某某河道泵站工程设计--毕业设计.docx

扬州大学本科生毕业设计

摘 要
为满足某县城市排涝的需要，计划在距县城以东15km的新沟河上兴建排涝泵站。
该泵站设计流量为14.0m3/s，设计扬程4.8m，最大扬程6.5m。选用900ZLB-85型立式轴流泵配JSL14-12型250kW电动机5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。本论文为新沟河排涝泵站的初步设计，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：泵站，轴流泵，流量，扬程

Abstract
In order to satisfy the need of some city’s flood control , a  new construction of drainage ditch river pumping station is built in 15 km east of the county in the Xingou riwer.
The design flow rate is 14.4m3/s and design head is 4.2m, maximum head is 6.3m.Choose vertical axial flow pump of 900ZLB-85,with 5 sets of JSL14-12 and 250kW motor. The type of station house is wet room wall-type. The main building include the forbay, sump, pumping station, pier, the outlet pool,and so on. The pumping station, will play an important role in Flood control systemThe report includes the selection of pumps, auxiliary equipment selection, the main building design, stability analysis, structure calculation, and so on.
Key Words:pumping station; axial-fiow pump; flow; head

目 录

1 综合说明 1
1.1 兴建缘由 1
1.2 工程水位情况 1
1.3 工程地质资料 1
2.设计参数确定 2
2.1设计流量 2
2.2 水位分析与特征扬程 2
2.3 建筑物等级 2
3.主机组选型 3
3.1 水泵选型原则 3
3.2 水泵选型资料 3
3.3水泵选型方案 3
3.4 动力机配套 5
3.4.1 动力机类型选择 5
3.4.2 传动装置选择 5
3.4.3 电动机的安装形式 5
3.2.4 配套功率的计算 5
4．枢纽布置及进出水建筑物设计 7
4.1枢纽布置及站房结构型式 7
4.1.1 泵站枢纽布置 7
4.1.1 上下游地面高程确定 7
4.1.2泵房结构形式的选择 7
4.2进水设计 8
4.2.1前池设计 8
4.2.2进水池设计 9
4.3出水设计 11
4.3.1出水池设计 11
4.3.2出水池与干渠的渐变段 12
4.3.3干渠护砌长度 12
5．泵房布置 14
5.1站房结构型式与布置 14
5.2站房各部分高程的确定 14
5.2.1叶轮中心高程▽叶 14
5.2.2底板高程▽底 14
5.2.3电机层楼板高程▽电 14
5.2.4屋面大梁下缘高程▽梁 14
5.3站房平面尺寸的确定 15
5.3.1泵房长度确定 15
5.3.2泵房宽度确定 15
5.4拦污栅、检修门设计 16
5.4.1拦污栅设计 16
5.4.2检修门设计 16
6．工况点校核 17
6.1管路阻力损失计算 17
6.1.1局部损失计算 17
6.2扬程校核 18
7．泵房稳定计算 20
7.1防渗计算 20
7.1.1校核渗径长度 20
7.1.2计算渗流出口逸出坡降 21
7.2稳定计算 23
7.2.1作用荷载计算 23
7.2.2抗滑稳定计算 27
7.2.3地基稳定计算 28
8．附属设备选择和布置 30
8.1 供、排水设备布置 30
8.2 通风布置 30
8.3 起重设备选择 30
8.4拦污清污设备 30
9．泵房结构设计及配筋计算 31
9.1底板结构计算 31
9.1.1荷载计算 31
9.1.2底板配筋 33
9.2中墩结构计算 35
9.2.1受力分析 35
9.2.2配筋计算 36
9.2.3抗裂验算 37
9.3边墩结构计算 38
9.3.1受力分析 38
9.3.2各工况内力组合 39
9.3.3配筋计算 40
9.3.4抗裂验算 41
9.4后墙结构计算 42
9.4.1受力分析 43
9.4.2内力计算 44
9.4.3配筋计算 45
9.5出水翼墙木47
致 谢 67
参考文献 68

