泵站设计—以荆门市屈家岭高虎泵站新建工程为例

泵站设计—以荆门市屈家岭高虎泵站新建工程为例

霍显威,李伶俐,谢宇

（荆门市水利勘察设计院）

1、兴建缘由

屈家岭管理区位于湖北省中心地带，江汉平原北部、大洪山南麓，与京山县、钟祥市、天门市接壤。屈家岭管理区经济开发区现状防洪靠高湖河和石龙干渠排除洪水，内部排涝通过经济开发区内现有3座排涝泵站将内部雨水排入高湖河。近几年由于石龙干渠行洪不畅，排洪能力不足，给屈家岭带来了严重的经济损失。高湖河排区大部涝水为经济开发区，通过对整个排区综合分析，水利局提出在高湖河下游新建一座排涝泵站，重点解决屈家岭开发区的排涝问题，提高整个排区的排水标准。经政府研究决定，拟实施高虎泵站的建设。

2、设计资料

高虎泵站位于屈家岭高湖河与青木垱交汇口，为解决屈家岭开发区内涝问题，拟在高湖河出口新建高虎泵站。新建的高虎泵站承雨面积为33.24km2，设计流量为20.00m3/s，装机5×280kW，将高湖河涝水通过调蓄后外排至青木垱河入汉北河。

3、水文气象及工程地质

屈家岭管理区属亚热带季风气候，温暖多雨，多年平均气温16.2℃，多年平均降雨量1140.2mm，平均降雨日为119.8天，主要集中在5～8月份。排区十年一遇1日和3日暴雨特征值分别为186.5mm 和230.8mm。工程地处汉江掩埋二级阶地。区内地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。

4、工程任务和规模

工程任务及主要建设内容

本工程主要任务为通过新建高虎泵站提高排区的排涝能力，使城市排涝区达到十年一遇1日暴雨1日排完，农田排涝区达到十年一遇3日暴雨5日排至作物耐淹深度的设计排涝标准。

高虎泵站及配套建筑物全部为新建，包括：进水渠、拦污栅、前池、泵房、电气副厂房、管理房、出水管道、真空破坏阀室、出水池、出水渠道和自排闸、连通闸、连通渠道、南湖围堤。以及附属设备、辅助设备和电气设备配置、金属结构安装等。3.2 工程规模

按照《治涝标准》（SL723-2016）中关于城市和农田治涝标准的规定：由于排区内已建成开发区面积为12.9km2，占排区总面积比例达38.8%，排区流量分别计算后进行叠加。通过排涝规模复核，设计排涝流量(20.00m3/s)能满足排区排涝要求。

5、工程等别及标准

高虎泵站设计总排涝流量为20.00m3/s，装机5台(5×280kW），装机总功率为1400kW，为堤后式泵站，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)及《泵站设计规范》（GB50265-2010），该泵站属于Ⅲ等中型工程。

6、工程总体布置

经过比选，确定自排闸设在高湖河0+690桩号处，泵站设在高湖河0+615桩号左堤上，连通闸设在高湖河0+990桩号左堤上。

经比选，确定泵站采用堤后虹吸式布置方案：即开敝式进水、单管爬堤、真空破坏阀断流、蝶阀及拍门防洪的虹吸式出水流道方式。

7、机电及金属结构

水力机械及辅助设备根据规划成果，经多方案比较论证，选用5台1200QZB-125型潜水轴流泵并配套280kW潜水电泵专用电机作为泵站主机组。泵站采用开敝式进水、单管穿堤、真空破坏阀断流、蝶阀防洪的虹吸式出水的进出水流道方式。主厂房选用LX-10电动单梁悬挂式起重机，设置排水系统、水力监测系统、抽真空系统、真空破坏阀、通风采暖系统、机修设备等必要的辅助设备，并对辅助设备进行选型。对主机组及辅助设备进行合理布置。

