水泵站设计说明书.doc

1.二连浩特市概况 33 第一部分设计说明书第一部分设计说明书 第一章第一章 二连浩特市概况二连浩特市概况 1.11.1 自然地理条件自然地理条件 二连浩特市（以下简称二连市）位于内蒙古自治区锡林郭勒盟境内，地处内蒙 古自治区北部，是我国通往蒙古国的唯一铁路口岸，也是国务院批准的 13 个延边开 放城市之一，北与蒙古国扎门乌德隔界相望，东临苏尼特左旗，南与西均与苏尼特 右旗相连。地理坐标为东经 11053-11214；北纬 4322-4345。 二连浩特市北依蒙古戈壁，东、西、南是广阔的二连盆地，地势南高北低，平 均坡度 12，城区平均海拔高度为 964.8 米，地势平坦开阔。 由于二连浩特市地处戈壁荒漠区，气候干燥雨量稀少，年平均降雨量仅为 140.4 毫米，年平均蒸发量 2685.2 毫米，全市无地表和流水系。地下水储量也十分 有限，且均为高矿化度的苦咸水，水资源匮乏。从水文地质条件看，必须以二连浩 特市为中心由近及远，从更大范围寻找供水水源地。 二连市地处内蒙古高原北部，属中温带半干旱大陆性气候，冬季漫长而寒冷， 夏季短促而温热，春季干燥多风，秋季日照充足。气温热较差和年较差大，冷暖变 化剧烈，无霜期较短，气候干燥。年平均发温度 3.4，极端最高温度 39.9，极 端最低温度-40.2，年主导风向为西北风（NW） ，年平均风速为 4.2m/s，年平均日 照率为 69%，最大冻土深度 3.37m。年均无霜期 132 天，最大降雪厚度 15 厘米。 二连市地质结构均为各种岩层，地表层为砂质土壤，地耐力均在 180 千帕以上， 工程条件优良。由于地处地震活动带，二连市地震烈度为 7 度，应予设防。 1.21.2 社会环境社会环境概况概况 二连浩特市辖区面积 450 平方公里，辖乌兰、锡林、东城三个及赛乌苏农场、 盐池和萤石矿等，98 年末总人口 14724 人。建成区占地面积 10.8 平方公里，人口 为 12701 人。 二连浩特市市我国联系欧亚大陆的重要陆路口岸，以发展外向型贸易和对外经 济技术合作为主的一座口岸城市。自改革开放以来，边境贸易、旅游和地方工业得 到了较快发展。1998 年，全市国民经济生产总值 18631 万元，社会商品零售总额 28678 万元，地方贸易进口总额完成 14232 万美元。城镇储蓄存款余额 4.03 亿元， 居民人均收入 5781.3 元。 二连浩特市是集二线终点，也是我国通往蒙古国的陆路口岸，区位优势明显。 北可达蒙古国、俄罗斯，南接华北、华中、华东等广大地区，处于国际、国内两个 2 经济辐射面的交汇处，是欧亚大陆铁路运输网络中最便捷的纵向运输大动脉上的枢 纽站，是蒙古国通往亚洲大陆的“桥梁” 。 二连浩特市自然资源较为丰富，矿产资源有达布散诺尔芒硝，储量为 100 万吨， 达布散盐湖可开采面积达 12 万平方米，市东部有布拉格芒硝矿，储量 414 万吨，市 西南处勘测有石油地质储量 10004000 万吨。 二连浩特市有广阔无垠的草原，畜牧业发达，全市草场 24.8 万亩，牲畜总头数 20942 头。赛乌苏农场是大型的粮食基地，有耕地 550 亩。 二连浩特市近年来建设发展迅速。文教、卫生、广播电视等各项事业蓬勃发展， 新建了教学楼，蒙古族幼儿园和住院楼。 然而，作为城市重要基础设施的给水事业，去远远落后，从量和质上均不能满 足要求，已成为影响社会经济继续飞跃发展的瓶颈，必须立即着手予以解决。 1.3 已建供水设施及存在的问题已建供水设施及存在的问题 二连市供水工程已经两期建设，1992 年实施的二期工程，设计规模为日供水 1.19 万立方米/日。但受资金限制，实际工程未能达到上述规模，情况如下： 1、 水源应建 10 眼井，老水源地 4 眼，东部新水源地 6 眼，实际新水源地仅完 成 3 眼，目前新、老水源地共 7 眼井，5 用 2 备，总供水能力仅为 8500 立方米/日。 2、 92 年一期工程建设 DN400 输水管与原 DN300 水泥压力管形成双线，勉强维 持 1.19 万立方米/日的输水量。但 70 年代末期建设的 DN300 水泥压力输水管，主要 因施工质量问题已千疮百孔，再难维持运行，必须立即淘汰。因此目前，作为二连 市供水的关键工程，56 公里长输水管线的实际输水能力和水源供应相应仅为 8500 万立方米/日。尤其是单线输水，很不安全。 3、 市区配水厂和管网是按 2.55 万立方米/日的规模建设的。 配水厂有 4 座 1000 立方米的清水池，调节容量已足。已建的配水管网从发展看， 大口径干管偏少，但主要是管网分布分广度和密度跟不上城区发展的形势。除外， 还存在水质问题，二连原水的氟化物含量为 1.6 毫克/升，超标。含盐量甚高，硬度 在允许值边缘，从生活饮用保护居民健康出发，应作适度的处理。 综上可知，二连浩特市供水工程亟待改造和扩建，在水源、输水、水质处理和配水等方面 都有很多工作要做。 2.