毕业设计-灌云监狱灌溉引水泵站的初步设计

1、完整源代码及整套相关文件QQ68661508，完整电路设计图纸，程序设计源代码请联系本人，参见豆丁备注和信息。/lzj781219PAGE PAGE 3中文摘要 摘 要：江苏省灌云监狱（农场）位于灌云县境内东部五图河旁，东临黄海，西连宁连、盐连高速公路。该泵站修建用于改善灌云监狱东北部田地灌溉状况，且具有自引功能。该泵站设计流量为4.0m3/s，设计扬程1.365m，最大扬程3.263m。选用800ZLB-125型立式轴流泵配JSL-12-10型95KW电动机2台套。站房采用墩墙式湿室型结构，主要建筑物包括正向进水前池，进水池、泵房、隔墩、出水池等。该泵站的兴建，将对水源灌溉发挥重要作用。本论

2、文为江苏省灌云监狱灌溉引水泵站的初步设计，报告内容包括水泵的选型，辅助设备选择，主要建筑物设计，稳定计算，结构计算等。关键词：流量，扬程，稳定计算，结构计算Abstract Pick to: jiangsu province irrigation cloud (farm) is located at the prison visit guanyun county territory east five figure beside the river, the yellow sea in the east, the west even better even, salt even highway

3、. The pump station built improve irrigation cloud prison fields are irrigated northeast condition, and has since led function. The pump station design flow rate is 4.0 m3 / s, design head 1.05 m, the biggest head 2.51 m. Choose 800 ZLB-125 type vertical with axial JSL-12-10 type 95 KW motor 2 sets.

4、The wet room wall type pier station type structure, main buildings including positive before the water pool, into the pool, pump room, the pier, a pool, etc. The construction of pumping station, will play an important role for water irrigation. This paper in jiangsu province irrigation water pumping

5、 station prison irrigation cloud of preliminary design, the report shall include water pump selection, auxiliary equipment choice, main building design, stability analysis, structural calculation.Key Words: irrigation drainage flow head structure type selection stability analysis stress analysis1综合说

6、明1.1工程概况江苏省灌云监狱（农场）位于灌云县境内东部五图河旁，东临黄海，西连宁连、盐连高速公路。北倚西游记中的花果山，紧邻久负盛名的亚欧大陆桥桥头堡连云港。监狱始建于1951年9月3日，占地面积75.3平方公里，其中耕地6万余亩，林地1.2万余亩，水面养殖2万余亩。这里土地肥沃，生态优良，稻谷飘香，清新宜人。该区属暖温带季风性气候，年平均气温15，年均降水量959.4毫米，年均日照2456.2小时，适合多种农作物生长。1.2兴建缘由设计泵站所在项目区位于灌云监狱（农场）东北部的利民盐田，地表植被不多，动物稀少，风害肆虐，农田水利设施较少。江苏盐业市场开放以来，盐产品供大于求，价格一降再降，

7、盐业生产和盐业市场疲软，利民盐场逐年下降，已经失去了在市场中竞争的优势。为切实转变高投入、低产出的不良状况，努力提高土地资源利用率，经监狱管理局、国土部门、水利部门等多方面调研后，作出了“退盐转农”进行土地复垦的决策。该项目的实施能有效增加耕地面积。提高土地利用率，增加农场职工收入，对促进我省耕地总量动态平衡级繁荣当地的经济，改善生态环境将起到积极的推动作用。通过复垦后，项目区内土地平整，利于机械耕作，防洪、排涝、抗旱主干工程可以初具规模，内部排灌设施进一步完善。可新增加耕地1137.33公顷，心曾耕地比例达75.77%。项目区内虽已开挖了许多条河道和沟渠，但土地不平整，水利基础设施较差，原有

8、灌溉、排涝泵站装机容量小，远不能满足项目去的灌溉、排涝要求、根据项目区的工程规划，拟建6个泵站和2个排涝泵站，以提高灌溉，排涝标准，从根本上改变这一地区农业生产条件。灌云监狱灌溉引水泵站正式拟建的6座灌溉泵站中的一座，希望通过该泵站的建设在一定程度上改善项目区的灌溉条件。1.3基本资料1.3.1泵站的设计流量根据灌溉与排水工程设计规范（GB50288-99）,要求，泵站设计 引水流量为4 m3/s，正向进水，正向出水，且有自引功能。1.3.2水位组合 水位资料 内河 外河 最高水位 3.20 2.61 最低水位 0.10 0.30 正常水位 1.56 1.401.3.3工程地质、地形场地钻探深

9、度范围内所揭示的土层土质，按其成因类型及土的性状自上而下分为如下诸层：素填土：灰褐色，主要由粘性土组成，土质不均，含少量碎石，潮湿，松散，强度不均匀。粘土：黄褐色，土质均匀，饱和，切面光滑，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，可塑。淤泥：灰色，灰青色，土质均匀，细腻，具腥臭味，饱和，切面有光泽，流塑。粘土夹粉细砂：黄褐色，土质不均，层中见有粉细砂夹层，层厚多为1cm左右，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。含砂粘土：黄褐色土质不均，层中含较多中细砂颗粒，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，可塑。粘土：黄褐色，土质较均切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反