1 综合说明
1.1 兴建缘由
为满足某县城市排涝的需要，计划在距县城以东15km的新沟河上兴建排涝泵站。
1.2 工程水位情况
经规划设计，查表确定新沟河排涝泵站流量14.0m3/s。
水位情况见表1-1。
表1-1 工程水位组合表 （单位：米）
工况
上游水位
下游水位
运行水位
最低
▽31.0
▽25.4
设计
▽31.6
▽26.8
最高
▽31.9
▽30.6
防洪
▽31.9
▽30.6
该站上游河道断面为底宽9m，底高程28.1m，边坡1:2.5；下游河道断面为底宽9m，底高程24.0m，边坡1:2.5。
1.3 工程地质资料
经勘探，该地面以下土质均为中粉质壤土，夹铁锰质结核。贯入击数N=24击，地基土容重19.4kN/m3，含水率26.8%，空隙比为=0.833，允许承载力为[R]=220kPa，内摩擦角=23°，凝聚力19kPa,渗透系数2.66×10-7 。地下水埋深7.3m。

2.设计参数确定
2.1设计流量
本泵站设计流量为14.0m3/s。
2.2 水位分析与特征扬程
本泵站主要功用为排涝，工程水位情况见表2-1所示。
表2-1 工程水位组合表（单位：米）
工况
上游水位
下游水位
运行水位
最低
▽31.0
▽25.4
设计
▽31.6
▽26.8
最高
▽31.9
▽30.2
防洪
▽31.9
▽30.2

泵站各特征净扬程：
最低扬程：H最低净= H出低- H进高=31.0－30.2=0.8m
设计扬程：H设计净= H出设- H进设=31.6－26.8=4.8m
最高扬程：H最高净= H出高- H进低=31.9－25.4=6.5m
2.3 建筑物等级
该站设计流量14.0m3/s，根据《泵站设计规范（GB/T50265-2010）》2.1.2条及2.1.3条，泵站等别为Ⅲ等，泵站规模为中型，泵站建筑物等级为3级。

3.主机组选型
3.1 水泵选型原则
由于水泵的选型是动力机、传动及辅助设备等的配套、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，水泵的选型必须十分重视。
水泵的基本选型原则主要有：
（1）必须满足生产需要的流量和扬程要求；
（2）水泵应在高效范围内运行；
（3）水泵在长期运行中，泵站的效率较高，能量消耗少，运行费用低；
（4）按所选的水泵型号和和台数建站，工程投资应较少；
（5）便于安装、维修和运行管理。
3.2 水泵选型资料
根据泵站设计资料可知，泵站总设计流量为14.0m3/s，设计净扬程和最高净扬程， H设计净=4.8m， H最高净=6.5m，估计水力损失为净扬程的20%，则水泵的设计扬程为 H设计=4.8×1.2=5.76m，最大扬程为H最高=6.5×1.2=7.8m。
3.3水泵选型方案
新沟河排涝泵站的扬程较低，流量较大，宜采用轴流泵；同时立式泵要求的泵房平面尺寸较小，水泵叶轮淹没于水下，起动方便。故本工程拟采用立式轴流泵。
初拟5台和6台两种台数：
当5台时， Q泵设= Q站设/5=14.0/5=2.8m3/s，
当6台时， Q泵设= Q站设/6=14.0/6=2.3m3/s。
根据水泵设计扬程、流量以及查高邮水泵厂水泵选型样本中的轴流泵工作性能曲线，确定两种水泵方案：
方案一：选5台900ZLB-85型轴流泵，叶片安放角度+4°，设计扬程时所对应的流量为2.91，效率为86.8%，转速490r/min，叶轮直径D=850mm。设计扬程时水泵在高效区运行。
方案二：选6台900ZLB-70型轴流泵，叶片安放角度+4°，设计扬程时所对应的流量为2.51，效率为85%，转速490r/min，叶轮直径D=850mm。设计扬程时水泵在高效区运行。
两种方案水泵的工作性能曲线如图3-1、3-2所示。