编制依据与工程概况 33 第二章第二章 编制依据与工程概况编制依据与工程概况 2.1 编制依据编制依据 1、 二连浩特市总体规划 2、 国家生活饮用水卫生标准 （GB574985） 3、 地下水质标准 （GB/T1484893） 4、 室外给水设计规范 （GBJ1386 97 年版） 5、 内蒙古自治区二连浩特市城市及工业用水齐哈日格图水源地水文地质初步勘察 报告 6、 二连浩特市水源供水工程可行性研究报告 7、内蒙古自治区计划委员会内计基批1999130 号文关于二连市水源供水工程可 行性研究报告的批复 8、二连市城建局199810 号文关于编制“二连市水源供水工程可行性研究报告” 及后续设计文件委托书 2.2 工程范围工程范围 本期工程的服务范围为新修编的总体规划所确定的城市远期建成区，总面积 18 平方公里。由于水源远离市区，所以实际涉及的的工程范围，尚有从齐哈车站往 东 12 公里，南北宽 6 公里的广阔水源地区，以及平行集二线，自齐哈至二连市区 54 公里的输水管穿越区域。 2.3 工程规模工程规模 九十年代是二连市发展的飞跃时期。依据二连市新修编的城市总体规划确定的 人口规模和社会经济发展形势，对城市需水量作以下预测： 表表 1 1 城市需水量预测表城市需水量预测表 用水类别计量单位近期（2010 年）远期（2020 年） 生活用水立方米/日880614280 公建用水立方米/日26354250 工业用水立方米/日11901700 市政用水立方米/日8501275 未预见及漏损立方米/日35193995 4 总计立方米/日1700025500 说明： 1、根据城市总体规划的安排，预测近期（2010 年）和远期（2020 年）的用水 人口各为 6.29 万和 8.93 万人。相应的居民生活用水量指标各为 140 升/人日和 160 升/人日。普及率为 100%，据此确定城市近、远期的居民生活用水量各为 8806 和 14280 立方米/日。 2、二连市边贸发展，流动人口量大，公用建筑用水按生活用水量的 30%计。 3、未预见用水及漏损量分别占近、远期总用水量的 20.7%和 15.7%。 4、根据城市发展规模远期城区人口超 10 万，消防流量为 45 升/秒，两处同时 着火，救火延续时间为 2 小时。 消防用水流量=452=90 升/秒=324 立方米/时 消防总用水量=3242=648 立方米 此时消防总用水量储存于配水厂清水池中，随时备用，用后由水源再 4 小时内 补回，故不计入城市总需水量。 5、综上，本期工程的近、远期规模各为 1.7 万立方米/日和 2.55 万立方米/日。 近、远期的综合时变化系数分别为 1.7 和 1.5，因此，远期规模的最高时需水 量=25500241.5=1593.75 立方米/时，即 442.7 升/秒；最高时消防工况的需 水量=1593.75324=1917.75 立方米/时，即 532.7 升/秒。 2.4 水源地的选择水源地的选择 二连浩特市地处内蒙古北部高原，地表水资源匮乏，城市供水只能靠条件下生 长开发地下水资源，其周围可供开发利用的水资源几乎没有，因此，二连市的供水 必须本着由近及远的原则寻找水资源。由于地下水的分布，受到区域地质构造、岩 性、地貌、古地理条件和气候等不同程度的控制及影响，不同地区有明显的差异， 二连市的供水以其城市为中心，由近及远有三处富水地带可以作为水源地，分别是 二连盐池东侧地区、赛乌苏洼地、齐哈日格图地区。经过水文地质勘测，三方案比 较如下表: 表表 2 2 水源地比较水源地比较 水源选择地二连盐池东侧地区赛乌苏洼地其哈日格图 富水面积(km2)100125625 含水层厚度（m）1030574060 单井出水量(m3/d)50015003006001000 矿化度(g/l)1.01.71.31.61.01.5 2.编制依据与工程概况 33 地面高程(m)9409701020 容积储存量(m3)2550036550404651.9 总补给量(m3/d)8013.6331354694 补给方式地下径流补给地表水补给地表及地下水 离市区距离（km）102055 由上表可以看出，齐哈日格图地区地下水分布面积大，含水层厚度大而且稳定， 单井出水量大，且来源广泛，其水文地质条件较之前两个好。虽然齐哈日格图距二 连市较远，但从地下水资源的长期保证度来看，将齐哈日格图作为二连市供水水源 是最合理的。 齐哈日格图水源地质评价：齐哈日格图水源地初勘报告揭示，本地区地下水硬 度较高，特别是在 r1-9、R2、R4、R5、和 R9等钻孔附近均已超标，超标 0.818.7 度， 如从整体供水地段来看，硬度超标率约达 35%。 硝酸盐在 r1-4、r2-7钻孔附近已超标，其含量达 40 毫克/升。 据勘探期采样资料，铁离子含量一般不高，仅在 r1-9、 r1-3两钻孔附近稍许超 标。另外，工作区天然放射性铀、钍含量较高，铀含量在个别钻孔中稍许超标其余 含量均在生活饮用水标准范围内。 唯本地区地下水中氟化物含量普遍较高，且绝大部分均已超标，长期饮用有害 健康，应做适当处理。 除上以外，本区地下水的其它水质指标均符合国家生活饮用水卫生标准 （GB574985）的要求。 2.5 井群布置井群布置 新建工程将在齐哈勘探区 r2-1、r2-4井附近各建 3 眼和 8 眼井，增加 1.7 万立方 米/日的供水能力。现状，南井群在 r2-1井北 300 米处已有一排 3 眼井，一期工程可 在北侧 800 米处新建一排 3 眼井，井距同为 800 米，6 眼井，5 用 1 备，总水量 0.85 万立方米/日，通过已建的 DN400 输水管把水送至铁西输水管起点。