同昌闸泵重建工程初步设计

中文摘要同昌水闸、泵站重建工程位于珠海市香洲区南屏镇同昌村，石豆涌（也称挂锭角排洪渠）下游，珠海大道南侧，南屏镇西侧约10KM处，水闸、泵站出口与广昌涌连通，原有水闸已不能满足排涝需求，因此重建。泵站设计流量为6168M3/S，设计扬程1502M，最大扬程2561M，,选用3台潜水轴流泵（800QZ135），单台泵工况为叶片安装角为4，Q212M3/S，H32M，N590R/MIN，效率817，配套轴功率815KW，电机容量132KW，总装机容量2445KW。水泵采用混凝土制井筒悬吊式安装，主要建筑物包括泵房、隔墩、进水池、出水池、后墙，主厂房，副厂房等，设计内容包括水泵的选型，主要建筑物设计，稳定计算，结构计算等。水闸设2孔，每孔净宽3M，总净宽6M，开敞式闸室，钢筋混凝土结构，闸室顺水流方向长5M，垂直水流方向宽78M，本次设计包括水闸尺寸的计算、消力池的计算、防渗的计算、稳定计算、结构计算以及配筋计算。该水闸、泵站的兴建，将对抗旱灌溉及防洪排涝发挥重要作用。关键词水闸泵站堤防稳定计算结构计算PRELIMINARYDESIGNOFTONGCHANGGATESTATIONSONGWENSHENGCOLLEGEOFWATERCONSERVANCYANDCIVILENGINEERING,SOUTHCHINAAGRICULTURALUNIVERSITY，GUANGZHOU510642，CHINAABSTRACTTONGCHANGSLUICESANDPUMPINGSTATIONRECONSTRUCTIONPROJECTISLOCATEDINZHUHAIXIANGZHOUDISTRICTHASINJECTEDWITHCHANGVILLAGENANPINGTOWN,STONEBEANCHUNGHANGALSOCALLEDSPINDLEANGLEHAVINGCANALDOWNSTREAM,ZHUHAIAVENUESOUTH,NANPINGTOWNWESTSIDEABOUT10KM,CONNECTTOGUANGCHANGCHUNGSLUICES,PUMPINGSTATIONEXIT,ORIGINALSLUICESCANNOTMEETTHEDEMANDOFDRAINING,SOREBUILDINGTHEPUMPSTATIONDESIGNFLOWOF6168M3/S,DESIGNHEAD1502M,THEMAXIMUMHEAD2561MUSE800QZ135VERTICALAXIALFLOWPUMP,ASINGLEPUMPWORKINGCONDITIONISTHEBLADEINSTALLATIONANGLEOF4,Q212M3/S，H32M，N590R/MIN，THEEFFICIENCYOF817,SUPPORTINGSHAFTPOWER815KW,THEMOTORCAPACITYOF132KW,THETOTALINSTALLEDCAPACITYOF2445KWPUMPBYCONCRETESHAFTSUSPENSIONTYPEINSTALLATION,MAINBUILDINGSINCLUDEPUMPROOM,LIEBETWEENBLOCK,INTOTHEPOOL,THEPOOLANDBACKWALLMAINWORKSHOP,DEPUTYFACTORYBUILDING,ETC,DESIGNCONTENTSINCLUDETHESELECTIONOFPUMP,THEMAINSTRUCTUREDESIGN,STABILITYCALCULATION,STRUCTURECALCULATION,ETCLOCKSET2HOLES,EACHHOLEWIDTHOF3M,THETOTALWIDTHOF6M,OPENTYPECHAMBER,REINFORCEDCONCRETESTRUCTURE,THELOCKCHAMBERATTHEFLOWDIRECTIONOF5MLONG,78MWIDE,VERTICALFLOWDIRECTION,THEDESIGNINCLUDESSIZECALCULATION,THECALCULATIONOFSTILLINGBASINOFTHEGATE,THECALCULATIONOFSEEPAGECONTROL,STABILITYCALCULATION,STRUCTURECALCULATIONANDREINFORCEMENTCALCULATIONKEYWORDSWATERLOCKSPUMPINGSTATIONEMBANKMENTSTABILITYANALYSISSTRESSANALYSIS目录1绪论11工程概况1111工程位置1112工程现状及存在问题112自然概况1121地形地貌1122气象特征2123水文特征3124工程地质3125水文地质42工程任务及规模621工程建设的必要性622项目建设的主要任务723工程等级及设计标准7231工程等级及主要建筑物级别7232排涝标准7233防洪标准7234地震设防标准724排洪排涝演算8241计算方法及公式82411计算方法及条件82412闸排流量、滞蓄水量计算公式8242起排水位、最高限定内水位8243各分区来水量计算9244计算结果123泵站设计1331排涝流量1