10、应，可塑。粘土：黄褐色，土质较均切面有光泽，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，可塑。含砂粘土：黄褐色土质不均，层中含较多中细砂颗粒，砂含量不均，且局部含沙量较高，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中-低等，摇震反应缓慢，可塑。粘土：黄褐色，土质较均，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，可塑。含砂浆粘土：黄褐色，夹灰绿色，土质不均，含较多钙质结核，结核直径为2-5cm，大者达8cm，局部密集，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，硬塑。粘土：黄褐色，夹灰绿色，土质较均，切面有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，硬塑。粘土：黄褐色，土质不均，层中含较多中细

11、砂颗粒，切面稍有光泽，干强度中-高等，韧性中-高等，无摇震反应，可塑。1.3.4水文地质条件该地区地下水分为潜水和承压力两大类型。潜水受地形和气候的影响，每次雨后，潜水位迅速升高，枯水季节，潜水位迅速下降，潜水地下水位埋藏较浅，埋深一般在高程12m之间，多为咸水。地下水补给与附近地表水，降水蒸发密切相关。浅层承压水含水层顶板埋深一般50100m,厚度3040m，深层承压水含水层顶板埋深一般90120m，地下水资源量丰富 ，矿化度小于1g/L。1.3.5气象资料该地区地处北亚热带和南暖温带交界区内，受季风环流影响，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，秋季天高气爽，多晴好天气，四季分明，光照充足，雨水充沛

12、，年平均气温14.10年均最高气温36.5，极值40（1978年7月6日）。年均最低气温-11，极值-21.5（1969年2月6日），年日照时数为2233.41小时，无霜期较长，年均无霜期216天。一年四季多东风至南风，最大风速为23m /s，年降水量平均为936.6mm，年蒸发量768.8mm、该区域内造成暴雨的天气系统主要是切变线。低温。台风和黄淮气旋。大范围、长历时的降雨，多有切变线和低温连续出现所造成的。台风暴雨范围小，强度大，历时短。当台风与其它天气系统遭遇时，常造成来势迅猛的特大暴雨。1.3.6地震烈度根据区域地质构造稳定性较好、地基抗震稳定性一般、场地不良地质现象不发育等综合评价

13、，场地属于建筑抗震一般地段。查GB183062001“中国地震动峰值加速度区划图”及“中国地震动反应谱特征周期区划图”，场地地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震基本烈度为VII度；地震动反应谱特征周期为0.40s。拟建场区抗震烈度为6度。1.3.7建筑物等级按3级建筑物设计，临时建筑物按4级建筑物设计。建筑物防洪标准按20年一遇设计，50年一遇校核。2机组选型2.1 水泵选型水泵是水泵站的主要设备，它决定着其他设备的选型配套和泵站建筑物的形式、尺寸。合理的选择水泵对降低工程造价及运行管理费用都具有很大的意义。2.1.1水泵选型原则和步骤由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等配套设备选取、

14、泵站工程建筑物设计以及经济运行的重要依据。水泵的选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。所以，水泵的选型必须得到重视。水泵选型的原则（1）充分满足一定设计标准内供排水及灌溉要求；（2）在满足设计流量与设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化时，扬程浪费较小；（3）水泵在长期运行中平均工作效率高，即选用效率较高的泵，运行时能使工况点落在高效段，这样既省动力又不易损坏机件；（4）水泵运行中安全，汽蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度Hs较大，必须汽蚀余量NPSHr较小的泵。这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵发生汽蚀，运行平稳、寿命长；（5）泵站投资小，

15、节省机电设备及土建投资费用；（6）结构合理，便于安装，运行、管理和维修方便。水泵的选型步骤（1）根据供（灌）排水区的规划要求，确定建泵站的流量和扬程这两个参数，一般由供（灌）、排水规划确定。（2）根据确定的水泵扬程，在现有的水泵产品中选几种适用的水泵，进行比较选择。有了水泵的扬程，就可以根据水泵的性能表，水泵性能曲线，水泵型谱图或从计算机数据库中选型。（3）根据泵站的设计流量，初步确定水泵台数及其流量。水泵台数的多少，决定了水泵尺寸的大小和土建工程投资，因此需要高度重视。台数太少，保证率过低；台数过多，运行成本高，不便管理。（4）校核水泵的各种扬程，及泵站设计扬程，最高扬程，最低扬程时的流量，

16、效率是否符合要求。（5）应考虑采用水泵变速、变角或变径的可能性，如无合适产品，应与厂家联系定制。（6）对初选的水泵进行工况校核。先确定管路布置，计算管路性能曲线，再求出工况点，应满足水泵在高效区运行，并校核在最大扬程、最小扬程下水泵是否安全运行。如果不满足，须重新选泵或改变管路布置。（7）对不同选型方案的工程投资，采用年运行费进行计算，通过技术经济比较，最后选择出最佳方案。2.1.2水泵选型资料根据资料给定的各个设计参数，确定各特征扬程：设计流量为Q=4m3/s设计净扬程m最大扬程m2.1.3水泵选型方案对于一般的中小型水泵和大中型水泵的选型比较，我们发现以往的常规方法计算的扬程往往偏高，通过