图3-1 900ZLB-85轴流泵工作性能曲线
图3-2 900ZLB-70 轴流泵工作性能曲线
综合考虑各因素，决定采用方案一，即5台900ZLB-85型轴流泵（低速），叶片角度+4°，n=490r/min，设计流量Q=2.8 m3/s。
3.4 动力机配套
动力机配套包括动力机类型选择、配套功率和确定机型等内容。
3.4.1 动力机类型选择
本泵站轴流泵配套动力机选电动机。
3.4.2 传动装置选择
水泵轴与电动机的轴连接采用刚性联轴器直接连接，此电动机与水泵转速相等，转向相同，故理论传动效率ηdr=100%，则本工程中取ηdr=100%。
3.4.3 电动机的安装形式
本泵站采用立式轴流泵，故电动机的安装形式也应该采用立式安装。
3.2.4 配套功率的计算
泵站采用电动机为动力机，根据资料可知，其配套功率按下式计算：

式中：Q—为水泵工作范围内对应于最大轴功率的流量，m3/s;
H—为水泵工作范围内对应于最大轴功率的扬程，m；
K—为动力机备用系数，按参考书《水泵及水泵站》表7-2选取；
—为水泵效率；
—为传动效率。
水泵轴功率按下式计算：

式中： ρ —— 水的密度（kg/ m3）；
g —— 重力加速度，取9.81m/s2；
H —— 水泵（m）；
Q —— 水泵最高扬程对应的流量（m3/s）；
ηp —— 水泵的效率（%）。
900ZLB-85型泵，最高扬程7.8处m3/s ，，取
，所以
水泵的配套功率为： =126.97KW＞100KW

选用功率为250kW的JSL14-12型电机，转速490 r/min，直接传动。

4．枢纽布置及进出水池设计
4.1枢纽布置及站房结构型式
4.1.1 泵站枢纽布置
4.1.1 上下游地面高程确定
上游河道河底高程28.10m，最高洪水位31.90m，堤防设计等级三级，根据《堤防设计规范》（GB50286-2013），堤防安全加高不小于0.7m，本次工程取0.8m，故上游堤顶高程为32.70m。
下游河道底高程24.0m，最高洪水位30.60m，堤顶高程31.40m，泵站位置地面高程30.90m。
泵站枢纽布置如图4-1所示。

图4-1 泵站枢纽布置图
4.1.2泵房结构形式的选择
泵房是泵站的主要建筑物，用以安装主机组、辅机设备、机电设备及部分管路。
泵房设计原则：
（1）泵房必须满足设备布置、安装、运行及检修的要求；
（2）满足结构布置和整体稳定要求，各构件具有足够的强度和刚度，安全可靠；
（3）泵房内外交通便利，便于管理；
（4）满足通风、采暖及采光的要求，符合防潮、防火、防噪音等技术规定。
本泵站拟采用墩墙式湿室型泵房。泵房共分为上层的电机层和下层的水泵层两层。
4.2进水设计
4.2.1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一连接段，这就是前池。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。由于正向进水前池的水流能逐渐扩散，具有良好的进水流态，且形式简单，施工方便等优点，故前池采用正向进水形式。
4.2.1.1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，根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为。本工程取。
4.2.1.2 前池渐变段池长
前池渐变段池长可由引渠末端底宽b、进水池总宽B总及选定的前池扩散角α 算得：

式中：L1—— 前池总长（m）；
B总—— 进水池总宽度（m）；
b —— 引渠末端底宽（m），b=12；
α —— 前池扩散角（°），α=30°。
考虑到机组安装、维修以及水力条件的要求，取进水池单宽B=3D，式中D 为水泵进水喇叭口直径（m）。则进水池的总宽B总=n×B+(n-1) ×C，式中C 为隔墩厚度，此处取0.8m。
因此，进水池单宽B=3D=3×1.25=3.75m。
进水池的总宽B总=n×B+(n+1)×C=5×3.75＋(5+1)×0.8=23.55m。
24.17m