332特征扬程13321特征水位13322特征扬程1433水泵选型14331水泵类型14332水泵选择153321方案一153322方案二163323电动机选择1634泵房17341泵房形式17342泵房内部布置17342泵房结构183421方案一183422方案二19343进水池设计203431方案一203432方案二21344进水前池223441方案一223441方案二22345出水结构的设计布置233451方案一233452方案二25346泵房布置273461方案一273462方案二28347泵房内主要高程确定293471泵房内主要高程确定293472泵房内主要高程确定31348方案比较33349水泵的工况点校核343410附属设备选择及布置363411泵房稳定计算374水闸设计3941闸室的总体布置39411闸门的形式39412闸墩的设计40413闸室总宽度40414闸底板厚度与顺水流方向长度的设计40415交通桥的设计41416工作桥的设计41417启闭机的选择4142水闸水力计算42421水闸泄流量复核42422水闸消能计算42423消力池的设计43424海漫的设计4643防渗与排水设计46431防渗、排水体的布置46432渗流计算47433水利坡降线的修正49434渗透变形的验算5044闸室的稳定分析51441荷载计算51442验算闸室的抗滑稳定性52443地基应力验算5351堤防设计5352堤防稳定性计算5453地基处理55531地质概况55532方案比较55533地基处理方案选择56534水泥搅拌桩复合地基承载力计算5654堤防沉降计算576水闸结构设计及配筋计算5861闸底板结构设计58611不平衡剪力58612不平衡剪力分配值的计算59613板条上荷载的计算59614底板配筋计算6062闸墩结构计算61621闸墩应力计算617泵房结构设计及配筋计算6371底板结构计算6372吊车梁的结构计算63721吊车梁形式及尺寸637211吊车梁形式637211吊车梁尺寸确定64722荷载计算65723内力计算66724挠度及裂缝宽度验算728工程布置7481总体布置原则7482工程布置749机电与金属结构7591变配电系统75911变压器容量及型号的确定75912供电变压器容量75913供电线路76914室内低压配电设计76915配电装置和布置76916设备的保护76917电缆的敷设7692照明系统7693监控系统7794接地及安全7795建筑物防雷7796节能7897金属结构78参考文献79致谢80毕业设计成绩评定表1绪论11工程概况111工程位置同昌水闸、泵站重建工程位于珠海市香洲区南屏镇同昌村，石豆涌（也称挂锭角排洪渠）下游，珠海大道南侧，南屏镇西侧约10KM处，水闸、泵站出口与广昌涌连通。集雨面积为挂锭山、有桂山以北，珠海大桥以东、广昌涌以南的区域，共321KM2。工程保护范围内有5座村庄，3400口人、1700亩农田、600亩鱼塘，以及305亩规划厂区。112工程现状及存在问题石豆涌下游现状有一座小型排涝水闸，两孔，每孔22M，集雨区域的来水通过该闸排向广昌涌。目前存在主要问题是（1）水闸建设标准偏低，排水能力不足；运行时间长，早已破烂不堪，无法正常运行。（2）设施不完善，未设置排涝泵站。当外水位高于内水位时，围内洪水无法通过水闸自排，形成涝灾，因此仅靠水闸排水无法满足要求，需要有泵站联合排水。（3）近年来，由于受周边地域土地开发填筑、流域地貌改变以及下游水位顶托影响，同昌村原有水闸已不能满足同昌村区域防洪、排涝要求，遭遇强降水时，排水不畅，农田受淹，房屋、道路遭水浸，造成很大的损失，因此迫切需要对该水闸选址重建并且增设排水泵站。12自然概况121地形地貌工程位于南屏镇西侧约10KM处，河涌下游为广昌涌至磨刀门水道。原地貌类型为冲积、海积平原区,地形平坦、开阔，地面高程多在020329M（珠基，下同）。保护范围内村庄地坪标高约1228M，蕉地、菜地地坪标高大都06M左右。122气象特征工程区域地处西北江三角洲，濒临南海，属亚热带季风气候区，海洋对本地气候调节作用十分明显，常年气候温和湿润，日照充足，雨量充沛，多发暴雨，热带气旋影响频繁。1）气温、日照、霜日据气象站资料统计，多年平均气温22，最高气温出现于7月8月,历年最高气温373（1990年8月23日），最低气温出现于12月1月，历年最低气温17（1975年12月4日）。多年平均日照时数1960小时，最大值为2320小时（19775年），最小值为1406小时（1985年）。年内一般7月份日照时数最大，为212小时，3月份日照时数最小，为897小时。多年平均霜日06天，最长霜期3天，多发生于1月份。记录最早初霜1975年12月22日，最迟终霜1968年2月6日。2）风、降雨、蒸发、湿度工程区域属多雨地区，平均年雨日1375天。水汽源地主要是西南方向的印度洋孟加拉湾、东南方向的太平洋和南部的南海。4月9月为雨季，前期（4月6月）盛吹西南季风，水汽充沛，与南下冷空气相遇，常出现强降雨过程；后期（7月9月）东南季风占优，太平洋及南海生成的热带气旋带来大量水汽，形成强风暴雨。10月至次年3月盛行东北风，为旱季。香洲地区多年平均风速31M/S，最大风速40M/S。