同时在老 水源地（即铁西）沿输水管自南向北排列，井距 400 米，续建 2 眼管井，与原有 4 眼共为 6 眼，5 用 1 备，也能达到总水量 0.85 万立方米/日。老水源地与南井群配 合工作即可达到近期 1.7 万立方米/日的水量规模。 二期工程建设北井群，北井群在 r2-4井处，以其为中心，东、西向布置两排 4 眼井两排各 4 眼井，排距、井距均为 800 米，8 眼井，7 用 1 备，总出水能力 1.19 万立方米/日，通过新建 DN500，长 10 公里的输水管吧水并入铁西输水管。此时， 一期工程老水源地续建的 2 眼管井封闭停用，老水源地仍维持 3 用 1 备，出水量 0.51 万立方米/日。 6 2.6 输水管输水管 本设计以期终规模 2.55 万立方米/日计，新建输水管的流通能力应达到 1.7 万 立方米/日。采用三管输水，新建工程一期先建一条 DN400UPVC 管与原有 DN400 球墨 铸铁管配合运行流通能力可达 1.7 万立方米/日的要求。二期续建一条 DN400UPVC 管 与上述两条一起工作，使整个工程的通水能力达到远期目标 2.55 万立方米/日。一 期的 DN400 与现有的 DN400 管间 7-12 公里有连通管，单管事故时，依托连通管仍能 通过 70%以上的事故水量，满足要求。两期 DN400 管均可根据实际的工况采用相应 的工压的 UPVC 管，采用橡胶圈柔性接口，管中心埋深-3.30 米。 输水管根据地形和检修需要设置自动排气，排泥和检修阀门井。 2.7 配水厂配水厂 2.7.1 配水厂概况 二连市供水工程由于水源地远离市区，远程输水，所以初期是即形成二级供水 系统，通过 92 年的扩建，系统更加完善。本期工程对水源地、输水管、配水厂、配 水管网等关键环节进行全面的改扩建后，除了使水量和供水压力更有保证外，水质 问题也要得到初步的解决。 齐哈水源地原地下水氟化物含量超标，含盐量和硬度都较高，长期饮用，对人 体健康会有不利影响，应进行适当处理。但以上水质问题在除生活饮用以外的其他 使用中一般无碍，考虑系统运行的经济性，只对饮用水进行处理，按远期用水人口， 处理规模确定为 800 立方米/日。 厂区的主要构筑物有水处理车间、清水池、供水泵站、计量井等，整个配水厂 熟二期工程。经本期工程全面改扩建之后，供水系统如图 1 所示： 新配水厂 老配水厂 老水源地 北井群 南井群 输水管 清水池 清水池二级加压泵房 水处理车间灌 瓶 配水管网 二级加压泵房 2.编制依据与工程概况 33 图图 1 1 供水系统图供水系统图 8 第三章第三章 清水池清水池 3.1 清水池容积清水池容积 本期工程中，水源地至市区形成了多管输水的局面，但一旦发生输水管事故， 仍能保证 70%的输水供应，而抢修也比较艰难，需要相当的时间，为了弥补这种缺 陷拟在新配水厂的清水池中贮存一定量的安全水量，因此，清水池中除储存调节用 水以外，还存放安全水量和消防用水量，则清水池有效容积 W(m3)为： W = W1 + W2 + W3 式中 W1调节容积，取最高日用水量的 18%，W1=4590 m3； W2消防储水量，按 2h 火灾延续时间计算；W2=648 m3； W3安全储量，为最高日用水量的 26.7%，W3=6885 m3； W = 4590+ 648 +6885 = 12123 m3； 3.2 清水池平面、立面布置清水池平面、立面布置 老水厂有 1000 m3清水池 4 座，因此，新配水厂采用 2 座清水池，每座有效容 积为 4000 m3，总的清水池储水量达到 12000 m3，清水池平面尺寸取长宽 =31.2m31.2m，存水高 4.2m，取安全超高 0.3m，池内净高 4.5m，纵、横方向均每 隔 3.9m 布置一个柱子，共 77=49 根柱子，为无梁楼盖钢筋混凝土结构。为利于抗 震，清水池为半地下室，池内底标高-2.2m，相当于地面高程 959.800m，池外顶 +2.3m，保温覆土 0.7m，总高 3.0m，池外侧覆土采用三层台的挡土墙方式，每层高 1.0m，宽 2.0m，可在其上种植花草以美化庭院。 3.清水池 33 图图 2 2 清水池平面清水池平面尺寸尺寸 3 3 清水池剖面图清水池剖面图 3.3 清水池填挖方量清水池填挖方量 开挖土方量为 2433.6m3，填土方量为 2403m3，此时填挖方量相近，故不需要土方转运。 图图 4 4 清水池填挖方量计算图清水池填挖方量计算图 3.4 清水池水位清水池水位 根据各工况时清水池内的存水量计算得设计水深水位（详细见计算书） ，如下表： 表表 3 3 清水池各工况时设计水深水位表清水池各工况时设计水深水位表 工况 最高（m） 最高时+消防时（m） 最高时（m） 事故时（m） 水深 4.11 2.055 3.345 2.13 相对水位 1.91 -0.145 1.145 -0.07 绝对水位 963.91 961.885 963.145 961.930 10 3.5 清水池配管清水池配管 清水池应配置必要的管道，管材采用铸铁管。