故前池渐变段池长取L=25m。
4.2.1.3前池坡度段池底纵向坡度及长度
由于水泵淹没深度的要求，进水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程。因此，还需要将前池池底做成斜坡，使其在立面上起连接作用。前池底纵坡一般选用1/3~1/5，由于前池池底较长，故将此坡度设置在进水池一侧。
前池坡度段底坡根据引渠及进水池的高差及前池池长确定，按下式计算。

式中：——引渠末端渠底高程与进水池池底高程之差。
L2 ——前池坡度段池长。
取1：5，则:
L2=1/0.2=5m
4.2.1.4 前池长度
前池长度L为渐变段长度及坡度段长度之和，即：
L=L1+L2=5+25=30m
4.2.1.5 前池构造
前池的翼墙采用八字直立式圆弧翼墙。在前池纵向斜坡段下设反滤层，反滤层自上而下为碎石20cm，瓜子石10m，中砂10m。此段设置梅花形布置的冒水孔，间距1m，孔径10cm。
干渠要有一段长度的护砌，护砌材料为现浇混凝土，护砌长度为
L护=（4~5）hmax=（4~5）x（30.2-24.0）=（24.8~31）m，取L护=30 m。
4.2.2进水池设计
进水池是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物。主要作用是进一步调整从前池进入的水流，为泵进口提供良好的进水条件。另外还要设置拦污栅门槽，检修门槽，以方便拦污和检修作用的发挥。
4.2.2.1 进水池的形式
泵站的进水采用湿室型进水池，维修方便。平面形式采用开敞式矩形进水池。
4.2.2.2 进水池的尺寸拟定
根据所选轴流泵喇叭口直径D 确定进水池各部分尺寸。D=1.25m。
（1）进水池宽度B
进水池宽度一般要求B≥2D，我国规范推荐池宽B=3D， 即B=3×1.25=3.75m。
（2）喇叭口悬空高度C
喇叭管垂直布置时，根据900ZLB型轴流泵（湿室结构）安装外形图可知悬空高度C=0.6～1.0m。故取C=0.7m。
（3）后壁距T
进水池采用多角形后壁，《规范》推荐后壁距T为(0.8~1.0) D，即T=(1~1.25)m，取T=1.2m。
（4）进水池长度L
进水池长度可用秒换水系数确定，秒换水系数K 是进水池内水体的体积与水泵流量Q 之比。对于小型泵站（Q<0.5 m3/s），可取K=25～30；流量较大时，常采用K=30～50。此处取K=40，则进水池池长

式中：L—进水池长度；
K—秒换水系数；
Q—单台水泵的设计流量，m3/s；
B—进水池的宽度，m；
h—最低运行水位所对应的水深，m。
则最低运行水位所对应的水深h=1.4+1=2.4m
故进水池长度=40*2.24/3.75*2.4=9.96

规范中规定进水池池长应不小于4D=4×1.25=5m；
综合考虑上述情况，拟取L=10m。
4.3出水设计
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
①出水管出口直径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=1.5～2.0m/s 范围内选取。