全市大风日数（风速大于172M/S）的地域差异明显多年平均岛屿78天、斗门区171天、香洲区92天。2008年9月23日24日，强台风“黑格比”掠过珠海，我市陆地最大风力910级阵风1213级，海面最大风力1011级阵风1314级。多年平均降雨量19894MM，降雨年际变化较大。降雨年内分配极不均匀，汛期4月9月降雨量占年降雨总量的80以上，枯水期10月3月降雨量不足年降雨总量的20，5月6月降雨量占年总量的30以上。工程区域的暴雨主要由锋面、台风和西南气压低槽三种天气系统造成。珠海市的暴雨灾害多与台风相伴，极易内涝成灾。1965年9月2729日，受21号台风影响，带来连续3天的大暴雨，总降雨5535MM，造成罕见的山洪暴发。多年平均水面蒸发量1271MM，蒸发量年季变化差异较小，年内变化差异较大，5月10月蒸发量占年总量的60以上，其中7月份蒸发量最大，达130MM以上。珠海平均相对湿度为80，岛屿较大陆地区偏大。一年中相对湿度受季风环流变化的影响。秋、冬季受来自北方的干燥大陆性气流影响，相对湿度较小；春、夏季受暖湿的海洋性气流影响，相对湿度较大。历年平均相对湿度最大月是4月平均为86，最小是12月平均为69，日最小相对湿度为131977年3月4日。123水文特征（1）磨刀门水道磨刀门入海口潮汐作用显著，海域潮汐属不正规半日混合潮型，即一个太阳日内，分别经历早、晚两次潮水涨落过程，各次潮高、潮差、历时均不相同，一般早潮大于晚潮。一次涨落过程中，涨潮历时短于落潮历时。通常，月大潮和小潮分别滞后于朔、望日和上、下弦日23天发生，1112月为年内大潮期。潮水涨落历时随时空而异。一般情况下，平均涨潮历时冬长夏短，而平均落潮历时则相反。由口门形态、近岸海域水下地形、河口入海径流等因素影响，造成海岸带各地潮势的差异，同期潮位、潮差由东向西、由内向外增大。潮水位受风的作用，常引起增水，尤其当大潮遭遇强热带风暴或台风，即形成风暴潮，增水更为显著，会出现超常高水位。（2）前山河、广昌涌水道本工程北侧的广昌涌属于前山河水道。前山河水道有广昌水闸、洪湾水闸、石角嘴水闸等六座外江水闸，遇有大、暴潮时上述水闸关闭，受大潮影响较小，基本不会受到暴潮影响，所以前山河水道水位变化不很剧烈，实际高、低潮位与多年平均高、低潮位相当，高于多年平均高潮位的潮位基本不会在排洪渠河口发生。根据前山河、广昌涌清淤及一河两涌有关岸线整治工程可行性研究报告（广东省水利电力勘测设计研究院，2007年2月），前山河及广昌涌的特征水位及洪水位（珠基，下同）为正常蓄水位000米；最低蓄水位060米；10年一遇最高水位为138米；20年一遇最高水位为140米；50年一遇最高水位为141米；100年一遇最高水位为142米。124工程地质根据勘察结果，结合区域地质资料综合分析，勘察场地及附近未发现有影响场地稳定性的不良地质作用，场地是稳定的。设计地震基本烈度为VII度，地震动峰值加速度为010G。场地揭露地下水位以下中粗砂和呈透镜体分布的淤泥质砂根据建筑抗震设计规范（500112001），判定场地内饱和砂土不液化。场地的地层自上而下分别为（1）人工填土主要为路基及河堤，层厚060150M左右。（2）淤泥质土饱和，流塑状，下部与粉细砂互层，含少量有机质及贝壳碎屑，局部夹薄层粉细砂。层厚8501190M。（3）淤泥饱和，流塑状，局部与多层薄层粉细砂互层，层厚25503650M左右。（4）粉质粘土湿，可塑，含少量中粗砂，层厚130M。（5）粗砂成分为石英质，下部含有少量石英质砾石及粘性土。层厚620M，稍密。125水文地质场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水为主，赋存于第四系上部松散层的淤泥质土、淤泥、薄层状粉细砂层中，迳流条件较差，水交替循环较弱。局部尚属上层滞水性质，因临近磨刀门水道，水量较丰富，大气降雨是主要补给来源。勘察期间测得钻孔地下水位埋深为020150M之间，水位变化不明显。淤泥及淤泥质土为弱透水性（淤泥渗透系数为181E06103E07CM/S；淤泥质土渗透系数为168E05739E07CM/S）。地表（下）水对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水无腐蚀性，在干湿交替情况下地表水弱腐蚀性，地下水中等腐蚀性，对钢结构地表水弱腐蚀性，地下水中等腐蚀性。场地内主要岩土层的物理力学参数建议值表见表32。其它建议值如下临界渗透坡降为填土060070（流土），淤泥、淤泥质土070080（流土）。闸基与地基土之间摩擦系数为淤泥015、淤泥质土018。场地内主要岩土层的物理力学参数建议值表见表11。表11同昌水闸、泵站重建工程主要岩土层的物理力学参数建议值表压缩试验快剪固结快剪含水量湿密度干密度孔隙比塑性指数土粒密度液性指数有机质含量灵敏度无侧限抗压强度压缩系数压缩模量摩擦角凝聚力摩擦角凝聚力渗透系数固结系数100200KPA承载力特征值DIPPSILSTQUA12ESCCK20CVCH土层名称G/CM3E0MPA1MPA度KPA度KPACM/S（CM2/SE3）人工填土1941941630637159266（10125）D，排涝泵站取小值，灌溉泵站取大值。