斗门电排站重建工程设计方案简介

盛奇峰

(抚州市水电勘测设计院设计室，江西 抚州 344000)

1 工程现状

斗门电排站位于抚河中洲圩桩号K6+683 处，建于1972 年，具有排涝、自排和灌溉作用。现状设有10 台水泵，单机容量55kW，总装机容量550kW，设计排水流量5.5m3/s。穿堤涵管结构型式为钢筋混凝土箱涵，共1 孔。堤外防洪闸底板高程为13.50m，采用钢筋混凝土防洪闸门[1]。

斗门电排站由于建设年代较早，建设标准低，运行时间长，加之经费的严重缺乏，工程失修、设备老化，超期服役或带病运行问题相当严重。泵站故障多、能耗高、效率低，并存在诸多安全隐患，根据现场查勘，泵站存在的问题如下：

1)泵主建筑物混凝土强度偏低，部分混凝土构件老化剥蚀。

2)水泵主要部件，叶轮等过流部件气蚀、磨损严重，泵轴间隙大，不能安全运行。

3)电机绝缘老化严重，机械损坏严重，碳刷磨损、铁芯松驰。

4)主开关柜、继电保护系统、测量仪表等多数属淘汰产品，安全性能差。

5)闸门止水损坏，锈蚀严重，启闭设备失灵。

6)泵站机组设备、金属结构、主要电气设备等性能，土建工程结构安全均达不到要求，不能保障泵站安全运行。

2 设计排涝流量

斗门电排站涝区设计涝水量为250.3×104m3，根据调查，陆面面积2.4km2，鱼池、河沟面积0.6km2，水稻面积6.04km2。根据圩区内地形、地势条件，不设置专门的调蓄区，利用现有的排水沟渠、池塘的面积为涝水滞蓄区自然蓄涝，总蓄水量(包括田间蓄水)为66.2×104m3，按日开机22h 计，采用平均排除法计算，求得10a一遇3d暴雨3d排至农作物耐淹水深50mm 的排涝标准下排涝站总设计电排流量为7.75 m3/s。

现有电排装机排涝流量为5.5 m3/s，改造后为7.75m3/s，需增加排涝流量2.25m3/s。故建议斗门电排站拆除重建，在维持现有排涝布局基础上，增加排水规模，使其达到设计排涝标准要求。

3 泵站主要参数及机组设备选型

3.1 泵站水文参数

根据水文专业提供的资料，多门电排站拆除重建后的主要水文参数，泵站水文参数表，见表1。

从表1中可以看到，泵站设计排涝流量为7.75m3/s，较原设计规模增加较多，现有泵站规模满足不了排涝需要，如按原泵站选型，需增加5台20ZLB 型水泵，现场无法安装及布置，故拟结合本次拆除重建，对泵站机组方案进行重新选型，以适应新农村水利建设需要[2]。

表1 泵站水文参数表

3.2 机组设备选型

根据电排站的扬程、流量情况，适合的泵型主要有立式轴流泵和潜水轴流泵，立式潜水泵方案是机电一体化产品，结构紧凑，噪音低。但是由于电机置于流道内，出水管垂直于井筒，由此产生的水力损失较大，长期运行必将增加运行费用，同时潜水泵现场维护困难，相反立式轴流泵现场检修、维护简单。考虑到泵站地处农村，为了方便管理和维护，电排站基本选定立式轴流泵。泵站各方案主要技术经济指标比较表，见表2。

表2 泵站各方案主要技术经济指标比较表

续表2 泵站各方案主要技术经济指标比较表

从表2 可以看到方案1是采用现有泵型进行选型方案，由于单机流量小，如采用原机型，泵站需安装12台500ZLB水泵机组，其设备投资和土建工程量均有所增加，且台数太多，也增加了运行维护的管理难度和工作强度，所以本阶段不考虑采用方案1的原机组机型。

以下对700ZLB、900ZLB 两种泵型从技术经济、工程现状适应性等方面进行机型和台数比较，具体比较如下：

1)方案2采用700ZLB-125A 泵型，装机台数5 台，比方案3900ZLB-85水泵多1台机组，由于方案3水泵叶轮直径和电机功率较大，设备重量较方案3增加，造成设备投资增加；在土建投资方面，由于方案3泵房宽度、高度及开挖深度都比方案3增加，虽然长度略有减少，但总体工程量还是有所增加，所以方案3土建投资较方案2增加17.5 万元，综合造价增加35.5 万元。

2)在机组台数上，2个方案分别为5台和4台，从工程现状看，缺少具有调蓄容积的水塘等设施，装机台数不宜太少，方案2能更好的适合现状排涝运行要求。综上所述，本阶段选定采用5 台700ZLB-125A 水泵方案，配套电机功率132kW[3]。

