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潛水泵在河道范圍內(nèi)建設(shè)泵站中的應(yīng)用
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潛水泵在河道范圍內(nèi)建設(shè)泵站中的應(yīng)用 摘要:通過對(duì)傳統(tǒng)泵型和潛水泵在河道范圍內(nèi)建設(shè)取水泵站的比較,表明潛水泵站具有工程造價(jià)低、安裝與運(yùn)行維護(hù)簡單、管理方便、占用河道過流面小等優(yōu)點(diǎn),對(duì)類似工程具有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞:河道范圍 潛水泵 自動(dòng)耦合裝置 矩形井筒結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu) 1 工程概況 鼎湖區(qū)永安自來水廠取水泵站位于西江下游的肇慶市景豐聯(lián)圍赤頂段,樁號(hào)30+250處的西江河灘地上,泵站處的堤頂高程為12.914m,河灘地面高程為7.30m;泵站距離堤腳邊30m,距離取水頭部入水口46m。泵站下部采用鋼筋混凝土矩形井筒結(jié)構(gòu),地上部分采用開敞式框架結(jié)構(gòu),泵站安裝三臺(tái)潛水泵,日供水量為6萬m3/d,泵型為400WQ1500-22-132,單機(jī)流量為1500m3/h,揚(yáng)程為22m。三臺(tái)潛水泵的出水口各自單獨(dú)通過閘閥與一條DN800輸水管相連,輸水管沿外坡堤向下游鋪設(shè),在樁號(hào)31+665處采用虹吸管的形式穿過堤圍,將水輸送至水廠作凈化處理。 2 水文、地質(zhì)情況 2.1 水文 根據(jù)西江高要水文站多年實(shí)測資料統(tǒng)計(jì),西江多年平均流量為7010m3/s,歷年平均最大流量為10300m3/d,最小流量為3390m3/d;西江水位的變化與徑流量的變化相一致,泵站處多年平均水位為2.2m(珠基,下同),最高年平均水位為3.33m,最低平均水位為1.32m,歷年最低水位-0.45m, 歷年最高水位12.55m,大部分年份的最高水位與最低水位之差都超過10m,水位變化比較大。 2.1 地質(zhì) ① 表土:厚0.4~0.5m,灰黃色,以粉質(zhì)沙土為主,松散。 ② 粘土:以黃色、深黃色為主,硬塑,粘性好,具韌性,分布連續(xù),厚度7~8m,地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=210 kpa。 ③ 粉質(zhì)粘土:以黃色為主,含少量細(xì)沙,濕潤,飽和,粘性較好,可塑狀態(tài),中等壓縮性,厚度9~10m,地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=200 kpa。 3 泵房形式的選擇 由于泵站處的水位變化較大,泵房內(nèi)機(jī)組臺(tái)數(shù)不多,從地質(zhì)條件和泵站所處的位置上考慮,本工程設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案。 3.1 方案一 采用圓形干室型泵房 為了保證泵站在汛期能夠安全運(yùn)行和設(shè)備的正常維修、更換,同時(shí)考慮到泵站是建在河道內(nèi),在水位高于7.0m時(shí),會(huì)對(duì)西江的行洪產(chǎn)生影響,故采用圓形干室型泵房,可使水流平順。設(shè)計(jì)泵房內(nèi)徑10m,地下部分壁厚800mm,地上部分壁厚500mm,泵房內(nèi)地面高程為-2.0m,底板厚2m。泵房內(nèi)安裝三臺(tái)離心泵,單機(jī)流量Q=1350m3/h,內(nèi)設(shè)樓梯、吸水井、集水井和照明、通風(fēng)、排水等設(shè)備,泵房在高程13.8m處通過寬3m的棧橋與堤圍相連。本方案工程總投資達(dá)226萬元。 本方案是目前較常見的一種取水泵房,有著比較成熟的操作、管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平,但由于整個(gè)泵房要承受水位變幅達(dá)13m,需要通過加大泵房筒壁和底板的厚度以增加自重,來解決泵房的抗浮問題,從而增加了基礎(chǔ)的開挖深度,加大了施工難度,延長了施工工期,增加了泵房的投資。 