17、大量的水泵试验数据发现，水泵装置性能曲线往往比水泵性能曲线向左偏移24，但是高效区的扬程变化两者基本一致。所以我们得出选型时水泵装置扬程要向右偏移24，以这个为标准，选择相应的水泵。 根据泵站设计流量Q=4m3/s，初步选择水泵台数为2台和3台两种方案。方案一：2台由m及单台水泵流量m3/s，参考水泵及水泵站，估算管路损失扬程为实际净扬程的30%，即。选择800ZLB-125，叶片安装角0，其工作参数见表2-1。方案2:3台由m及单台水泵流量m3/s，参考水泵及水泵站，估算管路损失扬程为实际净扬程的30%，即。选择800ZLB-100，叶片安装角-4，其工作参数见表2-1。表2-1 水泵工作性

18、能表型号叶片安装角流量（l/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（KW）效率（%）叶轮直径（mm）800ZLB-125 0 2300 1.47 58586.4575 700800ZLB-100 -4 1400 1.46 48553.8974 7002.2方案比较表2-2方案比较表方案方案一方案二性能性能均能满足流量和扬程的设计要求，在整个运行范围都能在高效区内运行，但水泵运行效率较高于方案二性能均能满足流量和扬程的设计要求，在整个运行范围都能在高效区内运行台数需要2台水泵，安装和管理比较方便，相对于方案一节省了部分费用，但是较难以适应流量的变化要求，运行调度不是很方便，当水泵发生故障的时候，

19、对流量影响较大。台数需要3台水泵，土建投资较多，管理人员和维修费用相对较多，因此对能源的消耗和运行费用比较大，但是方案一对流量的调节比较好，出现突发情况能够适应流量的变化要求nD值符合要求符合要求结论综合考虑，选用方案一 综合考虑以上各因素和权衡利弊，方案一（0，n=585r/min ，D=700mm， Q=2m3/s）较优，宜优先考虑采用。电动机的选择：确定水泵的配套功率时，必须按照水泵工作范围内最大轴功率来计算。配套功率按下式计算： 水泵的配套功率为： 式中：H水泵工作范围内的最大扬程，m；Q水泵工作范围内最大扬程所对应的流量，m3/sK动力机备用系数，按参考书水泵与水泵站表7-2选取；水

20、泵效率；为传动效率。（由于刚性联轴器直接传动结构简单、价格低廉，且直接传动效率高，故采用刚性联轴器直接传动。传动效率取1.0）H=3.26m，Q=2m3/s， =0.85，取1.0，k=1.07计算得：配套电动机选择JSL-12-10(95KW)。 3 泵房布置 3.1泵房平面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。3.1.1 主机组布置主机组采用一列式布置，各机组轴心线相互平行 ，位于同一平面内，该设备

21、布置方式比较简单、整齐美观。各方案主机组布置图如图3-1所示。3.1.2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。配电间长度取6m。两方案一致。3.1.3值班间布置 值班间挨着配电间布置，宽取3m，长6m。3.2 泵房平面尺寸确定3.2.1 机房跨度B 机房跨度根据起重机跨度、起重机与墙体间距离以及墙体的厚度来确定。宽度： 式中：b1起重机跨度； b2机组底座宽度； b3墙体厚度。 3.2.2 机房长度L 主机组按一列式布置，机房长度可按下式计算：L= n

22、B+(n-1)C1+2C2式中：L 泵房长度（m）；C1进水池中墩厚度，取0.6m；C2 进水池边墩厚度，取0.8m；n 主机台数与引水间数目之和，本方案3；B 单个进水池宽度，2.4m。 L=32.4+20.6+20.8=10m另设配电间和值班间因此泵房长度为10+9=19m3.2.3 机房高度H根据起重机，电机的安装图等资料，得机房高度H计算式：式中：泵房高度，m； 电机高度，取1.796m；水泵轴长，取3.1m；起重钩中心到起重机上缘的距离因此计算得H=5.1m3.3泵房主要高程的确定（1） 叶轮中心高程轮式中：轮 叶轮中心高程（m）；进min 进水池最低水位（m）；h3 水泵叶轮中心淹

23、没深度（m），取0.35m；故 （2）喇叭口管高程喇式中：喇 喇叭口管高程（m）； h2为叶轮中心和喇叭管口的高程差，为0.45m。 故 （3）底板高程底式中：底 底板高程（m）；h1 喇叭口悬空高度（m），取0.70m 故 （4）水泵梁顶高程梁 梁=喇+h4式中：梁 水泵梁顶高程（m）；h4 喇叭口到水泵座底面高程（m）,取1.27m。 故 （5）电机层楼底板高程机式中：机电机层楼底板高程：max 进水侧最高水位（m）； 安全超高，此泵取0.37m。 故 （6）水泵轴长L 所以不需加设中间轴承。（7）机房屋面大梁下缘高程 式中：机电机层楼底板高程： H机房高度（m）取5.2m。 4主要建筑物

24、设计4.1前池设计一般泵站进水池的宽度比引渠底宽大，因此需要在引渠和进水池之间设置连接段，即前池。其作用是为了保证水流在从引渠流向进水池的过程中能够平顺的扩散，为进水池提供良好的流态。前池分为正向进水前池和侧向进水前池两种类型。正向进水前池的水流与进水池流的方向一致，水流逐步扩散、流态平顺且形式简单、施工方便，应优先采用。侧向进水前池的水流则与进水池水流方向正交或斜交，易形成回流或旋涡，流态分布不均匀，应尽量避免采用，仅在地形条件比较狭窄、正向进水难以布置的情况下才考虑采用。本泵站采用正向进水前池。4.1.1前池尺寸的确定（1）前池扩散角前池扩散角是影响前池进水流态及其尺寸的主要因素，根据实际