8、 电气设备

泵站负荷等级为三级，总装机5×280kW，主电机电压等级为0.40kV，接入电力系统电压等级为10kV，供电线路一回路。泵站主接线10kV 和0.40kV 侧均采用单母线不分段的接线方式。10kV 变配电设备采用微机保护装置、主机组采用软起动器、无功补偿采用全自动无功补偿装置。对10kV 变电设施、高低压配电柜、无功补偿装置、直流电源装置、电力电缆和控制电缆进行选型。对电气设备消防设施、通信设施、照明系统、防雷接地系统进行设计；设置泵站集中监控系统、全站视频监视系统和泵站管理信息化系统。对全站电气设备进行布置。

9、金属结构

高虎泵站设有5台水泵，金属结构主要包括站前拦污栅及清污机，出水钢管、自排闸闸门及启闭机，连通闸闸门及启闭机等。

10、工程施工

本地区属亚热带季风气候，具有四季分明，多年平均气温16.2℃，无霜期260天，暴雨主要集中在5～8月，雨量均占全年的70%以上，枯水期一般在当年10月至次年4月。

评价高虎泵站新建工程对环境影响的主要内容包括：在①水质、②环境空气质量、③土地资源、④人群健康、⑤水土流失、⑥其它等方面的影响。区域环境空气质量、声学环境质量达到国家标准。

高虎泵站的新建工程的实施，恢复了排区的排涝标准，避免了洪涝灾害对自然环境、生态环境的破坏，促进了区域环境建设。

11、水土保持

高虎泵站新建工程水土保持方案对工程建设的施工活动可能造成的水土流失的施工项目、流失面积、流失量及危害性进行了预测分析，测算了工程建设加速侵蚀的面积和可能增加的水土流失量，明确了建设方的防治责任范围，提出了工程防治责任的水土流失防治原则和防治措施、实施进度计划和所需投资。

12、节能评价

工程施工期总能耗约 123.90t 标准煤，其中土方开挖工程、土石填筑工程和混凝土工程施工占施工期能耗总量的比例分别为61.51%、16.88%和 12.87%，因此，做好这三项工程，尤其是土方开挖工程施工设备的选型及其配套，降低其能耗是本工程施工期节能降耗的关键。

工程运行期每年能耗约 77t 标准煤，其中水力机械设备能耗占比约73.42%，因此，选择合理的水泵电机组，并做好平时的运行管理，是本工程运行期节能降耗的关键。

13、工程管理

界定高虎泵站工程属纯公益性事业性水管单位。严格定岗定编，规范财政支付，其编制内在职人员经费和公用经费等基本支出，由市级财政负担。工程日常维修养护经费支出按管理体制在同级水利工程具备养护岁修资金中列支，其经费数额由财政局会同水利局依据《水利工程维修金额标准》确定。工程新建纳入基本建设投资计划。

14、工程量及投资概算

工程主要建筑工程量：土方开挖15.02万m3，土方回填7.22万m3，渠道清淤7190m3，粉喷桩1.13万m，混凝土1.17万m3，砂石垫层4120 m3，浆砌石9433 m3，钢筋制安628t。

主要材料总用量总工时：水泥6914t，砂1.15万m3，碎石1.42万m3，块石9956m3，汽油11.0t，柴油247.1t，钢筋673.4t，总工时为45.66万工时。

工程总投资4998.59万元，其中，建筑工程2407.69万元，机电设备及安装工程665.88万元，金属结构设备安装工程376.83万元，临时工程181.74万元，独立费用630.49万元，基本预备费213.13万元。水土保持工程投资65.29万元，环境保护工程投资39.89万元，征地移民补偿费176.15万元，专项输电线路及变电设备工程241.50万元。

单列项目：南湖围堤工程1029.66万元。

15、经济评价

项目实施后，在其经济分析计算期内，经济内部收益率 EIRR 为9.54%，大于社会折现率 is=8%；经济净现值 ENPV=846.07万元，大于0；经济效益费用比 EBCR=1.14，大于1。计算结果表明，工程的各项经济评价指标均优于国家规定的评价标准，项目在经济上是可行的。

敏感性分析表明，在投资增加10%及效益减少10%的情况下，国民经济评价指标仍满足要求，因此本工程具有一定的抗风险能力。

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