6.2 泵站布置形式


6.2.1 由河流取水的泵站,当河道岸边坡度较缓时,宜采用引水式布置,从多泥沙河流取水的泵站,引渠渠首宜设进水闸;当河道岸边坡度较陡时,宜采用岸边式布置,其进水建筑物前缘宜与岸边齐平或稍向水源凸出。由渠道取水的泵站,宜在取水口下游侧的渠道上设节制闸。由湖泊、水库取水的泵站,可根据岸边地形、水位变化幅度、泥沙淤积情况及对水质、水温的要求等,采用引水式或岸边式布置。
6.2.2 在具有自排或自引条件的河道建排水或引水泵站时,泵站与水闸可根据地形条件及用地规划采用合建或分建的方式。泵闸合建时,水闸宜布置在河道主流区,且水闸与泵站间应布置隔流墙改善流态。泵站宜采用正向进水和正向出水的方式。当受地形条件限制而采用斜向或侧向进水、出水,水流条件较差时,可设置有效的导流、整流设施。
6.2.3 具有引排双向功能的泵站,当水位变化幅度不大或扬程较低时,可采用双向流道的泵房布置形式;当水位变化幅度较大或扬程较高时,可采用单向流道分别设置的泵房布置形式。
6.2.4 建于堤防处且地基条件较好的低扬程泵站,宜采用堤身式布置;扬程较高或地基条件稍差或建于重要堤防处的泵站,宜采用堤后式布置。
6.2.5 从多泥沙河流上取水的泵站,当具备自流引水沉沙、冲沙条件时,应在引渠上布置沉沙、冲沙或清淤设施;当不具备自流引水沉沙、冲沙条件时,可设二级泵站抽引,岸边布置一级低扬程泵站,设置沉沙、冲沙及其他排沙设施,减少二级泵站的引水含沙量。
6.2.6 对于运行时水源有冰冻或冰凌的引水泵站,应有防冰、消冰、导冰等措施。
6.2.7 泵闸合建时,宜选择合适泵型,适当抬高水泵安装高程,减小泵闸基底面高差。
6.2.8 在深挖方地带修建泵站,应合理确定泵房的开挖深度,减少地下水对泵站运行的不利影响,并应采取必要的站区排水、泵房通风、采暖和采光等措施。
6.2.9 紧靠山坡、溪沟修建泵站,应设置排泄山洪和防止局部山体滑坡、滚石等工程措施。
6.2.10 地下泵站布置形式应满足操作运行、防洪、交通等要求。
6.2.11 从血吸虫疫区引水的泵站,应根据水利血防的要求,采取必要的灭螺工程措施。
 
条文说明
6.2.1 灌溉、供水泵站的总体布置,一般可分为引水式和岸边式两种。引水式布置一般适用于水源岸边坡度较缓的情况。在满足灌溉引水要求的条件下,为了节省工程投资和运行费用,泵房位置应通过技术经济比较确定。当水源水位变化幅度不大时,可不设进水闸控制;当水源水位变化幅度较大时,则应在引渠渠首设进水闸。这种布置形式在我国平原和丘陵地区从河流、渠道或湖泊取水的灌溉、供水泵站中采用较多。而在多泥沙河流上,由于引渠易淤积,建议尽量不要采用引水式布置。根据某地区泵站引渠淤积状况调查,进口设闸控制的引渠,一般每年需清淤1次~2次;而进口未设闸控制的引渠,每当灌溉时段结束,引渠即被淤满,下次引水时,必须首先清淤,汛期每次洪水过后,再次引水时,同样也必须清淤,每年清淤工作量相当大,大大增加了运行管理费用。岸边式布置一般适用于水源岸边坡度较陡的情况。采用岸边式布置,由于站前无引渠,可大大减少管理维护工作量;但因泵房直接挡水,加之泵房结构又比较复杂,因此,泵房的工程投资要大一些。至于泵房与岸边的相对位置,根据调查资料,其进水建筑物的前缘,有与岸边齐平的,有稍向水源凸出的,运用效果均较好。