根据上式计算结果，取Dc=1.5m。
②淹没深度Hs
淹没深度一般为，即:
m，取h淹=0.3m。
③池底至管口下缘距离P
为便于出水管道及拍门的安装，也为避免泥沙或杂物堵塞管口，取P=0.3 m。
④出水池墙顶高程和池底高程
出水池墙顶高程▽池顶=▽max+安全超高，出水侧最高水位▽max=31.50m，取安全超高为1m，则：▽池顶=31.50+1=32.50m；
出水侧最低运行水位为30.4 m，则出水池池底高程为：
▽池顶=▽min-h淹-Dc-P=30.4-0.3-1.5-0.3=28.3m，
⑤出水池宽度B
出水池宽度可按下式计算：B=(n-1)δ+Dc+2a；
式中： n——出水管数目，n=5；
δ——出水管间距，取δ=4.55m；
Dc——出水管直径，Dc =1.5m；
a——出水管边缘至池壁或隔墩的距离，
一般a=(0.5～1.0) Dc=(0.5～1.0) ×1.5=(0.75～1.5)m，取1.1m。
故B=(n-1)δ+ Dc+2a= (5-1) ×4.55+1.5+2×1.1=21.9 m。
⑥出水池长度
水面旋滚法
因为出水池底高程与出水侧干渠底高程同高，为28.1m，故不需设台坎。
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h淹max =31.9-28.1－（0.3+1.5）=2m；
α ——试验系数；
m——台坎坡度，m=hp/Lp，此处无坎，故m=0；
当m=0时，α=7；
故=9.90，取L出=10m。
4.3.2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α=30°～40°。
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9m；
α——出水池收缩角；
故，取Lg=18m。
4.3.3干渠护砌长度
刚进入干渠的水流紊乱，土渠易被冲刷，故需护砌加固。护砌长度可按下式计算：
L护=(4～5)h渠max
式中：h渠max 为渠道中最大水深；
h渠max=31.5－28.3=3.2m；故 L护=(4～5) h渠max=(4～5)×3.2=（12.8～16）m，取15m。

5．泵房布置
5.1站房结构型式与布置
根据本工程流量、水位特点及所选泵型，站房型式选择墩墙式湿室型泵房。泵房与进水池合建，分上下两层，上层为电机层，下层为水泵层。水泵层由站墩和后墙围成一面敞开、三面封闭的进水室。每个进水室前设检修门和拦污栅。墩墙、底板均采用钢筋混凝土结构。
5.2站房各部分高程的确定
5.2.1叶轮中心高程▽叶轮
查水泵安装图知，最低淹没水深为m，
考虑由拦污栅引起的水头损失，▽叶轮=25.4-0.69-0.3=24.41 m。
5.2.2底板高程▽底
取喇叭口悬空高度P=0.7m，由安装图知喇叭口距叶轮中心距离d=0.51m，因此
▽底=24.41-0.51-0.7=23.2m。
5.2.3电机层楼板高程▽电
查《泵站设计规范》，取安全超高a=0.8m，进口最高水位为▽max=30.6m，
因此▽电=30.6+0.8=31.40m。
水泵梁顶高程m
水泵轴长L=31.4-25.18=6.22m，满足m要求。
5.2.4屋面大梁下缘高程▽梁
▽缘=▽楼+H1+H2+H3+H4+H5+H6
式中：▽缘——屋面大梁下缘高程（m）；
H1 ——车厢地板离地面高度，《水工设计手册第八卷》，国产汽车一般取为1.2～1.55m，取1.4m。
H2 ——吊件与车厢之间的距离，取0.5m；
H3 ——吊件的最大长度，电动机高度1.63m，水泵设备高度3.59m，经比较取3.9m；
H4 ——吊钩与吊件之间的吊索长度，取0.5m；
H5 ——吊钩极限极限位置与单梁吊车轨道顶的距离，由所选起重机确定为2.29m；
H6 ——吊车轨道顶距大梁底部距离，取0.3m；
▽缘=▽机+ H1+H2+H3+H4+H5 +H6=31.6+1.4+0.5+3.59+0.5+2.29+0.3=40.18m。
5.3站房平面尺寸的确定
5.3.1泵房长度确定
主泵房的长度应根据机组台数、布置形式、机组间距、边机组段长度和安装检修间的布置等因素确定。
配电柜采用一端式布置，泵房进口布置检修间，另一端布置配电柜。检修间宽度取4.5m，配电间设两间，总宽8.0m，泵房每间宽3.75m，取进水池中墩厚0.8m，边墩厚0.8m，则
泵房底板长度为：3.75×5+0.8×4+0.8×2= 23.55m，
电机层泵房长度为：23.55+4.5+8=36.05 m。
5.3.2泵房宽度确定
主泵房宽度应根据机组及辅助设备、电气设备布置要求，进、出水流道（或管道）的尺寸，工作通道宽度，进、出水侧必需的设备吊运要求等因素，集合起吊设备的标准跨度确定。泵房宽度B应满足：
B=B1+B2+B3+B4+B5
式中：B1——电机到后墙的距离，应满足检修要求及起重机起吊要求，根据《泵站设计规范》（GB50265-2010） 9.12.7立式机组电机层上下游侧均应有运行维护通道，其净宽不小于1.5m,选用起重机吊钩离墙最小距离1.355m，故取1.5m；
B2——电机的宽度，为1.7m；
B3——吊物孔宽度，为2m；
B4——下游过道宽度，取2m；
B5——电机梁宽度，取0.4m；
则泵房宽度B=1.5+1.7+2+2+0.4=7.6m
选用10t电动单梁起重机，跨度7.5m，
根据安装要求，泵房宽度为B=7.5+0.15×2=7.8m。
5.4拦污栅、检修门设计
5.4.1拦污栅设计
在进水池进口设置拦污栅槽，槽宽0.3 m。拦污栅用槽钢制成框架，框架中插入扁钢成为栅条。拦污栅直立布置，取栅距80mm，过栅流速0.73m/s。
5.4.2检修门设计
检修门采用叠梁式平板钢闸门，门槽宽0.3m，每节闸门高1.5m，共设3节，闸门总高8m，可挡住最大水深7.2m。根据规范，检修闸门与拦污栅共用一个槽口，平时安装拦污栅，检修时安装检修闸门。