进水管共 2 根，管径按水厂最高 日平均时用水量、设计流速 0.9m/s 计算，得到标准化管径 DN350，设置高度为池底 以上 1/3 有效深度处，淹没式出水；出水管共 4 根，管径按最高日最高时用水量、 设计流速 1.5m/s 计算；得到标准化管径 DN250，管口接 DN350 喇叭口；溢流管每 池 1 根，管径取 DN400，端口为喇叭口，管上不安装阀门；排泥管每池 1 根，采用 DN200 管径；两池间设 DN600 的连通管。各管按需设置伸缩蝶阀。 溢流管管径为 DN400。溢流管溢出的水一般都接入水厂雨水管道系统，为防止 雨水管道系统中爬虫等小动物从溢流管进入清水池栖息繁殖，污染水质，将溢流管 与下水道断开，并在溢流管的出口处包扎尼龙网罩等防护设备。 3.6 清水池附属设备清水池附属设备 1.通气孔及检修孔 为使清水池内水保持新鲜和适应水位高低变化的需要，清水池顶上应设置通气 管，通气管在数量上要拥有吞吐足量空气的能力，促使空气流通。本工程设置 4 个 通气孔，孔径为 200mm。通气孔中的通气管管口高出池顶覆土 700mm 及 1200mm，气孔上有防护网以防虫蛇、蚊蝇闯入，其构造还应避免雨水的进入。 设置 2 个检修孔，孔径 d 为 1200mm，检修孔位置一般都靠近溢流管和出水管 处，以便于管道安装和水池的维护，孔上缘要高出水池顶覆土面一定距离，取 300mm，以防止脏水漏入，检修孔安装有可以锁栓的盖板。 扶梯与检修孔配套设置，直立靠壁安装，采用铁踏步，采用不锈钢梯。 2.集水坑 集水坑是清水池的出口集水部分，集水坑高 0.85m，平面尺寸为 4500mm1500mm。清水池的出水管及溢流管由此接出，深度上要使出水管管顶与 池底相平，足以充分利用调节容量。 3.导流墙 导流是使水流在流动中避免进出水短路、消除死角、加强氯和水体混合、提高 消毒效率及进、出水量交替保证水质的必要措施，常利用柱间设置的导流墙来完成。 导流墙顶砌筑到清水池的最高水位，使顶部空间保持通畅，有助于空气流通。本池 内设有 3 道导流墙，导流墙底部每隔 2m 开一个流水孔，尺寸为 100mm200mm， 便于排泄洗池废水。为防止氯的腐蚀，导流墙采用防腐材料。 4.水位标示 3.清水池 33 选用智能超声波液位计，型号：CLS-501,量程：08m，精度：0.5。水位仪将 水位直接传示到供水泵房值班室及水厂中控室，并设有水位报警装置，以利于生产 调度。 5.池外覆土 池外顶 2.3m，保温覆土 0.7m，总高 3.0m，池外侧覆土采用三层台的挡土墙方 式，每层高 1.0m，宽 2.0m，可在其上种植花草以美化庭院。 3.7 报警水位报警水位 鉴于安全水池的特殊要求，清水池应经常维持高水位运行，两池 7000m3容量的 水深定为报警水位。运行中水位变化情况电传二级加压泵房值班室和总调度室。 12 第四章第四章 供水泵站主泵房供水泵站主泵房 4.1 设计资料设计资料 本工程期终规模达到 2.55 万立方米/日，老水厂供水泵房设计容量为 1.19 万立 方米/日，相应新配水厂供水泵房设计容量应达到 1.36 万立方米/日。 4.2 需要扬程及设计流量需要扬程及设计流量 4.2.1 扬程（扬程（H） 扬程 H = 清水池最低水位与入网点高程的差入网点自由水压水厂内管路损 失 根据城市管网平差图，选 66 点为控制点，与入网点高差为 6m。水厂内管路损 失假定为 2m，累及管路损失及自由水压查阅城市管网平差图可知。 1.最高时工况：入网点高程为 961.000m，自由水压为 37.288m。 则在清水池不同水位时的水泵扬程为： 最高水位时：H = 2.91037.2882 = 36.378m 设计水位时：H = 2.14537.2882 = 37.143m 最低水位时：H = 1.38037.2882 = 37.908m 2.消防工况：入网点高程为 961.000m，自由水压为 36.555m。 则在清水池不同水位时的水泵扬程为： 最高水位时：H = 2.91036.5552 = 35.645m 设计水位时：H = 0.85536.5552 = 37.700m 最低水位时：H = 1.20036.5552 = 39.755m 3.事故工况：入网点高程为 961.000m，自由水压为 40.500m。 则在清水池不同水位时的水泵扬程为： 最高水位时：H = 2.91040.5002 =39.590m 设计水位时：H = 0.93040.5002 = 41.570m 最低水位时：H = 0.98040.5002 = 43.480m 4.2.2 流量流量(Q) 新水厂的设计供水量为 1.92 万立方米/日，日变化系数取 1.5。则： 1.最高时工况：Q=（1360010001.5）243600=236.11 L/s 2.消防工况： Q= 236.1145=281.11 L/s 3.事故工况： Q=281.1170%=165.27 L/s 综上所述，可列表如下： 34 表表 4 4 水泵工况运行参数表水泵工况运行参数表 水泵性能参数清水池水位最高时工况消防工况事故工况 高36.37835.64539.590 设37.14337.70041.570水泵扬程（m） 低37.90839.75543.480 泵站总量（L/s）236.11281.11165.27 4.3 水泵选型及组合方式水泵选型及组合方式 以最高时工况、清水池最低水位时的流量和扬程作为泵站的设计流量和设计扬 程，进行水泵的初步选型。