25、工程经验，前池扩散角的取值一般为。本工程取。引渠末端宽度，进水流道总宽B=8.4m，故计算前池池长：取L=11m。4.1.2前池构造在泵站防渗排水设计时，常在前池的下面布置排水系统，即在前池底下铺设水平滤层（包括排水），并在前池中设排水孔。渗流由滤层搜集，再通过排水孔排至下游。前池底板为钢筋混凝土结构，厚75cm。一般情况下，非粘性土地基上的滤层为三层，黏性土地基上的为二层，滤层厚度可采用2030cm。本设计滤层由上至下设置为三层，第一层为碎石，厚20cm，第二层为瓜子片，厚10cm，第三层为中粗砂，厚10cm。4.2进水池设计所选立式轴流泵800ZLB-125,喇叭口直径1.0m，以此尺寸来

26、确定进水池各部分尺寸。进水池宽度B（单宽）B=2.4D=2.41=2.4m喇叭口悬空高度Z根据进水管内压力比较均匀与进口损失系数较小的要求：Z=（0.60.8）D，D=1m，取Z=0.7m后壁距的确定由于在喇叭口后面加建一堵墙能起到改变流态的作用，使得后壁距为0进水池长度L 式中：B进水池宽度（m）； h设计水位时进水池水深（m）； Q水泵额定流量（/s）； K秒换水系数，取K=35。则：4D=4m为满足检修门槽，泵房布置等要求，并由实际情况得，取L=5m。4.3出水结构的布置设计4.3.1出水池设计 （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

27、直径Dc 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Vc=1.52.5m/s 范围内选取。 根据上式计算结果结合实际情况，取Dc=0.9m。 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。式中：Vc出水管管口流速，g重力加速度，取g=9.81N/kg；并根据水泵出水管的安装情况。综合得，取Hs=0.4m 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，同时要满足泵站自引要求，取P=2.23m。 出水池池顶高程池

28、顶和池底高程池底 、出水池池顶高程池顶=max+h 超高 (m)式中，h 超高安全超高，泵站流量小于6，故取h 超高=0.89m；max出水池最高水位，2.61m；故 池顶=max +h 超高 =2.61+0.89=3.50m。 、出水池池底高程取与上游河底同高。即池底=-1.4m。 、出水池高度H池高=max-min =3.5（1.4）=4.9 m。 出水池宽度B 出水池宽度可按下式计算：B=(n-1)+n(Dc+2a)；式中： n出水管数目与引水间数目，n=3；隔墩厚度，取=0.5m；Dc出水管出口直径，Dc =1.2m；a出水管边缘至池壁或隔墩的距离。一般a=(0.51.0) Dc=(0

29、.51.0) 1.2=(0.61.2)m，取0.6m故 B=(n-1)+n(Dc+2a)= 8.2m 取与进水池同宽 8.4m。 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。因为出水池底高程与出水侧干渠底高程同高，为-1.4m，故不需设台坎。将出水池长度可按下式计算：式中：h 淹max出水管的最大淹没深度，m，此方案为2.61-2.03=0.58m； 试验系数；m台坎坡度，m=hp/Lp，此处无

30、坎，故m=0；当m=0时， =7；由实际情况得，取=4.5m 出水池与干渠的渐变段出水池通常比出水引河渠底宽，因此，需在两者之间设置一衔接段以实现平顺的过渡。根据试验资料和工程实际经验，收缩角取=50。渐变段长度可按下式计算：式中：B出水池池底宽度；b出水引河渠底宽度，为4.5m； 出水池收缩角；故 根据实际情况取3.5m4.3.2 出水管设计（1）出水管形式 该泵站属中型低扬程轴流泵站，为连接水泵出口及出水池，采用直管式出水管道，材料为铸铁，管道形状为圆形，直径不变，为900mm。 （2）尺寸大小 出水管长度为2m。水泵的工况点校核 5.1管路布置管路布置图见图5-1。 图5-1 管路布置图

31、5.2 管路阻力损失计算5.2.1 局部阻力参数确定 式中: S局 管路局部阻力参数（s2/m5）；d 管道内径（m）； 管路局部阻力系数。计算见表6-1。5.2.2 沿程阻力系数确定式中: S沿 管路沿程阻力参数（s2/m5）； n 管道粗糙系数，钢管n = 0.012；d 管道的内径（m）；L 出水管路的管道总长度，L=2m。计算见表5-1。部位dS局喇叭口进口0.1510000.0124530弯头段0.19000.0126560弯头段0.189000.02277拍门（开启60）1.510400.05873合计0.1066表5-1 局部阻力系数计算表 表5-2 沿程阻力系数计算ndLS沿0

