黃 勇，胥 慧

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

1 概 述

富錦市地處黑龍江省東北部三江平原腹地、松花江干流下游南岸。E131°25′-133°26′，N46°45′-47°45′-47°37′之間。錦西灌區(qū)位于富錦市西部，地理坐標(biāo)為E131°30′-132°37′，N46°48′-47°14′。錦西灌區(qū)渠首泵站設(shè)在灌區(qū)范圍內(nèi)松花江主流凹岸彎頂點(diǎn)偏下游段，所在松花江段地面開闊平緩，河道寬闊順直、平緩，主流靠岸邊較近，河岸地面高程在61.90-62.30m。以20世紀(jì)50、70年代1/5比例尺航測(cè)圖與2014年谷歌地圖為基本圖，對(duì)所在江段松花江河勢(shì)進(jìn)行套繪和對(duì)比分析，松花江該江段近60多年河岸基本沒有變化，河勢(shì)穩(wěn)定。

從工程地質(zhì)鉆探資料分析該河段地質(zhì)條件較好，渠首泵站建基面高程為48.80m，基礎(chǔ)主要座落于級(jí)配不良粗砂層中，地層穩(wěn)定，無不良地質(zhì)現(xiàn)象，地基抗滑穩(wěn)定性較好。灌區(qū)范圍內(nèi)地震基本烈度為Ⅵ度，近期無地震活動(dòng)紀(jì)錄，為區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。

錦西灌區(qū)以松花江為主要水源，以地下水為補(bǔ)充水源。地表水通過渠首集中提水泵站進(jìn)行農(nóng)田灌溉。渠首泵站設(shè)計(jì)流量65m3/s，泵站裝機(jī)7500kw，泵站等別為Ⅱ等、泵站規(guī)模為大(2)型，相應(yīng)主要建筑物攔污柵橋、泵房、進(jìn)水池、出水池等級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，防洪標(biāo)準(zhǔn)可取50a，校核標(biāo)準(zhǔn)200a，同時(shí)考慮防洪標(biāo)準(zhǔn)不低于所在松花江干流富錦西堤防洪標(biāo)準(zhǔn)，故本次設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)取為50a一遇洪水設(shè)計(jì)，200a一遇洪水校核[1-2]。

2 泵站布置原則

1)泵站的總體布置應(yīng)包括泵房，進(jìn)、出水建筑物，降壓站，工程管理用房，內(nèi)外交通、通信以及其他維護(hù)管理設(shè)施的布置。

2)泵房布置滿足機(jī)電設(shè)備布置、安裝、運(yùn)行和檢修要求。

3)泵站進(jìn)水池池采用正向進(jìn)水方式，底坡1∶4.0，進(jìn)水池容積遠(yuǎn)大于泵站設(shè)計(jì)流量的50倍，壓水池與泵房和出水涵洞緊密連接，尺寸滿足閘門安裝和檢修的要求，出水池與渠道底寬相同，漸變段的收縮角均<40°，滿足結(jié)構(gòu)布置要求。

4)滿足通風(fēng)、采暖、和采光要求，并符合防潮、防火、防噪聲、節(jié)能、勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生等技術(shù)規(guī)定。

5)對(duì)于建在重要堤防處的泵站，宜采用堤后式布置，泵房與堤防需留適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。

6)由河流取水的泵站，當(dāng)河道岸邊坡度較緩時(shí)，宜采用引水式布置。

3 泵站布置方案比較

結(jié)合錦西渠首泵站實(shí)際工程情況，針對(duì)泵房否直接參與擋水及與堤防的連接方式提出兩種布置方案，分別為防洪閘與泵房結(jié)合布置方案、防洪閘與泵房分離布置方案。

3.1 防洪閘結(jié)合布置方案

防洪閘與泵房結(jié)合布置方案主要由堤防交通、攔污柵、廠區(qū)交通、泵房、出水池、泵站廠區(qū)六部分組成。該方案詳細(xì)布置見圖3.1。

1)堤防交通：引渠后與泵站堤防交通段銜接，采用鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)滿足最大引水要求；閘墩上部采用4跨單跨10m的預(yù)制鋼筋混凝土交通橋與堤防連接，堤防交通段后與攔污柵段之間布置采用扶壁式擋土墻和鋼筋混凝土底板形式；后接攔污柵段。

2)攔污柵：該段設(shè)置8道通柵(采用清污抓斗)(寬×孔數(shù))4m×8；采用清淤抓斗清淤，同時(shí)為便于進(jìn)水池檢修，設(shè)置8扇檢修門與攔污柵同槽；閘底板高程56.50m；閘墩頂高程65.00m；攔污柵段后進(jìn)水池段以1:4.0底坡與廠區(qū)交通段連接，進(jìn)水池段采用扶壁式擋土墻和1m厚鋼筋混凝土底板鋪裝。堤防交通段堤后擋土墻頂高程65.00m，高出部分采用65.00m高堤防參與擋外江洪水。