通过查Sh 型双吸离心泵性能曲线图、表选择表 5 中 的泵型及组合。 表表 5 5 水泵选择方案比较水泵选择方案比较 方案水泵型号 台 数 流量 Q(L/s) 扬程 H(m) 转速 n 轴功率 N(kw) 效率 （ %） 允许吸上 真空高度 Hs（m） 5054.541655.5 754648.3705方案一8Sh-9A5 9037.5 2900 51653.8 604834.9815 8041.338.185 3.6 方案二8Sh-135 9535 2900 40.281 1.8 10042.555.575 13538.361.585方案三10Sh-93 17032.5 1450 67.780 6 注：所选用的水泵均为 1 台备用 分析结果： 将初选水泵组合方案进行以下几方面比较，包括水泵组合流量、配套电机容量、 运行效率及允许吸上真空高度等。各方案优缺点比较如下： 方案 1：水泵组合流量及扬程满足要求，单电机容量基本符合，吸上真空高度 值较大，但运行效率较低，导致能力浪费。 方案 2：水泵台数适当，流量搭配及扬程均满足设计要求，单电机功率适宜， 机组效率较高，均处于高效区段，调整水泵运行台数，能够满足各工况时的流量要 求，整体符合设计要求，并且经济合理。 33 方案 3：机组效率较高，单电机功率也较大，但水泵台数太少，单泵流量过大， 搭配不尽合理，致使富裕流量较大。不能满足各工况时的流量要求。 经上述比较，综合经济技术等方面要素考虑选择方案 2 的水泵组合形式较为合 理。因此泵站采用 5 台 8Sh13 型水泵，其中一台为备用泵。配套电动机型号为 Y250M2。 4.4 水泵初定安装高程水泵初定安装高程 根据水泵最低水位时，保证水泵可以将清水池集水坑内的水抽干。集水坑底高 程为-3.7 米，吸水喇叭口高于池底 0.8D=0.8350=280mm，吸水管的淹没深度取 ，因此吸水管中心线标高为-2.595m，泵的初定安装高程为-2.435m，出口.7m0h 淹 轴线高程为-2.600m，查得泵轴线距底座 0.35m，取底座厚 0.2m，室内地坪高为- 2.985m。 4.5 进、出水管设计进、出水管设计 4.5.1 进、出水管管径进、出水管管径 可以根据经济流速确定，详细见下表。进水管口需装吸水喇叭口，泵前、后均 用联络管将进、出水管连接起来。 表表 6 6 泵房进、出水管列表泵房进、出水管列表 部位管径 （mm） 数量管路设备 进水管2504喇叭口、90弯管、伸缩蝶阀、偏心渐缩管等 进水管前联络官2501等径三（四）通 出水管2004正心渐扩管、伸缩蝶阀、缓闭止回阀 出水管前联络官200190弯管、异径三（四）通 联合出水管3502伸缩蝶阀、流量计 4.5.2 管材管材 水泵为负吸程安装，进水管在水下运行，管子在穿墙时水容易渗漏，因此管材 选用钢管，以减少进水管漏水。压力管中压力较大，以减少事故发生，出水管同样 选用钢管，且管线较短，全部用钢管也较经济。 4.6 主泵房设计主泵房设计 为便于水泵自灌启动，主泵房采用半地下式干湿型泵房，底板和侧墙都用钢筋 混凝土浇成整体，单排排列，水泵机组轴线在一条直线上。查Sh 型离心泵外形及 安装尺寸图、表知，8Sh13 型泵尺寸为 1.698m0.55m，配套电动机型号为 34 Y250M2。 4.6.1 主泵房平面尺寸主泵房平面尺寸 1、泵房跨度：地下室内放置 5 台水泵，8Sh13 型泵长 1.698 米，泵间距采用 1.2 米，靠墙侧两水泵距边墙距离各取 1.2 米，两侧设走道平台，各宽 1.4 米，在泵 房东侧设检修间，宽度取 3.0m，因此， 泵房跨度：L=1.69851.241.22+1.423.0 =21.49m，取跨度为 21.4m。 2.、泵房宽度：泵房内走道平台布置泵房内围，与泵房侧墙相邻的平台宽 1.5m，与前后墙相邻的平台宽 1.2m，与地面齐平且厚度为 200mm。为管理检修方便， 决定将进、出水连通管全部置于泵房内，这样需要加大泵房宽度，取 B=9m。 图图 5 泵房宽度泵房宽度 连通管与墙的间距； 、 分别为出口短管、闸阀、止回阀、水泵出 1 l 2 l 3 l 4 l 5 l 7 l 口渐扩短管、进口渐缩短管的长度； 水泵基础宽度。 6 l 一个开间长 5.1m，边柱距墙 500mm，窗户距柱子 500mm，柱子尺寸为 400mm500mm，为半插墙柱。窗户尺寸为 1800mm1500mm，每个开间布置两个窗 户。 4.6.2 主泵房高度主泵房高度 以检修间地面为基准，其高程高于泵房底板，一般和配电间地板高程一致，为 了防洪安全及便于汽车运输设备，检修间地板高程应高出泵房外地面 0.3m。 吊车轨面高程：应保证载重汽车进入检修间装卸设备，所以吊车轨面高程根据 下式确定： 轨 = 检 h1 h2 h3 h4 h5 33 h1汽车厢底板离地面高度，为 1.4m； h2垫块高度，取 0.3mm； h3最高设备高度，8Sh13 型泵电机高为 740mm； h4吊绳的最小长度，取 1.0m； H5吊车吊钩到轨道面的距离，取 0.8m； 所以： 轨 = 0.31.40.30.741.0 0.8 =4.54 屋面大梁底面高程：轨道高度为 0.3m。 