32、.01290020.0052所以S=0.0052+0.1066=0.1118s2/m5工况点校核 式中：h 管路水头损失（m）；Q 流量（m3/s）；S 管路阻力参数总和（s2/m5）；Hr 水泵需要扬程（m）；H净 实际扬程（m）。 拦污栅左右两侧水位差，取0.15m。(1)水泵设计工况：0.1118水泵设计工况扬程计算表见5-3表5-3 设计运行工况下水泵扬程计算表Q（m3/s）1.61.82.02.22.4S（s2/m5）0.11180.11180.11180.11180.1118h(m)0.28620.36220.44720.54110.6440扬程H净1.051.051.051.05

33、1.05Hr1.58621.66221.74721.84111.9440将表5-3中的数据绘在800ZLB125 型轴流泵工作性能曲线上，得水泵装置的工况点: Q单设=2.05m3/s ，p=75%，H=1.8m。n=2，则Q总设=22.05=4.1 m3/s4m3/s，满足流量要求，且此时流量扬程处于高效区。轴功率： =则根据参考书水泵及水泵站表7-2选取K=1.1,故配套电机功率为：在设计运行工况下，电动机不超载，满足要求。水泵最高运行工况扬程计算表见表5-4。表5-4设计运行工况下水泵扬程计算表Q（m3/s）1.61.82.02.22.4S（s2/m5）0.11180.11180.111

34、80.11180.1118h(m)0.28620.36220.44720.54110.6440扬程H净2.512.512.512.512.51Hr2.94623.02223.10723.20113.3040将表5-4中的数据绘在800ZLB125型轴流泵工作性能曲线上，得水泵装置的工况点:Q单设=1.85m3/s ，p=82.5%，H=3.05m。轴功率： =则根据参考书水泵及水泵站表7-2选取K=1.1,故配套电机功率为：在最高运行工况下，电动机不超载，满足要求。附属设备选择及布置6.1 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。6

35、.2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。泵站的最大构件为电动机。6.3拦污清污设备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。7. 泵房稳定计算7.1防渗计算为保证泵房地基土壤的渗透稳定性，泵房要有足够的地下轮廓线长度。防渗计算取最大水位差情况，水位差组合为上游3.20 m，下游0.30m。7.1.1防渗长度计算 建筑物地下轮廓线是从

36、水流入渗点开始，沿建筑物地下不透水部分的轮廓，到渗流的逸出点为止。本设计中，在前池底部设置反滤层，并设冒水孔。反滤层由上至下分为3 层，分别是碎石（20cm），瓜子石（10cm），中砂（10cm）。出水池与泵房采取分建的建筑布置形式。墙后地下水位为随上游水位的变化而变化，防渗计算取最大水位差情况（即最高运行工况），上下游水位分别为3.2m、0.3m，则上下游水位差h=3.2-0.3=2.9m。地下轮廓线如图7-1所示图7-1 地下轮廓线防渗长度从1点为渗入点，以16点为渗出点开始计算起：L=0.49+0.3+0.15+0.4+0.57+5.9+0.57+0.4+0.2+0.4+0.5+11.2

37、+0.5+0.4+0.4=22.38m7.1.2防渗长度校核按站址处地址资料，泵房地基一下为粘土，前池下设反滤层，由表查得对应的渗径系数为C=23，取C=3。根据水工建筑物防渗长度最小值按下式计算: 为最小渗径长度；C为允许渗径系数；为渗透水头；因此由于L=22.38mL=8.7m，所以防渗长度满足要求。8.泵房稳定计算泵房稳定计算包括各种工况下的泵房稳定和泵房地基稳定，本工程计算完建期工况、设计运行工况和最高运行工况下的泵房稳定。该泵站的机台数为3台以及引水间一间，将整个站房作为计算单元。稳定计算包括完建期、运行期、校核期（最高运行工况）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

38、单元单孔进水池底板（两中墩中线间距离）。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8-1 所示。表8-1 泵房稳定计算水位组合表工况下游水位上游水位水头差完建期无水无水0设计工况1.562.611.05校核工况0.12.612.518.1完建期校核 （1）泵房自重自重包括站房底板、隔墩、后墙、水泵梁、电机梁、过墙梁均采用钢筋混凝土结构，机房墙体采用普通砖砌墙，窗户采用铝合金、水泵、电机、起重机等。站房底板垂直水流方向长度（所取单元计算长度）：8.41.610m。断面面积：0.67.50.40.420.40.40.52=4.9

39、8体积：4.989.2=45.816自重：45.81625=1145.4KN（）对底板中心的力矩：02、隔墩高度到电机层楼板下端为4.7m。 体积：40.38 自重：40.3825=1009.5KN（） 对地板中心矩：20.40.64.725（3.750.2）+（0.2+0.5）0.80.520.625（0.34+7.50.5）=234.576（）边墩体积：53.84 自重：53.8425=1346KN 对地板中心矩：312.768（）4、水泵梁（2个） 自重：0.30.42.4254=28.8KN（） 对底板中心的力矩：28.81.25=36（+）5、电机梁（2个） 自重： 对底板中心的力矩

40、：6、电机 电机质量： 自重： 对底板中心的力矩：7、水泵 水泵质量： 自重： 对底板中心的力矩：8、单梁起重机 起重机质量： 自重： 对底板中心的力矩：9、电机层楼板（两部分） 自重： 对底板中心的力矩： 10、电机梁盖板 体积： 自重： 对底板中心的力矩：11、泵房后墙 自重： 对底板中心的力矩：12、工作便桥 自重： 对底板中心的力矩：13、栏杆 自重： 对底板中心的力矩：14、机房墙体 体积：自重： 对底板中心的力矩：15、屋面板自重： 对底板中心的力矩：柱子自重：对底板的中心距：引水间胸腔自重：对底板中心距：18,、钢闸门自重：对底板中心距：19、拦污栅自重： 对底板中心的力矩：20