则，取厂家推荐的112M。MDHS70MIN（5）后壁距的确定取厂家推荐的084M。3432方案二（1）进水池宽度池宽的确定需要考虑到水力条件、机组安装和维修的要求，一般要求B2D，我国规范推荐池宽，即。DB3单M12703单进水流道分三孔，单孔宽21M，中墩厚度08M，边墩厚度05M，墩顶高程为25M，底板厚06M。故进水池宽度B32120820589M。（2）喇叭口悬空高度C取厂家推荐的07M。（3）喇叭口的淹没深度HS取厂家推荐的10M。（4）进水池长度LKQ/BH40218/21172443M取L24M。（5）后壁距的确定取厂家推荐的09M。344进水前池前池边坡采用渐变形式，由引渠的14渐变至13。前池的翼墙采用八字直立式直线翼墙，与前池中心线成30角。在前池护坦末端的6M内设反滤层，反滤层自上而下为碎石20CM，瓜子石15CM，中砂15CM。此段设置梅花形布置的冒水孔，间距1M，孔径5CM。3441方案一（1）前池长度渠底高程为12M，进水池底部高程为251M，坡降取110，则前池长L10X（25112）131M。（2）前池宽度前池扩散角是影响前池流态及其尺寸的主要因素，根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为2040，本泵站选取30。则前池宽度。M185TAN132TAN2进BL3441方案二（1）前池长度渠底高程为12M，进水池底部高程为2424M，坡降取110，则前池长L10（242412）1224M。（2）前池宽度前池扩散角是影响前池流态及其尺寸的主要因素，根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为2040，本泵站选取30。则前池宽度。M5198TAN241TAN2进BL345出水结构的设计布置3451方案一（1）出水池形式出水池采用正向开敞式出水池，钢筋混凝土结构。（2）出水池尺寸确定出水管出口直径CD为使出水池中水流平稳，不产生水跃并减少出口损失，同时也为使配套的拍门及有关的尺寸小些，一般按照出水管管口的流速VC1525M/S范围内选取。MVQDC16243结合厂家建议的出水管直径，取DC12M。采用低合金钢管，壁厚14MM。淹没深度HS为了不使出水管水流冲出水面，增加水力损失和水面旋滚，出水管口应留有一定淹没深度。GVHCS23式中VC出水管管口流速，SMDQC/81422GHS50368192323取05M。S池底至管口下缘距离P为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管管口与出水池池底应留有一定的空间，一般P0203M，取最小距离为03M。出水池池顶高程和池底高程池顶池底、出水池池顶高程）（超高池顶MHAX式中安全超高，取H超高05M；超高H出水池最高水位，M；AX故382501超高池顶取25M，与堤顶同高。池顶、出水池池底高程）（池底MMINPDHCS式中出水池最低水位，M；IN故PDHCS461302540I池底、出水池高度25（146）496M。池底池顶池高出水池宽度B出水池宽度可按下式计算21ADNC式中N出水管数目，N3；隔墩厚度，取05M；DC出水管出口直径，DC12M；A出水管边缘至池壁或隔墩的距离。一般A0510DC0510120612M，取10M。故ADNBC6102350121取与进水池宽度一样，即B11M。出水池长度出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。算得的出水池底高程为146M，出水侧干渠底高程为12M，则HP/D。026/1202，池长LH05淹8X258051285M。干渠护砌长度刚进入干渠的水流紊乱，土渠易被冲刷，故需护砌加固。护砌长度可按下式计算MAXH54渠护）（L式中为渠道最大水深；MAXH渠故45258（1032129）M，取L护10M。AX54渠护）（L（3）拍门出水流道为直管式压力管，所采用的断流方式系半自由式拍门断流，选用结构简单的双节、方型拍门和半自动起吊设备，在水泵起动前，拍门由机械吊起打开，并锁定在一定的位置（一定的开度），在水泵停机或因电网失电的情况下，锁定机械自动打开，拍门靠自身重力和倒流的水压自行关闭。在拍门与拍门座间，装有止水橡胶起缓冲和止水作用，拍门在关闭后，靠自重和水压紧贴止水胶达到断流目的。3452方案二（1）出水池形式出水池采用正向开敞式出水池，钢筋混凝土结构。（2）出水池尺寸确定出水管出口直径CD为使出水池中水流平稳，不产生水跃并减少出口损失，同时也为使配套的拍门及有关的尺寸小些，一般按照出水管管口的流速VC1525M/S范围内选取。MVQDC391248结合厂家建议的出水管直径，取DC14M。采用低合金钢管，壁厚14MM。淹没深度HS为了不使出水管水流冲出水面，增加水力损失和水面旋滚，出水管口应留有一定淹没深度。GVHCS23式中VC出水管管口流速，SMDQVC/4213842GHS108192323取03M。S池底至管口下缘距离P为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管管口与出水池池底应留有一定的空间，一般P0203M，取最小距离为03M。