6．水泵工况点校核
6.1管路阻力损失计算
6.1.1局部损失计算

式中: S局 ——管路局部阻力参数（s2/m5）；
d —— 管道内径（m）；
ξ —— 管路局部阻力系数。
计算见表6-1。
6.1.2.2 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=6.0m。
计算见表6-2。
部位
ξ
d
S局
喇叭口进口
0.15
1.25
0.0051
30º弯头段
0.17
0.9
0.0215
拍门（开启60°）
1.5
1.5
0.0246
扩散段（20°）
0.17
0.9
0.0215
合计

0.0727
表6-1 局部阻力系数计算表

表6-2 沿程阻力系数计算
n
d
L
S沿
0.012
0.9
6.0
0.0156
所以∑S=0.0727+0.0156=0.0883 s2/m5
6.2扬程校核

式中：Σh —— 管路水头损失（m）；
Q —— 流量（m3/s）；
ΣS —— 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0.3m。
（1）水泵设计工况：
水泵设计工况扬程计算表见表6-3
表6-3 设计运行工况下水泵扬程计算表
Q（m3/s）
1.2
1.6
2
2.4
2.8
3.2
3.6
S（s2/m5）
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
Σh(m)
0.1272
0.2260
0.3532
0.5086
0.6923
0.9042
1.1443
扬程
H净
4.8
4.8
4.8
4.8
4.8
4.8
4.8
Hr
4.63
4.73
4.85
5.01
5.19
5.40
5.64

将表6-3中的数据绘在900ZLB－85 型轴流泵工作性能曲线上如图6-1所示，得水泵装置的工况点:
Q单设=2.89 m3/s ，ηp=87%，H=5.2m。
n=5，则Q总设=5×2.89=14.45 m3/s﹥14.4 m3/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=1.05,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。
（2）水泵最高运行工况：
水泵最高运行工况扬程计算表见表6-4。
表6-4 最高运行工况下水泵扬程计算表
Q（m3/s）
1.2
1.6
2
2.4
2.8
3.2
3.6
S（s2/m5）
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
0.0883
Σh(m)
0.1272
0.2260
0.3532
0.5086
0.6923
0.9042
1.1443
扬程
H净
6.3
6.3
6.3
6.3
6.3
6.3
6.3
Hr
6.73
6.83
6.95
7.11
7.29
7.50
7.74