41、、外挂电动葫芦 电动葫芦质量： 自重： 对底板中心的力矩：墙后土压力 墙后无填土，所以无墙后土压力完建期稳定校核计算:将完建期泵房所受荷载汇总于表8-2。表8-2 泵房荷载汇总表名称垂直力(KN)水平力(KN)对底板中心的弯矩（KN.m）+-自重3638.9962254.0961026.991土压力0合计3638.99601227.105（+）抗滑稳定校核采用抗剪断公式：，滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以下土层接触面，摩擦系数。，所以一定符合地基稳定校核：地基应力验算： 基础底面不均匀系数：，查泵站设计规范表6.3.9，取=2.0。故结论：在完建期工况下，泵站满足整体稳定性要求。8.2设计

42、运行期稳定校核水位组合 下游水位1.56m； 上游水位：2.61m荷载计算（1）泵室内水重 对底板中心的力矩：（2）水平水压力水平水压力P=对底板中心的力矩：M2= kNm (+)（3）浮托力 泵房底板所承受的浮托力为： W=kN（） 对底板中心的力矩： M3=0（4）渗透压力计算上、下游水位：下 =1.65 m, 上= 2.61m 对底板中心矩： （5）水压力计算：P2=kN（）对底板中心的力矩： kNm ()运行期稳定校核表8-3 运行期泵房荷载汇总表垂直力（kN）水平力（kN）对底板中心的弯矩（kNm）名称+-自重3638.9961227.105水重1482.89 1038.023水压力

43、78.79 42.93 68.118 152.94浮托力2216.5 0渗透压力150.7926 520.79合计2905.386 5.86 416.53（1）抗滑稳定校核采用抗剪断公式：，滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以下土层接触面，f=0.3。=Kc=1.25（2）地基应力验算： 基础底面不均匀系数：=2.0。(3)抗浮稳定校核：当站身承受很大浮托力时，有可能抗浮失稳，应进行抗浮计算。抗浮稳定安全系数： 满足要求结论：在设计运行工况下，抗滑稳定，地基平均应力、不均匀系数、抗浮稳定均满足要求，泵站整体稳定。8.3最高运行工况稳定校核水位组合 下游水位：0.1m； 上游水位：2.61m荷载

44、计算（1）泵室内水重 对底板中心的力矩： （2）水平水压力水平水压力P=kN（）对底板中心的力矩：M2= kNm (+)（3）浮托力 泵房底板所承受的浮托力为： W=kN（） 对底板中心的力矩： M3=0（4）渗透压力计算 对底板中心距： M= （5）水压力计算： P2=kN（） 对底板中心的力矩： M3= kNm () 校核期稳定计算 表8-4 校核期泵房荷载汇总表垂直力（kN）水平力（kN）对底板中心的弯矩（kNm）名称+-自重3638.9961227.105水重751.464 526.0248水压力78.79 11.02512.1275152.94浮托力176.5880渗透压力360.6

45、98396.78合计2853.174 67.765 163.4877（1）抗滑稳定校核采用抗剪断公式：，滑动面取两齿墙之间地基土与齿墙底端以下土层接触面，f=0.3。=Kc=1.25（2）地基应力验算： 基础底面不均匀系数：=2.0。抗浮稳定校核：当站身承受很大浮托力时，有可能抗浮失稳，应进行抗浮计算。抗浮稳定安全系数： 满足要求结论：在最高运行工况下，抗滑稳定，地基平均应力、不均匀系数、抗浮稳定均满足要求，泵站整体稳定。 翼墙稳定计算根据实际情况泵站两端须设置连接建筑物，其组成部分有上、下游翼墙。连接建筑物的作用是：挡住两岸填土，保证河岸稳定，免受水流冲刷；前池岸边的翼墙有引导水流平顺的进入

46、进水池作用；控制站房侧向绕流，防止绕流引起的渗透变形。本工程下游翼墙采用扶壁式挡土墙，它包括直墙，底板和扶壁。主要利用底板上的填土重力维持稳定，并调整前趾长度使基地压力分布均匀。上游采用重力式挡土墙，靠自身的重力来维持稳定。9.1下游翼墙设计9.1.1下游翼墙尺寸拟定见下图9-1图9-1 下游翼墙断面图9.1.2 下游翼墙稳定校核 翼墙墙前水位即下游水位，取墙后水位高于墙前水位0.5m，竖向力以向下为正，水平力以向右为正，力矩以顺时针为正。则各工况的水位组合如表9-1 所示：表9-1 下游翼墙稳定计算水位组合工况墙前水位墙后水位完建期无水无水设计运行工况3.564.5 最高运行工况2.14.5