出水池池顶高程和池底高程池顶池底、出水池池顶高程）（超高池顶MHAX式中安全超高，取05M；超高H超高出水池最高水位，M；AX故382501超高池顶取25M，与堤顶同高。池顶、出水池池底高程）（池底MMINPDHCS式中出水池最低水位，M；IN故PDHCS46130540I池底、出水池高度25（146）496M。池底池顶池高出水池宽度B出水池宽度可按下式计算21ADNC式中N出水管数目，N3；隔墩厚度，取05M；DC出水管出口直径，DC12M；A出水管边缘至池壁或隔墩的距离。一般A0510DC0510140714M，取10M。故ADNBC214350121出水池长度出水池长度的计算方法较多，采用水面旋滚法计算。水平式淹没出流不可避免形成了出水池面层的旋滚，若出水池长度不够，将导致此旋滚延伸至出水干渠，很可能造成渠道的冲刷。水面旋滚法的目的是使出水池长度等于旋滚长度，从而限制旋滚发生在出水池以内。算得的出水池底高程为146M，出水侧干渠底高程为12M，则HP/D。026/14019，池长LH05淹8X258051285M。干渠护砌长度刚进入干渠的水流紊乱，土渠易被冲刷，故需护砌加固。护砌长度可按下式计算MAXH54渠护）（L式中为渠道最大水深；MAXH渠故45258（1032129）M，取L护10M。AX54渠护）（L（3）拍门出水流道为直管式压力管，所采用的断流方式系半自由式拍门断流，选用结构简单的双节、方型拍门和半自动起吊设备，在水泵起动前，拍门由机械吊起打开，并锁定在一定的位置（一定的开度），在水泵停机或因电网失电的情况下，锁定机械自动打开，拍门靠自身重力和倒流的水压自行关闭。在拍门与拍门座间，装有止水橡胶起缓冲和止水作用，拍门在关闭后，靠自重和水压紧贴止水胶达到断流目的。346泵房布置设备布置一方面要满足机电设备的安装、运行和检修以及紧凑、整齐和美观的要求，另一方面又需要满足泵房结构布置以及泵房内的通风、采光和采暖的要求，并符合防潮、防火和防噪声的技术规定。同时还应注意泵房内外交通运输要求，建筑造型应该美观。3461方案一（1）泵房长度L主机组为单列式布置，主泵房长度应根据主机组台数、机组间距和安装检修间布置等因素确定，可按以下公式计算MCANBL12其中L主泵房长度（M）N主机台数（台）B进水流道进口宽度（M）A两台机组间隔墩的厚度（M）C边墩厚度（M）电动机之间净距，不少于1012M；水泵层中每台水泵两侧的空间，应能满足安装及检修要求。另外设置检修间长度3M，配电间长度4M，宽度与泵房宽度相同，布置在进口大门处，则泵房长度取为18M。（2）泵房宽度BA、主泵房的宽度应由电动机或风道最大尺寸及上、下游侧运行维护通道所要求的尺寸确定。由配电设备吊物孔布置要求，电机层净宽为654321BBDB其中D电动机外径，取28M；B1操作盘柜背面与吊车柱间的静距，一般取0812M；B2配电柜厚度，取037M；B3配电柜面至电动机外壳的净距，不少于15M；B4电动机外壳至吊物边缘距离，一般不少于15M；B5吊物孔宽度，按吊运最大部件要求决定；B6吊物孔至吊车立柱距离。则B78M。B、由桥式吊车的标准跨度确定。C、根据以上计算依据，及有关厂家提供的初步资料，初定主厂房尺寸为BL7818M2。3462方案二（1）泵房长度L主机组为单列式布置，主泵房长度应根据主机组台数、机组间距和安装检修间布置等因素确定，可按以下公式计算MCANBL985021321电动机之间净距，不少于1012M；水泵层中每台水泵两侧的空间，应能满足安装及检修要求。另外设置检修间长度3M，配电间长度4M，宽度与泵房宽度相同，布置在进口大门处，则泵房长度取为159M。（2）泵房宽度BA、主泵房的宽度应由电动机或风道最大尺寸及上、下游侧运行维护通道所要求的尺寸确定。由配电设备吊物孔布置要求，电机层净宽为MBBDB357654321B、由桥式吊车的标准跨度确定。C、根据以上计算依据，及有关厂家提供的初步资料，初定主厂房尺寸为BL735159M2。347泵房内主要高程确定3471泵房内主要高程确定（1）叶轮中心高程轮UNMIN进轮式中叶轮中心高程（M）；轮进水池最低水位（M）；IN进N泵进水口到水面的深度（M）；U水泵叶轮中心淹没深度（M），取084M；072411208410M。、IN进轮（2）喇叭口管高程喇NMIN进喇式中喇叭口管高程（M）；喇则0724112184MNIN进喇（3）底板高程底M喇底式中底板高程（M）；底M喇叭口悬空高度（M），取067M；则1844067251M喇底（4）水泵顶高程顶4H喇顶式中水泵梁顶高程（M）；顶喇叭口到水泵座底面高程（M）。4H则1629142272M。4H喇顶（5）电机层楼底板高程机MAX机式中电机层楼底板高程（M）；机进水侧最高水位（M）；AX安全超高，对中型泵站，可取0510M，此泵取1M。1076121M。AX机同时考虑水泵的安装要求，与堤面平齐，取电机层楼板底高程为25M。取楼板厚度012M，则电机层楼板底高程为262M。（6）屋面大梁下缘高程梁屋面大梁的下缘到电机层楼板的垂直距离即为泵房的高度。