梁 = 轨0.3 = 4.84m 表表 7 7 泵房特征高程综合表泵房特征高程综合表 底板下缘 底板上 缘 吸水管轴 线 出水管 轴线 检修间地 面 大梁下 缘 大梁上 缘 泵房相对地面特 征高程（m） -2.635-2.335-1.945-1.9500.3004.845.44 4.7 水泵工作点确定与校核水泵工作点确定与校核 4.7.1 管路损失计算管路损失计算 将各部分管路的沿程水头损失系数以及可用到的各种阀件的局部水头损失系数 列表求解，相应的求出总水头损失（包括沿程水头损失与局部水头损失） 1.管路沿程损失阻力系数 S沿计算： 5.33 2 D L 10.293nS 沿 表表 8 8 管路沿程阻力系数计算表管路沿程阻力系数计算表 水泵名称管段管长 L（m）糙率 n管径 D（mm）S 进水管21.50.2551.56 并联点前水泵 出水管4.9 0.012 0.2038.60 合计 90.16 进水管23.50.2556.36 并联点前水泵 出水管3 0.012 0.2023.63 合计 79.99 进水管26.50.2561.15 并联点前水泵 出水管4.9 0.012 0.2038.60 合计 99.75 并联点后水泵出水管840.0120.3533.52 2.管路沿程损失阻力系数 S局计算： 4 D 0.08262S 局 34 表表 9 9 管路局部阻力系数计算表管路局部阻力系数计算表 水泵名称管段管件名称规格 数 量 管径 D(m) 损失 系数 S 喇叭口D=350，25010.30 0.66.12 90弯管 10.25 0.816.92 闸阀 10.25 0.071.48 伸缩蝶阀SD341X-610.25 0.163.38 三通 10.25 1.531.73 进水管 偏心渐缩管 D=250,D=20 0 10.2250.185.80 正心渐扩管 D=125,D=20 0 10.1625 0.067.11 伸缩蝶阀SD341X-610.200.2211.36 微阻缓闭止 回阀 10.20 0.157.75 90弯管 10.20 0.525.82 闸阀 20.20 0.088.262 并联点前 水泵 出水管 异径四通D=300，20010.250.24.23 合计 129.96 喇叭口D=350，25010.3 0.66.12 90弯管 10.25 0.816.92 闸阀 10.25 0.071.48 等直径四通 管 10.25 484.60 伸缩蝶阀SD341X-610.25 0.163.38 进水管 偏心渐缩管 D=250,D=20 0 10.225 0.185.80 正心渐扩管D=125,20010.1625 0.2226.07 伸缩蝶阀SD341X-610.20 0.168.26 微阻缓闭止 回阀 10.200.157.75 并联点前 水泵 出水管 异径四通D=300，20010.25 0.24.23 合计 164.62 喇叭口D=350，25010.3 0.66.12 90弯管 10.25 0.816.92 闸阀 30.25 0.071.48 等直径四通 管 10.25 484.60 伸缩蝶阀SD341X-620.25 0.163.38 三通 10.25 363.45 进水管 偏心渐缩管 D=250,D=20 0 10.225 0.185.80 正心渐扩管D=125,20010.16250.2226.07 并联点前 水泵 出水管 微阻缓闭止 10.20 0.157075 33 回阀 三通 10.20 1.577.46 伸缩蝶阀SD341X-610.200.168.26 闸阀 20.20 0.084.13 异径四通D=300，20010.25 0.24.23 合计 320.13 合并后出水管流量计 10.30 0.22.04 闸阀 10.30 0.070.71 等直径三通 管 10.30 1.515.30 90弯管 10.30 0.77.14 合计合计 25.19 阻力参数和： 水泵的阻力参数为：S= S沿 + S局=90.16 + 129.96=220.12 ( s2/m5) 水泵的阻力参数为：S= S沿 + S局=79.99 + 164.62=244.61 ( s2/m5) 水泵的阻力参数为：S= S沿 + S局=99.75 + 320.13=419.88 ( s2/m5) 并联后的阻力参数为：S = S沿+S局=33.32+25.19=58.51 ( s2/m5) 3、管路损失计算： 2 SQhf S 阻力参数和，包括沿程阻力参数和局部阻力参数； Q 流量（m3/s） ； 管路损失（m） 。 