3)廠區(qū)交通：攔污柵段后設(shè)置進(jìn)水池與泵房前廠區(qū)交通段連接，進(jìn)水池布置采用扶壁式擋土墻和鋼筋混凝土底板型式；進(jìn)水池斜坡段長24.68m(水平長度)，泵房閘室段設(shè)6扇攔污柵(兼做檢修門槽使用)，攔污柵尺寸為5m(高)×5m(寬)；閘門設(shè)置6道液壓工作閘門，工作門閘孔尺寸為4m(高)×5m(寬)。閘底板高程50.30m；閘墩頂高程67.10m。

4)泵房：泵房基礎(chǔ)采用塊基型，泵房安裝間高程64.50m，泵房長65.98m，寬25.2m，泵房?jī)?nèi)從上至下分別為：電機(jī)層、水泵層、吸水池層，泵房?jī)?nèi)安裝6臺(tái)1800ZLB12.4-7.3型立式混流泵，進(jìn)口采用肘型進(jìn)水流道，主廠房?jī)?nèi)水泵呈“一”字型布置，單機(jī)功率1250kW，總功率7500kW，水泵中心間距9.0m，機(jī)組進(jìn)口底板高程50.30m；主廠房?jī)?nèi)設(shè)電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)1臺(tái)，副廠房位于主廠房的下游側(cè)，副廠房寬度11.0m，副廠房?jī)?yōu)化為單層布置，主要電氣設(shè)備布置于主廠房電機(jī)層和副廠房?jī)?nèi)。水泵出口后接出水池。

5)出水池：水泵出口采用駝峰式出水流道，后接出水池。泵站出水池溢流段長10m；寬53.70 m，出水池與干渠銜接漸變段長60m。

6)泵站廠區(qū)：泵站廠區(qū)高程64.30m，廠區(qū)內(nèi)交通通過堤防交通兩側(cè)堤防與廠區(qū)交通段連接，不再單獨(dú)設(shè)置進(jìn)場(chǎng)交通，為便于運(yùn)行管理廠區(qū)設(shè)置道路(位于出水池連接段)與總干渠渠頂?shù)缆愤B接，道路路面高程64.30m-66.60m，路面寬5.0m。

圖1 防洪閘結(jié)合方案縱剖面圖

3.2 防洪閘分離布置方案

防洪閘與泵房結(jié)合布置方案主要由防洪閘、攔污柵段、泵房進(jìn)口段、泵房、出水池、泵站廠區(qū)六部分組成。該方案詳細(xì)布置見圖2。

1)防洪閘：引渠后與泵站防洪閘銜接，防洪閘兩側(cè)與富錦西堤結(jié)合布置，閘墩上部設(shè)置交通橋與堤防交通連接；防洪閘閘孔尺寸(寬×高×孔數(shù))8m×5m×4，閘后接攔污柵前連接段。

2)攔污柵：防洪閘與攔污柵段之間布置采用扶壁式擋土墻和0.5m厚鋼筋混凝土底板鋪裝；該段設(shè)置8道通柵(采用清污抓斗)(寬×孔數(shù))4m×8；采用清淤抓斗清淤，閘底板高程56.50m，閘墩頂高程65.00m，攔污柵段后進(jìn)水池底板以1:4.0底坡與廠區(qū)交通段連接，進(jìn)水池段采用扶壁式擋土墻和1m厚鋼筋混凝土底板鋪裝。

3)泵房進(jìn)口：攔污柵段后進(jìn)水池與泵房前閘室段連接，進(jìn)水池布置采用扶壁式擋土墻和鋼筋混凝土底板形式；進(jìn)水池斜坡段長24.68m(水平長度)，泵房閘室段設(shè)6扇攔污柵，攔污柵尺寸為5m(高)×5m(寬)；閘門設(shè)置6道檢修閘門，閘孔尺寸為4m(高)×5m(寬)；閘底板高程50.30m， 閘墩頂高程65.00m。

4)泵房：泵房基礎(chǔ)采用塊基型，泵房安裝間高程64.50m，泵房長65.98m，寬25.2m，泵房?jī)?nèi)從上至下分別為：電機(jī)層、水泵層、吸水池層，泵房?jī)?nèi)安裝6臺(tái)1800ZLB12.4-7.3型立式混流泵，進(jìn)口采用肘型進(jìn)水流道，主廠房?jī)?nèi)水泵呈“一”字型布置，單機(jī)功率1250kW，總功率7500kW，水泵中心間距9.0m，機(jī)組進(jìn)口底板高程50.30m；主廠房?jī)?nèi)設(shè)電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)1臺(tái)，副廠房位于主廠房的下游側(cè)，副廠房寬度11.0m，副廠房?jī)?yōu)化為單層布置，主要電氣設(shè)備布置于主廠房電機(jī)層和副廠房?jī)?nèi)；水泵出口后接出水池。