泵房高度54321HHH式中H泵房高度，M；屋面梁到起重钩中心的距离，根据万斯达集团生产的LX型5T电动单梁1H悬挂起重机确定，H1110709040162171M；起重绳的垂直长度，对于水泵为085X（X为起重部件的宽度），2H208512102M；水泵和电动机高度，水泵最长构件H329M；3H吊起部件底部和泵房地面的距离，H405M，放在车上时H40；4运输设备的高度，当汽车可进入泵房时，考虑车厢底板到地面的距离和车5厢上的垫块厚度，取H512M。H2171102290127291M。最后确定泵房高度为73M。吊装时先将设备吊起，移动到主交通道路上，然后移动到检修间进行检修；安装时在检修间起吊，然后用起重机移动到安装位置进行安装。屋面大梁下缘高程即为H机缘式中屋面大梁下缘高程，M；缘26273992M，取为100M。缘3472泵房内主要高程确定（1）叶轮中心高程轮UNMIN进轮式中叶轮中心高程（M）；轮进水池最低水位（M）；IN进N泵进水口到水面的深度（M）；U水泵叶轮中心淹没深度（M），取124M；0724101240484M。、UNMIN进轮（2）喇叭口管高程喇NMIN进喇式中喇叭口管高程（M）；喇则072411724MNIN进喇（3）底板高程底M喇底式中底板高程（M）；底M喇叭口悬空高度（M），取07M；则1724072424M喇底（4）水泵顶高程顶4H喇顶式中水泵梁顶高程（M）；顶喇叭口到水泵座底面高程（M）。4H则172442276M。4H喇顶（5）电机层楼底板高程机MAX机式中电机层楼底板高程（M）；机进水侧最高水位（M）；AX安全超高，对中型泵站，可取0510M，此泵取1M。1076121M。AX机同时考虑水泵的安装要求，与堤面平齐，取电机层楼板底高程为25M。取楼板厚度012M，则电机层楼板底高程为262M。（6）屋面大梁下缘高程梁屋面大梁的下缘到电机层楼板的垂直距离即为泵房的高度。泵房高度54321HHH式中H泵房高度，M；屋面梁到起重钩中心的距离，根据万斯达集团生产的LX型5T电动单梁1H悬挂起重机确定，H1110709040162171M；起重绳的垂直长度，对于电动机为12X，对于水泵为085X（X为起重部2件的宽度），H2121224M；H208512102M；水泵和电动机高度，水泵最长构件H332M；3H吊起部件底部和泵房地面的距离，H405M，放在车上时H40；4运输设备的高度，当汽车可进入泵房时，考虑车厢底板到地面的距离和车5厢上的垫块厚度，取H512M。H217124320512947M。最后确定泵房高度为95M。吊装时先将设备吊起，移动到主交通道路上，然后移动到检修间进行检修；安装时在检修间起吊，然后用起重机移动到安装位置进行安装。屋面大梁下缘高程即为H机缘式中屋面大梁下缘高程，M；缘219471157M。缘348方案比较（1）两种方案的流量、扬程都满足要求。（2）两种方案的电机功率相同，耗电情况相同。（3）从方案二的安装尺寸图可得水泵出水口的高程最小值MIN出HM51604801MIN轮出H而由出水池工作情况求得的出水口高度为046M，要想使两者吻合，就必须降低水泵叶轮高程，进而加大基础开挖量，降低水泵的工作效率，因此此种方案不符合要求，故选择方案一进行设计计算。349水泵的工况点校核（1）管路布置管路布置图见图5图37管路布置图（2）局部阻力系数计算表31局部阻力系数计算部位D（M）S局喇叭口进口01510009790弯管051200226拍门2012009拦污栅02/00015（3）沿程阻力系数计算表32沿程阻力系数计算NDLS沿001212800036所以SS局S沿0127HRH净SQ2015310127Q2（4）设计运行情况相关数据见下表33。表33设计情况数据表Q1819202122S01270127012701270127H041150458505080560106147H净1515151515HR校191196201206211Q设212M3/S，满足流量要求,H207MSFNPG10KW695281702952691055533132KWMT电动机不超载，满足要求。（5）最高运行情况表34最高运行情况数据表Q1819202122S01270127012701270127H041150458505080560106147H净256256256256256HR校297302307312317Q设212M3/S，满足流量要求,H313MSFNPG10KW679817032979671058365132KWMT电动机不超载，满足要求。3410附属设备选择及布置1配电设备布置配电柜为一端式布置，在泵房进线端建单独的配电间。这种布置方式的优点是机房跨度小，进出水侧都可以开窗，有利于通风和采光。在水泵的工作走道一侧设置电缆沟，以便电缆线的布置。（2）排水系统布置由于本泵站为湿室型泵房，泵站的出水管路在泵房以下，泵房内的排水仅需考虑冷却水的渗漏，为保持泵房环境整洁和安全运行，应设置排水泵，本工程拟选用两台小型离心泵。（3）通风布置泵房内部一般采用自然通风。为了改善自然通风条件，一般泵房建筑设有高低窗，并保证足够的开窗面积。泵房内玻璃进风选用3035M（一半可以打开），一侧3个，总共6个；排风选用2016M（全部可以打开），一侧6个，共12个。