护柜安装于高压开关柜旁，便于缩短保护接线长度。

真空破坏阀控制柜，真空泵、压气机控制柜安装在附属厂房内，廊道排水控制箱就近安装于进水廊道。冷却水泵控制箱就近安装于冷却水泵房。

2、10KV电源进线柜、变压器高压进线柜、负荷母线总开关柜安装在变电站内，低压主配电柜、生活消防低压柜、主机配电柜、辅机配电柜、低压电容无功补偿柜、直流浮充柜及蓄电池柜安装在变电站内。

3、中心控制室安装有中央控制台、主机仪表状态屏、辅机仪表状态屏、程控交换机柜及消防系统控制柜。

4、节制闸低压配电柜安装在主泵房南侧。 5、励磁保护系统低压配电柜安装在主厂房内。

十六、照明：泵房、节制闸、格栅、变电站、道路均装设防爆水银灯，中心控制室装设栅型日光灯。

十七、暖通：中心控制室装设一台5匹柜式空调、泵房、变电站装设通风轴流风机。

第三节 金属结构

豉湖渠泵站工程的金属结构部分由渠道拦污栅、耙斗式移动清污机、泵站进口检修门、节制闸门及其配套的启闭设备组成。

1、距泵站进口77m渠道上设有渠道拦污栅一道，共6孔，每孔净宽4.0m，拦污栅桥宽7m，桥面高程30.50m，栅体形状为矩形，可制成4×6.5m（宽×高，下同）6扇，总宽29.0m，栅片间距80mm，强度设计水头取1.5m水位差。桥面上布置移动式耙斗清污机一台，机重11t（含轨道及电缆架等）。清污机轨道安装高程30.50m。拦污栅的启闭设备拟

选用150KN汽车起重机一辆，汽车吊与完成同功能的门机相比，运用比较灵活，配套的水工布置简单，其设备投资也要少些。

2、泵站进口设置一道检修闸门。孔口尺寸3.9m×4.1m，底坎高程与进水流道底高程一致，为21.10m，设计水头8.6m，运行条件为静水启闭。五台泵机选用5扇闸门，平时将闸门锁定在高程30.5m检修平台上。

3、在自排渠上设一座节制闸，节制闸分6孔，每孔净宽4.0m，闸门高度6.20m，节制闸底坎高程23.78m，设计水头5.92m，运行条件为动水启闭。闸门检修平台高程32.00m，在高程40.22m启闭台上布置2×6台QP-2×160-8/14型卷扬式启闭机。

金属结构工程量详见表5-3-1。

所有结构件及埋件外露表面进行喷铝防腐。

第六章 工程管理

第一节 泵站管理机构设置

一、管理体制

豉湖渠泵站工程实施后，为了充分发挥泵站及排水节制闸的排涝功能，并对泵站及其配套建筑物的统一管理，建议市政府成立专门的管理机构。

泵站管理机构要逐步增强管理单位的自身完善和经济发展，必须重视工程管理设施的建设，并完善管理体制和管理设施。其经费来源由受

益单位分担和政府部门进行部分补贴。要建立多种经营基地，促进管理单位的自身实现经济良性循环。

二、机构设置及人员配备

泵站管理机构设置后，其内部宜设置办公室、生活技术科、机电科、财务科、综合经营科等。根据《水利水电工程人员编制标准》，泵站管理人员及机组运行人员定编20人。

第二节 工程管理

工程管理必须贯彻执行国家政策和有关技术法规，保证安全、经济地完成生产任务，充分发挥工程效益，其技术管理主要内容如下：

1、根据国家的有关规定，制定泵站、排水闸及配套建筑物的运行、维护、检修、安全等技术规程和规章制度。

2、对运行人员进行培训和操作运行规程教育、安全生产教育，提高职工的业务水平。

3、搞好泵站的机电设备，工程设施，供水、排水等管理工作。 4、完善管理机构、明确职责范围，建立健全岗位责任制，制定考核、评比和奖罚制度，提高管理队伍的政治业务素质，实现管理规范化。

5、认真总结经验，开展技术改造、应用和推广新技术。

第三节 生产生活设施

泵站管理处计划新建综合办公楼及职工宿舍1770m2、车间及仓库等360m2。

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