4 电排站重建工程布置

斗门电排站主要由进水渠、拦污检修进水闸、前池、提灌站、泵房、压力水箱、控制闸、穿堤箱涵、防洪闸、消力池及出水渠等部分组成[4]。

本次仅拆除泵房和控制闸，增设拦污检修进水闸。

进水渠渠底高程31.90m，底宽5.50-8.20m，两侧现浇C20 混凝土挡土墙，采用干砌石400mm 厚护底。

拦污检修进水闸采用开敞式钢筋混凝土整体结构，闸室段长6.0m，闸底高程31.90m，共设2 孔，每孔净宽3.50m，边墩厚0.8m，中墩厚1.10m，闸墩顶高程36.00m。检修闸检修闸门、拦污栅各一道。闸墩上部设电动葫芦及启闭机房。

前池采用正向进水方式，为两侧混凝土挡土墙和C25 钢筋混凝土底板分离式结构。底板高程31.90-30.90m，净宽8.20-15.00m，长20.00m。前池底板设有排水孔，排水孔采用梅花形布置，间距2.0×2.0m，排水孔下设土工布和反滤层。

前池右岸设置一提灌站，站房尺寸为5.0m(长)×5.0m(宽)。当夏季内灌溉用水不满足要求时，从外抚河通过自排箱涵倒灌进入泵站前池，通过提灌站，进入灌溉渠道。

泵房为堤后式地面厂房，横水流方向宽度亦为15.90m，顺水流方向长7.58。泵房边墩厚0.6m，底板厚度为0.8m。内装有装机5 台，机组为700ZLB-125A 型立式轴流泵，配套5 台单机容量132kw 的YX3-355ML-8 型异步电动机。5 台机组一字并排布置，机组间距3.0m。机组中心线距上游排架柱内边线4.0m，距下游排架柱内边线2.30m。

水泵层高程为33.00m，电机层高程为36.00m。泵房底板顶面高程为30.50m，水轮机叶轮中心线高程为32.18m。立式轴流泵采用喇叭口进水方式，水泵出口接压力水箱经出水涵管排至外河。

为了方便机组安装、检修设备，设一长度为5.0m 的安装间，宽度与泵房相同为7.5m[5]。

泵房后设2.0m 长连接段与压力水箱连接，压力水箱为梯形，顺水方向长14.00m，底板高程为31.00m。进、出口净宽分别为15.0m、2.50m。

压力水箱后接控制闸，闸低高程为31.00m。控制闸出口的孔口尺寸为2.50m×2.50m(宽×高)，后接原穿堤箱涵。因原箱涵尺寸为2.60m×2.60m(宽×高)，采用渐变段衔接，拆除原箱涵长1.0m，箱涵底板顶面高程31.00m。

鉴于原箱涵表面被水流空蚀或冲刷出较多的蜂窝麻面，顶板局部存在钢筋外漏的情况，因此本次进行侧墙及顶板处理。处理方法采用环氧砂浆，具体施工如下：首先人工开凿深约2cm 的平底槽，然后使用钢丝刷处理掉槽内的松动颗粒，并用空压机吹去灰尘，最后用水清洗干净。在槽内涂刷环氧基液，回填环氧砂浆并使用环形模板压实，使之与原涵洞齐平。喷水养护1 个月待环氧砂浆固化后即可拆膜，之后再用环氧基液黏贴上3 层宽20cm、厚0.25mm 的无碱平纹布，用环形模板加压支撑3d 后即可拆模。环氧砂浆的调制应结合现场确定。

5 设计计算

5.1 进水闸过水能力计算

进水闸按《水闸设计规范》(SL265-2016)规定公式计算，考虑过闸前后水位差及现状进水污物情况，计算闸孔过流，满足规范要求。进水闸过水能力计算成果表，见表3。

表3 进水闸过水能力计算成果表

5.2 泵房稳定分析

根据地勘资料，泵房基础座落在砾质土层上，基础底面与砾质土地基之间的摩擦角 φ0=22.5°，黏结力C0=4.6kPa，其承载力标准值为180kPa。电排站泵房稳定计算成果表，见表4。

表4 电排站泵房稳定计算成果表

电排站泵房持力层为砾质黏土层，允许承载力标准值为180kPa。经计算，稳定应力均满足要求。

6 结 语

根据斗门电排站的实际情况，设计仅对泵房和控制闸进行拆除重建，并增设拦污检修进水闸；电排站重建后，提高了排涝标准，改变了汛情严重时农田被淹的现状，说明斗门电排站设计方案是合理的，切实可行的。