（4）起重设备选择泵房中，机泵设备的安装与维修都需要设置起重设备。起重设备的服务对象主要为水泵、电机及管道。起重机的选择主要取决于这些对象的起重量。本泵站的最大构件重量为水泵的重量27T。厂房内采用梁式行车，起重机采用河南新乡市矿山（集团）起重机有限公司生产的LX型3T电动单梁悬挂起重机，起重机跨度为6M，可以在现场控制和控制室内控制。起重机的两条轨道采用，厂家推荐的工字钢32A，共28M。起重设备如图38所示。图38LX型3T电动单梁悬挂起重机（5）栏污清污布置开敞的水泵站引水渠道和河道中的杂物、垃圾随水流向泵站聚集，很容易堵塞泵站进水口，影响水泵的性能，严重时可导致水泵停机，不能运行。为了拦截引水河道中的杂物，包括水草等，通常在水泵站的进水池处设置拦污栅。栅条厚度5MM，净距50MM，拦污栅垂直布置，90。采用人工清污，拦污栅与检修门共用一槽，槽宽30CM，深20CM，门槽中心距泵房边缘距离为35CM，起吊采用3T电动葫芦。起吊设备设在泵房屋面下缘的牛腿上，牛腿下缘的高程为2M。（6）工作便桥在进水池侧布置工作便桥，桥宽23M，便桥桥板10CM，加上2CM的找平层，总厚度为10212CM。3411泵房稳定计算稳定计算包括完建期、运行期和地震情况的抗滑稳定安全系数、地基应力即地基应力不均匀系数。计算单元为整个泵房底板。规定荷载竖直向以向下为正，水平向以向右为正，弯矩以顺时针为正方向，以泵房底板中心为基点。各工况的水位组合情况如表31所示。表35泵房稳定计算水位组合工况上游水位下游水位水头差完建期无水无水0设计运行工况01281381268地震情况01281381268（1）抗滑稳定安全系数按PGFKC式中抗滑稳定安全系数；G作用在墙体上的全部垂直力的总和，KN；P作用在墙体上的全部水平力的总和，KN；F基底面摩擦系数，根据地质报告取015。（2）泵站地基承载力计算根据泵站地质勘察报告资料，泵房基础处理，设计采用1000MMC25钢筋混凝土钻孔灌注桩，共16根桩端嵌入弱风化岩层大于60CM。单桩外荷轴力N/NMHHXMAX/XI2MAXINP单桩竖向承载力设计竖向承载力按建筑地基基础设计规范嵌入基岩的灌注桩计算PAAQR式中桩端岩石承载力特征值，取600KPA；桩端横截面面积PRA0785600471（KN）最大轴向力462KN，满足要求单桩水平承载力特征值式中桩的水平变形系数；单桩水平承载力特征值；KAR桩截面模量塑性系数，圆形截面2；MRMRFT桩身混凝土抗拉强度设计值；W0桩身换算截面受拉边缘的截面模量，圆形截面为，其中D为桩直径，D0为扣除保护层厚度的桩直径；B为方形截面边长，B0为扣除保护层厚度的桩截面宽度；为E钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；桩身最大弯距系数；M11676KN最大水平力67KN，满足要求。KAR（3）稳定计算计算结果如下表36泵房稳定计算成果表灌注桩轴力（KN）抗滑稳定安全系数运行情况PMAXPMIN竖向承载力设计值KCK完建期246210471212125设计运用情况443406471176125地震情况462417471158110从泵房稳定计算成果表可以看出各种工况抗滑稳定安全系数均大于泵房设计规范（GB/T5026597）规定允许值，桩轴力小于竖向承载力，因此泵房稳定满足要求。4水闸设计41闸室的总体布置411闸门的形式根据实际情况设计为平面闸门，它可以封闭很大跨度和水头的孔口，闸门启动迅速，操作简单可靠，结构简单，易于制造安装；宜用在深水孔口上。根据排洪排涝演算结果，闸排最大流量2001M3/S，闸总宽6米，考虑管理方便、启闭灵活、节约运行成本等因素，建两孔，每孔净宽3M，闸底板高程12M。最高水头为1076122276M，考虑到安全超高05M，根据水利水电钢闸门设计规范（SL7495），闸门高度取为3M，门顶高程为18M。新建堤段同时成为广昌涌的一段河堤，防洪标准采用50年一遇洪水设计。堤顶高程依据前山河、广昌涌清淤及一河两涌有关岸线整治工程可行性研究报告，堤顶高程为25M。闸门厚度的设计根据规范，闸门厚度设计为20MM。初估闸门重为3T。412闸墩的设计闸室采用2孔闸门，有1个中墩，两个边墩，均采用钢筋混凝土实体型式，为使过闸水流平顺，侧向收缩小，过流能力大，闸墩上游侧采用半圆形，下游侧采用流线形。中墩的设计根据规范，闸门槽深取为02M，工作闸门槽宽04M，检修闸门槽深02M，工作闸门与检修闸门之间的净距为15M。根据规范闸墩高度不应低于设计洪水位加相应安全超高，现设计闸墩高度为为37M。闸墩宽设计为1M。边墩的设计边墩宽设计为40CM即04M，高度一般高出水面115M，设计为37M,即高程为25M，与堤面齐平。413闸室总宽度BNB（N1）D23117M式中N闸孔数；B每孔闸门宽；D闸墩厚度。414闸底板厚度与顺水流方向长度的设计根据规范，底板厚度取为闸孔净宽的1/61/8即D（1/61/8）B（1/61/8）3050375M取D04M表41闸室顺水流方向长度与上下游最大水位差的比值表地基土质闸底板顺水流方向长度/上下游最大水位差碎石土和砾卵石1525砂土和砂壤土2035粉质壤土和壤土2040粘土2545根据闸室地基土质的情况,闸底板下多为砂土、粘土,闸底板顺水流方向的长度为LL3MAXH35126844M取稍大的5M。