将表6-4中的数据绘在900ZLB－85 型轴流泵工作性能曲线上如图6-1所示，得水泵装置的工况点:
Q单设=2.42m3/s ，ηp=79.8%，H=7.12m。
轴功率：

则根据参考书《水泵及水泵站》表7-2选取K=1.05,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。

7．泵房稳定计算
7.1防渗计算
防渗计算取最大水位差情况，水位组合为上游▽31.5 m，下游▽25.2m。
7.1.1校核渗径长度
（1）布置地下轮廓线
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。
建筑物地下轮廓线是从水流入渗点开始，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，进水侧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，分别是中石子，小石子，黄砂，每层10cm。
泵房地下轮廓线示意图见图7-1。

图7-1 泵房地下轮廓线
如上图所示，将出水池与进水池之间的土层视为一块简化板，则整个地下轮廓长度为：
m
（2）校核渗径长度
此处只需校核进水池底板防渗长度。方法是：先采用直线比例法计算出 a、b两点的渗压水头，则a、b间地下水深为渗压水头的平均值，从而可得出进水池底板所承受的水位差，再根据水位差校核防渗长度。
如图7-1所示，作出渗透压力分布图，根据直线比例法，各点渗压水头
，其中H=31.7-25.4=6.3m，因此可得a、b两点渗压水头分别为：m，
m，
a、 b间地下水深为：m
填土内地下水位为：▽地下水=4.08+25.4=29.48 m
地基土质为中粉质壤土，取允许渗径系数，则防渗长度需满足
m
已布置进水池地下轮廓线长度m，大于20.4m，因此防渗长度满足要求。
7.1.2计算渗流出口逸出坡降
采用改进阻力系数法，计算最大水位差时进水池底板渗流逸出坡降。
（1）确定地基计算深度
，
因此有效深度m
（2）将渗流区简化并分段
如图7-2所示，将渗流区均简化为短板桩，将渗流区分为5个典型段。

图7-2 渗流典型段计算图（校核工况）
（3）各段阻力系数及水头值
列表计算各段阻力系数及水头值如下：
表7-1 各段阻力系数及水头值（最高运行工况）
分段编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ

1.03
0.071
1.887
0.071
0.542
(m)
1.802
0.124
3.301
0.124
0.948
（4）对进出口段水头损失进行修正
进口段：m，m，m