5)出水池：水泵出口采用駝峰式出水流道，后接出水池。泵站出水池溢流段長10m；寬53.70 m，出水池與干渠銜接漸變段長60m。

6)泵站廠區(qū)：廠區(qū)設(shè)置交通與錦西堤防連接，路面寬5.0m，縱坡5%；堤后廠內(nèi)高程64.30m；廠內(nèi)橫向交通布置于攔污柵段閘墩頂部，橋?qū)?.5m，同時(shí)泵房出口處設(shè)計(jì)4.0m寬檢修平臺(tái)；為便于運(yùn)行管理廠區(qū)設(shè)置連接道路與總干渠渠頂?shù)缆愤B接。

3.3 綜合比較兩種方案

1)布置形式比較

防洪閘與泵房結(jié)合布置：主要優(yōu)點(diǎn)是通過堤防交通段與泵站廠區(qū)分離布置，泵房主體施工不受松花江洪水期影響，為泵房主體施工保證了時(shí)間，泵房管理范圍與堤防分離，利于泵站獨(dú)立運(yùn)行管理和維護(hù)。缺點(diǎn)在于堤防交通段無閘門控制泵房前淤積情況將較嚴(yán)重，由于泵站運(yùn)行需要堤防交通與泵房交通銜接，造成堤防交通段布置與泵房距離加大、投資增加，因防洪閘與泵房結(jié)合布置，在洪水期間洪水引入堤后，造成防洪閘前段均處于洪水影響中，如出現(xiàn)安全隱患、抗洪搶險(xiǎn)難度增大；同時(shí)非運(yùn)行期間冬季江水位較低，灘地處水面均結(jié)成冰，冰凍問題對(duì)堤防交通段、攔污柵段擋墻、攔污柵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定影響較大，當(dāng)泵站發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)無閘門擋水。

防洪閘與泵房分離布置：主要優(yōu)點(diǎn)是通過防洪閘與泵房主體分離布置，防洪閘布置于堤防處，大幅減少了泵房前池淤積量，同時(shí)泵房主體施工不受松花江洪水期影響，為泵房主體施工保證了時(shí)間，同時(shí)降低了泵房本身的防洪壓力，泵房管理范圍與堤防分離，利于泵站獨(dú)立運(yùn)行管理和維護(hù)。防洪閘后和泵房前連接段擋墻高度降低至65.00m與廠區(qū)高度相同，既降低了混凝土和鋼筋用量，又利于擋土墻穩(wěn)定。缺點(diǎn)是冬季期間防洪閘閘門需采取人工清冰措施。

2)施工工期比較

以上兩個(gè)方案施工總工期一樣；防洪閘分離布置方案與防洪閘結(jié)合布置方案圍堰都只需經(jīng)歷秋汛或春汛，泵站主體施工度汛可在堤防保護(hù)下施工，兩個(gè)方案度汛難度基本相當(dāng)。

3)投資比較

在進(jìn)行布置型式及施工工期比較結(jié)果基礎(chǔ)上，匯總兩種布置方案工程量及投資，其結(jié)果見表3。

表1 防洪閘結(jié)合方案主要工程量及投資表

圖2 防洪閘分離方案縱剖面圖

表2 防洪閘分離方案主要工程量及投資表

表3 兩種方案投資對(duì)比表

表3中防洪閘結(jié)合方案較防洪閘分離方案總投資多111.1萬元，其中兩種方案圍堰、防滲及基坑排水投資基本相當(dāng)。

綜上所述，防洪閘與堤身結(jié)合布置、泵房主體堤后式布置，外部交通與泵站廠區(qū)各自獨(dú)立，更便于運(yùn)行管理，保證了泵房部位施工、運(yùn)行管理和維護(hù)，并且不受外江水位影響，防洪閘解決了泵房前池因松花江洪水的淤積影響，同時(shí)解決了泵房擋高水位對(duì)泵房結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響，大幅降低了泵房主體的防洪壓力。通過渠首泵站總體布置型式、施工工期以及投資比選，總體上防洪閘與泵房分離布置優(yōu)于防洪閘與泵房結(jié)合布置方案，最終確定防洪閘與泵房分離布置作為選定方案。

4 結(jié) 語

松花江沿岸灌溉泵站較多，布置形式多數(shù)采用岸邊式布置，缺少機(jī)組功率較大、建在重要堤防的引水式布置形式灌溉站，文章結(jié)合防洪閘與泵房位置關(guān)系，提出兩種布置方案，進(jìn)一步比較兩種方案的布置型式優(yōu)缺點(diǎn)、施工工期以及投資，對(duì)于擬建在松花江沿岸泵站布置形式提供可參考的優(yōu)化方案。

綜上所述，錦西渠首泵站布置形式比選過程是一個(gè)比較全面、完整的方案論證，這些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值得在以后其他類似工程中借鑒。