415交通桥的设计交通桥的作用是连接两岸交通，供车辆和人通行。交通桥总宽6M，净宽5M，两侧设花岗岩护栏。交通桥采用钢筋砼结构。水闸与交通桥总长度11M，考虑有利于水平防渗的要求，水闸与交通桥设计为一体化布置，同体浇注。416工作桥的设计工作桥是供设置启闭机和管理人员操作时使用。其高度应保证闸门开启后不影响泄放最大流量，并考虑闸门的安装及检修吊出需要。工作桥应尽量靠近上游侧，为了安装、启闭和检修方便，应设置在工作闸门的正上方。其机座尺寸可根据启闭机型号来确定。检修桥的作用为放置检修闸门，观测上游水流情况，设置在闸墩的上游端。工作桥与检修桥的尺寸总宽度为5M。工作桥与检修桥的高程，桥的高度约为门高的两倍加上1015M的富裕高度，H7M，则高程为65M。417启闭机的选择启闭机可分为固定式和移动式两种，常用固定式启闭机有卷扬式，螺杆式和油压式。卷扬式启闭机启闭能力较大，操作灵活，启闭速度快，但造价高。螺杆式启闭机简便、廉价，适用于小型工程、水压力较大、门重不足情况等。油压式启闭机是利用油泵产生的液压传动，可用较小的动力获得较大的启闭力，但造价高。在有防洪要求的水闸中，一般要求启闭了迅速可靠，能够多孔同步开启，这里采用卷扬式启闭机，一门一机。启闭机参数及安装方法如附录一。42水闸水力计算421水闸泄流量复核采用下式进行计算2300HGMBQ40132HSS式中淹没系数；侧收缩系数，考虑边墩影响；M流量系数，采用M0385；B0闸孔总净宽，（取B06M）；HS由堰顶算起的下游水深M；H0计入行进流速水头的堰上水深M。在正常设计水位下，出闸水流属堰流。HS12082047155M；H。120981M961470892,由规范查得098。70HS则SMHGMBQ/1326982638509802330根据水闸的运行实际，以外江水位和内涌水位为控制条件计算泄闸流量。经计算，水闸泄流量为2613M3/S，水闸在排洪时的下泄流量完全满足排洪要求。422水闸消能计算取650HE则垂直收缩系数,271M67502收缩水深MEHC8502GHBEQ式中引水流量QSM3流量系数，491760闸孔总净宽MB闸门开度ME相应水位下的包括行近流速在内的堰顶总水头M。0HSMGBEQ/142396827164902收缩断面的流速SMA/3共轭水深,即跃后水深可按下式计算“CHMFRCC582160897128601222“因为，故下游产生远驱式水跃衔接，为了使下游产生淹没式水跃衔51CTHM接，现拟设计一降低护坦高程的平底消力池。423消力池的设计消力池布置在闸室之后，池底与闸室底板之间用14的斜坡连接。引水流量为2314M3/S，上游水位为196M，下游水位为155M。（1）消力池深度计算397Q临界水深MGQHK71894233，MC860C5HT5先由下式估算池深的数值TCJD式中水跃淹没系数，可采用105110JMD2815210设D13M，于是MDH26319式中加入消力池深的堰上水头；H堰上水头；D消力池深84172630M22CJTHGQZ式中消力池流速系数取095；水跃淹没系数，可采用105110；J护坦高程降低后收缩水深的跃后水深；CH水面跌落值；Z计算得004M1051“CTJHZD与假设相符，取D13M。（2）长度的计算可参照下列公式进行计算JSJL96“CJH式中消力坎至闸底板的距离MSJ水跃长度校正系数,一般为0708水跃长度MJL水跃前后水深M。“,CH因为消力池上游侧有斜坡段，所以消力池的长度应为斜坡段水平投影长度与水平段长度之和，JSJL式中LS斜坡段水平投影长度14图41消力池示意图计算LS52M4/1387605829696“CJH52071187135M。JSJ（3）消力池厚度即护坦厚度的确定消力池的厚度应根据抗浮和抗冲要求确定,分别按下列计算公式进行计算抗冲HQKT1抗浮APWUKTCMF2式中消力池即护坦底板始端厚度M21,T过闸单宽流量Q3S闸孔泄水时上下游水头差MH消力池底板计算系数,可采用0150201K消力池底板抗浮安全系数,可采用1113FK作用在消力池底板底面的扬压力KPAU作用在消力池底板上的脉动压力KPA,其值可取跃前收缩断面流速水MP头值的5，通常计算消力池底板前半部分的脉动压力时取“”号,计算消力池底板后半部分的脉动压力时取“”号A消力池底板面积；消力池混凝土底板的容重KN/M3。B消力池底板厚度取上式中的较大值。消力池末端厚度,可采用,但不宜小于05M。2T抗冲要求MT390519637180抗浮要求MT42，即护坦厚度为42CM。CTT,AX1424海漫的设计对水流经过消力池，虽已消除了大部分多余能量，但仍能有一定的剩余动能，特别是流速分布不均，脉动仍较剧烈，具有一定的冲刷能力。因此，护坦后仍需设置海漫等防冲加固设施，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。海漫采用干砌石,其厚度为30CM。海漫长度的计算公式HQKL2式中海漫长度ML河床土质系数2K消力池出口处单宽流量Q3MS（上下游最大水位差