    从水库取水的灌溉、供水泵站,当水库岸边坡度较缓、水位变化幅度不大时,可建引水式固定泵房;当水库岸边坡度较陡、水位变化幅度较大时,可建岸边式固定泵房或竖井式(干室型)泵房;当水位变化幅度很大时,可采用移动式泵房(缆车式、浮船式泵房)或潜没式固定泵房。这几种泵房在布置上的最大困难是出水管道接头问题。
6.2.2 由于自排比抽排可节省大量电能,因此在具有部分自排条件的地点建排水泵站时,如果自排闸尚未修建,应优先考虑排水泵站与自排闸合建,以简化工程布置,降低工程造价,方便工程管理。例如某泵站将自排闸布置在河床中央,泵房分别布置在自排闸的两侧。泵房底板紧靠自排闸底板,用永久变形缝隔开。当内河水位高于外河水位时,打开自排闸自排;当内河水位低于外河水位又需排涝时,则关闭自排闸,由排水泵站抽排。又如,某泵站将水泵装在自排闸闸墩内,布置更为紧凑,大大降低了工程造价,水流条件也比较好。但对于大中型泵站,采用这种布置往往比较困难。如果建站地点已建有自排闸,可考虑将排水泵站与自排闸分建,以方便施工,但需另开排水渠道与自排渠道相连接,其交角不宜大于30°,排水渠道转弯段的曲率半径不宜小于5倍渠道水面宽度,且站前引渠宜有长度为5倍渠道水面宽度以上的平直段,以保证泵站进口水流平顺通畅。因此,在具有部分自排条件的地点建排水泵站,泵站可与排水闸合建或分建。由于排水闸排水流量一般大于泵站抽排流量,合建方案排水闸宜布置在河道主流区,且泵站和水闸之间应布置隔流墙,以改善泵站和水闸出流时的流态;当建站地点已建有排水闸时,排水泵站宜与排水闸分建。
6.2.3 根据调查资料,已建成的灌排结合泵站多数采用单向流道的泵房布置,另建配套涵闸。这种布置方式,适用于水位变化幅度较大或扬程较高的情况,只要布置得当,即可达到灵活运用的要求,但缺点是建筑物多而分散,占用土地较多,特别是在土地资源紧缺的地区,采用这种分建方式,困难较多。一般要求泵房与配套涵闸之间有适当的距离,目的是为了保证泵房进水侧有较好的进水条件;同时也为了保证泵房出水侧有一个容积较大的出水池,以利池内水流稳定,并可在出水池两侧布置灌溉渠首建筑物。例如,某泵站枢纽以4个泵房为主体,共安装33台大型水泵,总装机功率49800kW,并有13座配套建筑物配合,通过灵活的调度运用,做到了抽排、抽灌与自排、自灌相结合。4个泵房排成一字形,泵房之间距离250m,共用一个容积足够大的出水池。又如,某泵站枢纽由两座泵房、一座水电站和几座配套建筑物组成,抽水机组总装机功率16400kW,发电机组总装机容量2000kW,泵房与水电站呈一字形排列,泵房进水两侧的引水河和排涝河上,分别建有引水灌溉闸和排涝闸,泵房出水侧至外河之间由围堤围成一个容积较大的出水池。围堤上建有挡洪控制闸。抽引时,打开引水闸和挡洪控制闸,关闭排涝闸;抽排时,打开排涝闸和挡洪控制闸,关闭引水闸;防洪时,关闭挡洪控制闸;发电时,打开挡洪控制闸,关闭引水闸。再如,某泵站装机功率9×1600kW,通过6座配套涵闸的控制调度,做到了自排、自灌与抽排、抽灌相结合,既可使高低水分排,又可使上下游分灌,运用灵活,效益显著。也有个别泵站由于出水池容积不足,影响泵站的正常运行。例如,某泵站装机功率6×800kW,单机流量8.7m³/s,由于出水池容积小于设计总容积,当6台机组全部投入运行时,出水池内水位壅高达0.6m,致使池内水流紊乱,增大了扬程,增加了电能损失。