f h 表表 1010 管路损失计算表管路损失计算表 Q0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.050 0.060 0.070 S1Q20.020.050.090.140.200.270.350.550.791.08 SQ20.020.060.100.150.220.300.390.610.881.20 SQ20.040.090.170.260.380.510.671.051.512.06 Q0.011 0.038 0.050 0.063 0.075 0.085 0.100 0.125 0.150 0.175 SQ20.010.080.150.230.330.420.590.911.321.79 4.7.2 绘制水泵性能曲线绘制水泵性能曲线 先根据Sh 型双吸离心泵性能曲线图、表绘出离心泵的特性曲线，包括 QH、QN、Q 等曲线，再根据表 10 计算所得管道水头损失h，沿 Q 坐标轴 的下面画出该管道水头损失特性曲线 Qh,再在泵 QH 特性曲线上减去相应流量 下的水头损失，得到 QH曲线。由于三台泵的管道长度与沿程损失不同，因此绘 出不同的三条管道损失特性曲线，即（QH1）、 （QH2）、 （QH3）。此 QH曲线称为折引特性曲线。此曲线上各点的纵坐标值，表示泵在扣除了管道中 相应流量时的水头损失以后，尚余有能量。 34 4.7.3 绘制需要扬程曲线、工作点求解及校核绘制需要扬程曲线、工作点求解及校核 将并联点后的管路特性曲线与净扬程叠加，分别得到三种工况下抽水系统的需 要扬程曲线。 4.7.4 工作点求解工作点求解 1、求并联工作点： 在 8sh-13 水泵的性能曲线上分别纵减、号泵的并联点前的管路损失得 到三泵的折引性能曲线，、号泵与、布置对称，分别将、号泵的 折引性能曲线在同扬程下进行叠加，得到 3 条“并联泵”的性能曲线，如附图 1 所示。 三种工况下的需要扬程曲线 QH需与（QH）+相交于不同三点，此三点即 为并联以后的工况点，其横坐标表示三台泵并联以后的流量，纵坐标表示三台泵并 联以后的扬程。 2、求单泵工作点： 通过并联工作点作横轴的平行线，交单泵的折引性能曲线于不同的三点，在通 过这三点作垂线交单泵性能曲线于三点，此即为并联工作时各单泵的工作点，分别 作垂线交 QN、Q 曲线所得点分别为并联工作时单泵的效率点和轴功率点。 4.7.5 工作点校核工作点校核 表表 1111 工作点校核成果表工作点校核成果表 运行泵泵号流量 Q（L/S)扬程 H（m） 功率 N（kW） 效率 （%） 1 号74.343.336.184.7 2 号72.444.035.884.4 最高时+ 消防时 3 号71.144.535.884.2 1 号73.943.443.584.7 2 号71.944.143.484.5最高时 3 号70.844.643.384.1 1 号67.145.836.183.2 2 号65.546.435.882.8 并联管路 并联运行 单泵工作 事故时 3 号64.546.735.682.5 1 号88.937.341.279.3 2 号87.038.141.279.3 最高时+ 消防时 3 号85.738.741.278.5 1 号89.536.941.079.0 2 号88.437.641.079.0最高时 3 号87.038.241.078.5 1 号 2 号 并联管路 单泵工作 事故时 3 号 由上表得出如下结论： 33 1、流量校核 根据水泵性能曲线图可知，各工况水位下均能组合出所需的流量， 且流量都有富余，此时可以考虑对一或两台水泵进行变速调节以组合出适合的供水 量。 2、功率校核 由图求出各工作情况下的功率，电动机功率均能满足要求。不会 造成超载和负载。 3、效率校核 由图可知，机组效率均在高效区内，满足要求。 4.8 调速水泵选择调速水泵选择 给水泵站机泵的耗电占到了整个供水系统耗电的 95%98%，因此在建设节约 型社会的大环境中，泵站节能具有十分重要的意义。 泵站的节能设计，就是在满足现行有关规范的条件下，为了适应日后运行中实 际工况的变化，再设计阶段就根据当时的技术经济条件，考虑适当的节能措施进行 设计，以使泵站的运行达到安全、高效的目标。措施包括：泵型的合理选择、调速 装置的采用、切削叶轮、管道经济管径的确定、低能耗阀件的采用等。本工程采用 调速泵与定速泵联合运行的方法进行节能。 考虑原则： 1、为适应各种工况变化，宜采用调速泵与定速泵联合运行。 2、以最不利工况作为选泵依据，即调速泵以额定转速与定速泵联合运行时，应 满足最大用水时的流量和扬程要求。当流量减少时可通过关停泵或降低调速泵的转 速来适应工况的变化。 3、在绝大多数的情况下，定速泵与调速泵均应工作在高效区内。这是 选择调 速装置的基本出发点。 4、调速泵一般不宜上调。下调时，其转速不宜过低，否则效率下降。而且，当 转速下降到一定程度时，由于其 QH 性能曲线下移过多，零流量时的静态扬程小 于定速泵的工作扬程，导致调速泵出水受阻，调速泵不能 u 定速泵并联运行。调速 泵的转速一般控制在其额定转速的 50%左右。 5、当考虑调速装置后，调速泵应按主力泵考虑，其台数以两台为宜，以使调速 泵经常处于高效范围内运行，并可避免定速泵的频繁启、停。 4.9 调速泵转速求解调速泵转速求解 1、由附图可知，并联运行单泵的工况点为 A。 2、然后根据总流量与调速泵台数求出调速泵承担的流量，在图上经此点作垂线 交需要扬程曲线与 B 点，再作与横轴平行的线，极为调速泵的扬程。 3、由 B 点可得式：由此写出式，按此式在图上绘出一些点，用光滑曲线连成一 34 抛物线，此抛物线称为相似工况抛物线。