47、 完建期稳定校核 荷载计算自重计算表9-2 翼墙自重汇总表翼墙自重计算表部位体积计算公式重力(kN)至底板中心的距离(m)弯矩(kN.m)立板（0.5*0.7*0.4+0.4*5.3）*15.24843.84-0.9-739.47底板0.5*50*15.24933.4500扶壁1/2*3.2*5.3207.760.3776.87底板上土重5.3*3*3.2*44986.240.94487.62扶壁上土重1/2*5.3*3.2*0.3*5311.641.43445.65合计7282.933870.67 土压力计算墙后填土为粘壤土，具体性质参数如地质资料所示。按朗肯土压力计算在墙踵垂直面上的土压力

48、。土压力计算简图如图9-2所示。图9-2 完建期土压力计算简图1）计算主动土压力系数： 2）拉力区深度计算：3) 土压力： 4）对前趾底力矩： 荷载汇总表9-3 完建期荷载汇总表名称垂直力（kN）水平力（kN）对底板中心的弯矩(kNm)+-自重7282.93 3870.67土压力613.47590.98合计7282.93613.473279.69 完建期稳定校核滑动面为翼墙底板底面与土层的接触面。滑动面面积A=5.015.24=76.2m2，土壤内摩擦角，凝聚力 抗滑稳定计算公式： 基底压力计算公式： =满足要求。地基应力验算： 满足要求。基础底面不均匀系数：,满足要求。 设计运行期稳定校核（

49、1）荷载计算水重计算水重:弯矩:水压力计算弯矩:浮托力计算弯矩:渗透压力计算弯矩:土压力计算 墙后填土为黄色壤土或粘土夹砂姜，填土中有地下水，重度= 19.66 kN/m3，=20，C=20kPa，浮重度 = 9.86 kN/m3。 设计水位时地下水 =1.0m，则H2 =4.1m。 1）计算主动土压力系数： 2）拉力区深度计算：3) 土压力： 4）对底板中心的力矩： 水压力计算土压力：对底板中心的力矩： 荷载汇总表9-4 设计运行期荷载汇总表荷载名称垂直力(kN)水平力(kN) 对底板中心的弯矩(kN.m)+-自重7282.933870.67水重606.991092.58水压力1196.04

50、915.711068.331594.72浮托力373.760渗透压力186.88155.73土压力296.09合计7329.28587.691799.88 设计运行期稳定校核滑动面为翼墙底板底面与土层的接触面。滑动面面积A=5.015.24=76.2m2，土壤内摩擦角，凝聚力 抗滑稳定校核：=，满足要求。 地基应力验算：， 满足要求。基础底面不均匀系数：,满足要求。 抗浮稳定校核： 最高运行期稳定校核水位差与设计运行期相同 故计算步骤是一样的。因而也满足要求。9.1.3下游翼墙结构计算及配筋立板结构计算及配筋立板的结构计算同底板的计算方法一样。将立板分为底板顶向上1.5B范围内的部分（支承形式

51、可以视作为三边固支一边自由的双向板）和大于1.5B的部分（支承形式可以视作两端固支连续梁）。将其近似于看做三边固定，一边自由的双向板计算，查水工混凝土结构设计手册（中国水利水电出版社）表18-2(l)三边固定、一边自由的板承受三角形分布荷载的矩形板计算系数表将各系数汇总于表9-5。表9-5 承受三角形分布荷载的矩形板计算系数表（三边固定、一边自由的板）参数m0 xmxmym0 xm0y三角形荷载系数m-0.00890.00990.00960.0081-0.0237-0.0305 注： =1/6 ，计算跨度l 取自由边长度。（1）荷载计算完建期：从立板高程-1.4m处到底板顶高程2.0m处,墙后

52、土压力荷载为由0变化到20.12kPa的三角形荷载。故墙承受的三角形荷载。在三角形分布荷载下，板的特征弯矩如表9-6所示。表9-6特征弯矩汇总表参数m0 xmxmym0 xm0y三角形荷载系数m-0.00890.00990.00960.0081-0.0237-0.0305 弯矩M2=mql2-1.722.0331.2561.487-4.801-6.201设计运行期：H2=4.01m、 Z0= 2.91m。土压力：水压力：故地下水位以下的立板受的三角形荷载。在三角形荷载下，板的特征弯矩如表9-7所示。表9-7 特征弯矩汇总表参数m0 xmxmym0 xm0y三角形荷载系数m-0.00890.00

53、990.00960.0081-0.0237-0.0305 弯矩M2=mql2-3.2514.5544.0233.541-10.003-13.445 最高运行期：水位差与设计运行期相同，故计算与设计运行工况相同综合得各参数最大荷载出现在设计运行期，故配筋计算按设计运行期进行。（2）配筋计算在lx和l y方向分别取单位宽板条，按一般受弯构件计算钢筋用量。双向板跨中两个方向均需受力钢筋，钢筋是纵横交叉配置的。因lx方向弯矩较大，所以钢筋排在外层，l y方向弯矩较小，钢筋排在内层。 l x方向配筋计算 、迎水侧配筋：最大弯矩出现在设计运行期的跨中弯矩 ，满足要求。 按最小配筋率配筋，查表选12200m