对于配套涵闸的过流能力,则要求与泵房机组的抽水能力相适应,否则,亦将抬高出水池水位,增加电能损失。例如,某泵站装机功率4×1600kW,抽水流量84m³/s,建站时,为了节省工程投资,利用原有3孔排涝闸排涝,但其排涝能力只有60m³/s,当泵站满负荷运行时,池内水位壅高,过闸水头损失达0.85m~1.10m,运行情况恶劣,后将3孔排涝闸扩建为4孔,运行条件才大为改善,过闸水头损失不超过0.15m,满足了排涝要求。
    当水位变化幅度不大或扬程较低时,可优先考虑采用双向流道的泵房布置。这种布置方式,其突出优点是不需另建配套涵闸。例如某泵站装机功率6×1600kW,采用双向流道的泵房布置,快速闸门断流,通过闸门、流道的调度转换,达到能灌、能排的目的。采用这种布置方式,省掉了进水闸、节制闸、排涝闸等配套建筑物,布置十分紧凑,占用土地少,工程投资省,而且管理运行方便;缺点是泵站装置效率较低,当扬程在3m左右时,实测装置效率仅有54%~58%,使耗电量增多,年运行费用增加很多。目前这种布置方式在我国为数甚少,主要是由于扬程受到限制和装置效率较低的缘故。另外,还有一种灌排结合泵站的布置形式,即在出水流道上设置压力水箱或直接开岔。例如,某泵站装机功率2×2800kW,采用并联箱涵及拱涵形式的直管出流,单机双管,拍门断流,在出水管道中部设压力水箱(闸门室)。压力水箱两端设灌溉管,分别与灌溉渠首相接,并设闸门控制流量。这种布置形式,可少建配套建筑物,少占用土地,节省工程投资,是一种较好的灌排结合泵站布置形式。又如,某两座泵站,装机功率均为8×800kW,均采用在出水流道上直接开岔的布置形式,其中一座泵站是在左侧三根出水流道上分岔,另一座泵站是在左右两侧边的出水流道上开岔,岔口均设阀门控制流量,通过与灌溉渠首相接的岔管,将水引入灌溉渠道。这两座泵站的布置形式,均可少建灌溉节制闸及有关附属建筑物,少占用土地,节省工程投资,也是一种较好的灌排结合泵站布置形式;但因在出水流道上开岔,流道内水力条件不如设压力水箱好,当泵站开机运行时,可能对机组效率有影响。
6.2.4 大中型泵站因机组功率较大,对基础的整体性和稳定性要求较高,通常是将机组的基础和泵房的基础结合起来,组合成为块基型泵房。块基型泵房按其是否直接挡水及与堤防的连接方式,可分为堤身式和堤后式两种布置形式。堤身式泵房因破堤建站,其两翼与堤防相连接,泵房直接挡水,对地基条件要求较高,其抗滑稳定安全主要由泵房本身重量来维持,同时还应满足抗渗稳定安全的要求,因此适用的扬程不宜高,否则不经济。堤后式泵房因堤后建站,泵房不直接挡水,对地基条件要求稍低,同时因泵房只承受一部分水头,容易满足抗滑、抗渗稳定安全的要求,因此适用的扬程可稍高些。例如,某泵站工程包括一、二两站,一站装机功率8×800kW,设计净扬程7.5m,采用虹吸式出水流道,建在轻亚黏土地基上;二站装机功率2×1600kW,设计净扬程7.0m,采用直管式出水流道,建在黏土地基上。在设计中曾分别按堤身式和堤后式布置进行比较,一站采用堤身式布置,其工程量与堤后式布置相比,混凝土多3500m³,浆砌石少200m³,钢材多30t;二站采用堤身式布置,其工程量与堤后式布置相比,混凝土多3100m³,浆砌石少2100m³,钢材多160t。由上述比较可见,当泵房承受较大水头时,采用堤身式布置是不经济的。因为泵房自身重量不够,地基土的抗剪强度又较低,为维持抗滑、抗渗稳定安全,需增设阻滑板和防渗刺墙等结构,再加上堤身式布置的进、出口翼墙又比较高,这样便增加了工程量。因此,本标准规定,建于堤防处且地基条件较好的低扬程、大流量泵站,宜采用堤身式布置;而扬程较高、地基条件稍差或建于重要堤防处的泵站,宜采用堤后式布置。