m，m
出口段：m，m，m

m，m
（5）对渗透压力分布图进行修正
将进、出口水头损失的减小值分别加在相邻渗流区段内，从而得各角隅点渗透水头修正值。见表7-2。
表7-2 各角隅点渗透水头修正值（校核工况）
角隅点
H1
H2
H3
H4
H5
H6
渗透水头(m)
4.08
2.507
2.259
1.034
0.786
0
（6）渗流坡降
出口段渗流坡降：
水平段渗流坡降：
因此，渗流坡降满足要求。
7.2稳定计算
稳定计算包括计算完建期、设计工况、校核工况的抗滑稳定安全系数、地基应力及地基应力不均匀系数。计算单元为整个泵房底板。荷载竖直向以向下为正，水平向以向左为正，弯矩以顺时针为正方向，以底板进水侧前趾为基点。各工况的水位组合如下：
表7-3 稳定计算工况的水位组合
工 况
上游水位（m）
下游水位 (m)
完建期
无 水
无 水
设计工况
31.6
26.8
校核工况
31.5
25.4
7.2.1作用荷载计算
（1）泵房部分自重计算
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，泵房墙体采用普通砖砌墙。
（2水平水压力
止水片以上的水平水压力按静水压力分布考虑，止水片以下缝内的水平水压力按下述方法计算：由于渗流区内任一点的水压力强度等于该点的静水压强与渗透压强之和，在止水片以下的缝内水流状态可以认为是静止的，所以缝内压强处处相等，其数值即为缝底这一点。
设计工况时：
水平水压力kN （→）
对底板底前趾的力矩： kN·m （+）
校核工况时：
水平水压力kN （→）
对底板前趾的力矩： kN·m （+）
（3托力
浮托力是由上游水深造成的
设计工况时：
泵房底板所承受的浮托力为：
W3=12648.468（↑）
对底板前趾的力矩kN·m
校核工况时：
泵房底板所承受的浮托力为：
W3=6625.39（↑）
对底板前趾的力矩kN·m
（4渗透压力
设计工况：与防渗计算时方法一样，求出墙后回填土内的地下水深，再求底板承受的渗压水头。
a)直线比例法计算回填土内地下水深
m，，则
m，m
a 、b间地下水深为：m
b)改进阻力系数法计算渗透压力
①确定地基计算深度
，因此有效深度m
②将渗流区简化并分段
将渗流区均简化为短板桩，将渗流区分为5个典型段。
阻力系数及水头值
进口段：m，m，m

m，m
出口段：m，m，m

m，m
③对渗透压力分布图进行修正
将进、出口水头损失的减小值分别加在相邻渗流区段内，从而得各角隅点渗透水头修正值。见表7-6。
表7-6 各角隅点渗透水头修正值（设计工况）
角隅点
H1
H2
H3
H4
H5
H6
渗透水头（m）
2.719
1.727
1.555
1.009
0.837
0
④计算渗透压力
渗透压力
kN （↑）
对底板前趾的力矩：
kN·m （-）
校核工况：
由防渗计算时的结论，得
渗透压力
kN （↑）
对底板前趾的力矩：
kN·m （-）
（5墙后土压力及水压力
填土上不设其他建筑物，因此均布荷载可忽略不计。根据水闸设计规范取等效内摩擦角φ=30， 则主动土压力系数

图7-5 完建期土压力示意图 图7-6设计工况土压力示意图
完建期：
完建期内地下水由于施工时的降排措施，近似认为处于泵房底板以下，因此，填土中无地下水，泵房后墙也不受水压力的作用，只承受主动土压力。
土压力
kN (← )
对底板前趾的力矩：
kN·m （-）
设计工况：
a)土压力
m
kN (← )
对底板前趾的力矩： kN·m （-）
b)水压力
作墙后水压力分布图如图7-7所示，则水压力为：
kN （←）
对底板前趾的力矩kN·m （-）
校核工况：
a)土压力
m
故kN (← )
对底板前趾的力矩： kN·m （-）
b)水压力
作墙后水压力分布图如图7-7所示，则水压力为：
kN （←）
对底板前趾的力矩kN·m （-）
7.2.3抗滑稳定计算
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的接触面，摩擦系数。
（1）完建期
kN, kN
满足要求
（2）设计工况
kN,
kN，
满足要求
（3）校核工况
kN,
kN，
满足要求
7.2.4地基稳定计算
偏心距
基底压力： ，其中m，m。
（1）完建期
kN，
kPa
kPa<[P]=220kPa

（2）设计工况
kPa
kPa<[P]=220kPa
满足要求
（2）校核工况
kPa
kPa<[P]=220kPa
满足要求
将各工况计算成果进行汇总，见表7-9。

表7-10 泵房稳定计算成果汇总表
计算
工况
水位组合（m）
地基反力(kPa)
不均匀系数
抗滑安全系数
上游
下游
Pmax
Pmin
[P]
η
[η]
Kc
[Kc]
完建期
无水
无水
120.95
69.85
220
1.73
2.0
4.00
1.25
设计工况
31.6
26.8
88.77
55.93
220
1.60
2.0