次抛物线与泵的性能曲线交于 C 点，得到 这点的流量与扬程。 4、用比利率公式，可算出调速泵的转速。 调速泵求解结果如下表： 表表 1212 调速泵各工况转速调速泵各工况转速 工况最高时+消防时最高时事故时 开泵情况两调两定两调一定两调一定 转速（r/min)256827562594 4.10 泵房结构设计泵房结构设计 4.10.1 屋盖设计屋盖设计 本设计采用平屋盖，屋面坡度小于 5。由于屋盖的坡度较平，要求屋面有良好 的防水性能，且不易产生裂缝。因此选用二毡三油做法，并在防水层上铺一层绿豆 沙（46mm）作为面层。防水层下是找平层，用 200mm 厚的水泥砂浆抹面。其下 用炉渣做保温隔热材料，如图 7 所示。 图图 6 6 平屋盖构造平屋盖构造 1-1-钢筋混凝土板；钢筋混凝土板；2-2-矿渣保温层；矿渣保温层；3-3-水泥砂浆找平；水泥砂浆找平； 4-4-冷底子油冷底子油- -道；道；5-5-二毡三油上撒绿豆沙二毡三油上撒绿豆沙 排水采用自由落水，雨水经挑檐自由落下，经地面散水坡汇入排水沟。 4.10.2 支承结构（主梁、次梁、板）支承结构（主梁、次梁、板） 主梁用预制 T 形梁，屋面用圆孔板覆盖，其上铺 YT2-A 的挑檐板，板宽 B=1.5m，檐板挑出长度 60cm。 4.10.3 墙柱结构墙柱结构 1、体结构 泵房墙体采用砖结构，为了坚固及保温用厚度 37cm。 2、过梁 过梁是在门、窗洞口顶上放一根横梁，为了支持以上的墙体重量，并 大大大大 ( 1) ( 2) ( 3) ( 4) 33 将其传给门、窗两边的墙体。本设计采用预制矩形过梁，两端伸入墙体长度不宜小 于 240mm，过梁高度为砖厚的整倍数。 3、圈梁 圈梁为连续设置在纵横墙的同一水平上的梁，并与立柱相连接，以加 强泵房的整体刚度。圈梁用钢筋混凝土材料，在檐口部分设置一道，也可增设。据 工程经验，宽度与墙厚相同，高度为 2025cm，为砖厚的倍数，且应大于 120mm，纵筋选用4 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。8，箍筋采用错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。4 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。6，间距不应大于 300mm。 4.10.4 地下基础地下基础 本设计泵房荷载较大，工程地质条件较好，因此采用混凝土基础，混凝土强度 等级全用 C15.基础下面铺设 100mm 厚的混凝土垫层。基础配筋要求和型号与泵房基 础下墙体相同。形式如下图所示： 确定基础边长为 1.5m，底面配置钢筋，保护层厚度不小于 35mm，常用受力钢 筋为级或级，直径不宜小于 8mm，间距不应大于 200mm。 50 200 500 1500 图图 7 7 基础尺寸基础尺寸 4.10.5 泵房地下墙壁内力与配筋泵房地下墙壁内力与配筋 1.结果布置方案及基本假定 布置方案 根据基础埋深及泵房地板厚度确定计算泵房地下混凝土的厚度 H=3.27m，通过 计算初步布置墙壁截面初步尺寸。 基本数据 荷载：只考虑地下纵墙承受回填土的静止土压力，为三角形分布荷载，其余荷 载忽略。取土重度,。 3 /19.6mkN 2 /37.53723 . 2 6 . 19mkNHp 墙厚：370mm。 混凝土采用，查给水排水工程结构附表 1-1（6）可知， 25 CmmNfc/ 9 . 11 。钢筋采用 HPB235，查给水排水工程结构附表 1-1（3）可知mmNft/27 . 1 34 ，。 2 /210mmNfy 2 /210mmNfy 基本原则 地下侧墙计算简图的取法和上部砖墙的结构形式有关。本设计中泵房侧墙的 刚度较大，它不受上部壁柱变形的影响，所以可以分开进行计算。横、纵墙外力均 为静止土压力，略去自重，可按一端自由三端固定的板计算。 横墙长向池壁的长高比 l/h = 21.4/3.22 = 6.6 3 ,属于单向板三边固定，顶端 自由的情况； 纵墙短向池壁的长高比 l/h = 9/3.22 = 2.8 3 ,属于双向板三边固定，顶端自由 的情况。 2.墙壁的内力分布图 横墙长向单向板受力 3.22 P B A M 图 图图 8 8 挡土墙弯矩、剪力分布图挡土墙弯矩、剪力分布图 纵墙双向板受力 Lx=9. 37 Ly=3. 27 M M MMM M M 0 y x 0 y x 0 xz0x 0 xz 2 图图 9 9 号墙壁弯矩分布图号墙壁弯矩分布图 3.横、墙内力计算 横向墙壁（单向板）竖向计算 33 底端剪力： 22 19.6 3.22 101.61/ 222 B PHH VkN m 底端弯矩： 333 19.6 3.22 109.06/ 666 B PHH MkN m 橫墙角隅水平弯矩和剪力： 23 0.104 19.6 3.2268.05/ cxc Mm PHkN m m （指向池外） 2 0.3548 19.6 3.2774.36/ yoyoy NPlkN m （指向池外）0.0725 19.6 3.27 941.82/ xoxox