6.2.5 从多泥沙河流上取水的泵站,通常是先在引水口处进行泥沙处理,如布置沉沙池、冲沙闸等,为泵房抽引清水创造条件。例如,某引水工程,引水口处具备自流引水沉沙、冲沙条件,在一级站未建之前,先开挖若干条条形沉沙池,保证了距离引水口80多公里的二级站抽引清水。但有些地方并不具备自流引水沉沙、冲沙条件,就需要在多泥沙河流的岸边设低扬程泵站,布置沉沙、冲沙及其他除沙设施。根据工程实践结果,这种处理方式的效果比较好。例如某泵站建在多泥沙的黄河岸边,站址处水位变化幅度7m~13m,岸边坡度陡峻,故先在岸边设一座缆车式泵站,设有7台泵车,配7条出水管道和7套牵引设备。沉沙池位于低扬程缆车式泵站的东北侧,其进口与低扬程泵站的出水池相接,出口则与高扬程泵站的引渠相连。沉沙池分为两厢,每厢长220m,宽4.5m~6.0m,深4.2m~8.4m,纵向底坡1∶50,顶部为溢流堰,泥沙在池内沉淀后,清水由溢流堰顶经集水渠进入高扬程泵站引渠。该沉沙池运行10余年来,累计沉沙量达300余万m³,所沉泥沙由设在沉沙池尾端下部的排沙廊道用水力排走。又如,某泵站是建在多泥沙的黄河岸边,先在岸边设一座低扬程泵站,浑水经较长的输水渠道沉沙后,进入高扬程泵站引渠。以上两泵站的实际运行效果都比较好。因此,本标准规定,从多泥沙河流上取水的泵站,当具备自流引水沉沙、冲沙条件时,应在引渠上布置沉沙、冲沙或清淤设施,当不具备自流引水沉沙、冲沙条件时,可在岸边设低扬程泵站,布置沉沙、冲沙及其他排沙设施。
6.2.7 泵闸合建时,如果泵站、水闸之间底板的高差过大,若采用放坡开挖方案,开挖低侧底板基础时会把高侧底板基础下的原状岩土挖除,增加了高侧底板下基础处理的费用;若采用垂直开挖,则需在底板高的一侧进行基坑围护,增加了围护费用。如某泵闸枢纽,泵站选用立式轴流泵,安装高程较低,泵站和水闸底板之间高差达到4.9m,采用了直径D800的密排桩孔灌注桩进行纵向围护,增加了161万元投资。
6.2.8 在深挖方地带修建泵站,应合理确定泵房的开挖深度。如开挖深度不足,满足不了水泵安装高程的要求,还可能因不好的土层未挖除而增加地基处理工程量;开挖深度过深,显然大大增加了开挖工程量,而且可能遇到地下水,对泵房施工、运行管理(如泵房内排水、防潮等)带来不利的影响,同时,因通风、采暖和采光条件不好,还会恶化泵站的运行条件。因此,本标准规定,深挖方修建泵站,应合理确定泵房的开挖深度,减少地下水对泵站运行的不利影响,并应采取必要的站区排水、泵房通风、采暖和采光等措施。
6.2.9 紧靠山坡、溪沟修建泵站,应设置排泄山洪的工程措施,以确保泵房的安全。站区附近如有局部山体滑坡或滚石等灾害发生的可能时,必须在泵房建成前进行妥善处理,以免危及工程的安全。

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