54、m(As=565mm2)。 、迎土侧配筋：最大弯矩出现在设计运行期的支座负弯矩，满足要求。 按最小配筋率配筋，查表选12200mm(As=565mm2)。 l y方向配筋计算、迎水侧配筋：最大弯矩出现在设计运行期的跨中弯矩 ，满足要求。 按最小配筋率配筋，查表选12200mm(As=565mm2)。、迎土侧配筋：最大弯矩出现在设计运行期的支座负弯矩 ，满足要求。 按计算配筋，查表选12200mm(As=565mm2)。地下水位以上与地下水位以下配筋一样。前趾结构计算及配筋前趾按照悬臂板进行计算配筋，取单宽为一计算单元。（1）荷载计算完建期：即地基反力：前趾自重：故底板承受设计荷载值（向上）：设

55、计运行工况：即地基反力：前趾自重：水重：浮托力：渗透压力：q渗=设计荷载值（向上）：最高运行工况：与设计运行工况相同由以上计算可知，前趾的最危险时期是完建期工况，故前趾的配筋计算按照完建期计算配筋。（2）配筋计算前趾底部固定端受拉 ， ，满足要求。 按最小配筋率配筋，查表选14200mm(As=770mm2)钢筋。 底板结构计算及配筋底板计算同泵房底板，按三边固支，一边自由的双向板计算。取单宽为一计算单元。（1）荷载计算完建期：即地基反力：底板自重：土重：故底板承受设计荷载值（向下）：设计运行工况：即地基反力：底板自重：土重：浮托力：渗透压力：q渗=设计荷载值（向下）：最高运行工况：与设计运行

56、工况相同。由以上计算可知，底板的最危险时期是完建期工况，故底板的配筋计算按照完建期工况计算配置。（2）配筋计算查水工混凝土结构设计手册（中国水利水电出版社）表18-1(j)三边固定、一边自由的板承受均布荷载的矩形板计算系数表将各系数汇总于表10-10。表9-8 特征弯矩汇总表参数m0 xmxmym0 xm0y均荷载系数m-0.06280.0434 0.0315 0.0133 -0.0682 -0.0565弯矩M2=mql2-9.0236. 1124.3621.699-9.658-8.003因l x方向弯矩较大，所以钢筋排在外层，l y方向弯矩较小，钢筋排在内层。 l x方向配筋计算最大弯矩出现

57、在设计运行工况的支座负弯矩， ，满足要求。 按最小配筋率配筋，查表选14200mm(As=770mm2)。 l y方向配筋计算最大弯矩出现在设计运行工况的支座负弯矩， ，满足要求。 按最小配筋率配筋，查表选14200mm(As=770mm2)。扶壁结构计算及配筋 扶壁与立板形成共同作用的整体结构，可按“T”型截面的悬臂梁计算，以承受水平土压力和水压力的作用，“T”型截面的高度沿墙高变化，墙身自重及扶壁的宽度上的土柱重量，常忽略不计。因其作用产生的压力远小于水平力作用引起的弯矩，故可按受弯构件计算。 （1）土压力及水压计算：对扶壁底端的弯矩设计值：对扶壁底端的弯矩设计值：对扶壁底端的弯矩设计值：

58、(2) 配筋计算对1截面进行配筋计算 N/mm2 ，级钢筋确定翼缘计算宽度（按水工钢筋混凝土结构学表3-2）：翼缘实有宽度（3400mm）肋形梁,故取。鉴别“T”形梁所属情况： 属于第一种情况的“T”形梁（）按宽度为3400mm的单筋矩形截面计算：，满足要求。 按最小配筋率配筋，第一排 选用422（A s1520mm2），第二排 选用422（A s1520mm2），AS3040mm2 (在误差范围内)。对2截面进行配筋计算，确定翼缘计算宽度（按水工钢筋混凝土结构学表3-2）： 翼缘实有宽度（3400mm）肋形梁,故取。鉴别“T”形梁所属情况： 属于第一种情况的“T”形梁（）按宽度为3400mm

59、的单筋矩形截面计算：，满足适用要求。 按最小配筋率配筋，第一排 选用420（A s1256mm2），第二排 选用322（A s1140mm2），AS2396mm2 (在误差范围内)。对3截面进行配筋计算，确定翼缘计算宽度（按水工钢筋混凝土结构学表3-2）： 翼缘实有宽度（3400mm）肋形梁。鉴别“T”形梁所属情况： 属于第一种情况的“T”形梁（）按宽度为3400mm的单筋矩形截面计算：，满足适用要求。 按最小配筋率配筋，第一排 选用320（A s942mm2），第二排 选用320（A s942mm2），AS1884mm2。下游翼墙均采用斜降式翼墙，墙顶高程随其向上、下游延伸而逐渐降低，这种翼

60、墙工程量少，施工方便，但防渗效果校差。翼墙稳定计算工况包括完建期、设计运行期工况和校核期工况三种工况。9.2 上游翼墙 9.2.1设计资料墙顶高程为3.5m，河底高程为1.4m；墙体采用重力式结构，墙身用浆砌块石砌筑，砂浆标号为C10，盖顶砼为C10，底板砼标号为C15，墙后回填土为砂壤土，分层夯实，每层厚度不超过3040cm，每层土的夯实次数不少于3遍。回填土的内摩擦角，粘聚力c6kN/m2，湿重度kN/m3，浮重度。断面填土面水平，断面填土面倾斜。地基土的容许承载力为50kPa，不均匀系数允许值为1.5。翼墙断面的拟定重力式挡土墙断面的拟定最好根据经验，先将墙的背坡比和墙顶宽度定下来，经过