3.2方案二 采用潛水泵房 根據(jù)實(shí)際情況,泵房立面分上、中、下三部分,總高為10.2m(不包括泵房下部)。利用潛水泵潛入水中運(yùn)行的特點(diǎn),泵房下部建成鋼筋混凝土矩形井筒結(jié)構(gòu),露出地面0.4m,外形尺寸為9.1m×4.0m,筒壁及底板厚度均為0.5m,井筒內(nèi)板高程為-1.5m;中部為混凝土框架;上部為檢修操作間以及與堤圍相連的棧橋,棧橋高程13.0m,寬3.0m,檢修操作間凈高5.0m。此時(shí)的泵房下部結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)吸水池。池內(nèi)安裝潛水泵基礎(chǔ)三個(gè),潛水泵均可通過自動(dòng)耦合裝置與泵基相連。本方案工程總投資達(dá)135萬元。 本方案與方案一相比,其泵房平面尺寸大為減少,結(jié)構(gòu)簡單,土建工程量少,可縮短工期,泵房不存在抗浮問題;同時(shí)本方案基本上不影響西江河的行洪,即基本上不減少河道的過流斷面,因此,工程項(xiàng)目在報(bào)批時(shí),容易獲得水行政主管部門的同意。因此,本工程采用潛水泵方案。 4 采用潛水泵站的優(yōu)越性 (1)節(jié)省工程投資、項(xiàng)目審批容易。近年來,在河道范圍內(nèi)建設(shè)取水泵站,已較多地采用潛水泵替代原常用的干室水泵。潛水泵的基建投資少,合理布置的潛水泵站可節(jié)省基建投資35%左右,同時(shí)可節(jié)約泵站占地面積。潛水泵站的地面以上部分結(jié)構(gòu)簡單,地面至最高水位之間采用架空的框架結(jié)構(gòu)時(shí),其阻水面積很小,基本上不會(huì)影響河道的行洪,在報(bào)批水行政部門時(shí),容易獲得其批準(zhǔn)。 (2)安裝拆卸、維修保養(yǎng)方便。潛水泵站使用的潛水泵是機(jī)電一體化產(chǎn)品,且均在水中運(yùn)行,具有結(jié)構(gòu)緊湊,相對(duì)體積小,重量輕,節(jié)約資材;采用自動(dòng)耦合式安裝時(shí),可以很方便地對(duì)其進(jìn)行安裝和拆卸;其主要特點(diǎn)是:水泵安裝時(shí),在重力作用下,潛水泵沿著導(dǎo)管滑至出水管座,耦合架和出水管座配合斜面楔緊,泵和出水管座密封面緊密貼合,完成自動(dòng)耦合安裝。拆卸時(shí),只需將水泵吊起,水泵就可自動(dòng)與出水管座分離。水泵的安裝和拆卸不受河流水位變化的影響。 (3)改善運(yùn)行條件、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。潛水泵在水下工作和輔機(jī)少的特點(diǎn),使其排放的熱量和噪音少,因面改善了廠房和控制室的溫度、通風(fēng)和采光條件;機(jī)組開停機(jī)操作和保護(hù)在為簡單,有利于對(duì)泵站實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制,減輕了工人操作管理的強(qiáng)度。 (4)縮短施工周期,加快施工進(jìn)度。潛水泵為整體結(jié)構(gòu),并采用自動(dòng)耦合裝置,現(xiàn)場安裝方便、快捷;同時(shí),潛水泵結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積少,水工結(jié)構(gòu)簡單,可以縮短施工周期,加快施工進(jìn)度;可以在非汛期將工程施工完畢,避開水行政部門要求在汛期不準(zhǔn)在河道范圍內(nèi)施工的有關(guān)規(guī)定,以免影響工程進(jìn)度。 5 結(jié) 語 在河道范圍內(nèi)建設(shè)取水泵站,利用潛水泵自耦安裝與水下運(yùn)行的特點(diǎn),是適應(yīng)取水水位變幅較大的新型取水方式。與采用傳統(tǒng)泵型的干室泵房相比,可有效地降低工程量和投資,具有結(jié)構(gòu)簡單,安裝管理方便,占用河道過流斷面小等優(yōu)點(diǎn),對(duì)在河道范圍內(nèi)建設(shè)取水泵站的類似工程具有一定的借鑒意義。
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