[专科]云河灌区取水枢纽提水泵站设计.docx

辽宁广播电视大学开放教育试点
水利水电工程与管理专业（专科）

毕业设计计算说明书

设计题目云河灌区取水枢纽提水泵站设计

电大分校： 水利厅工作站
学生姓名： 黄学民
学 号： 067274061
指导教师： 古云香
完成日期： 2008年6月15日

目 录

摘 要 1
前 言 2
1基本设计资料 3
1.1概述 3
1.2基本资料 3
1.3主要资料 3
1.3.1气象 3
1.3.2水文 3
1.3.3地质 4
1.3.4工程材料 5
1.3.5其他 6
2水泵选型 6
2.1设计流量和设计扬程的计算 6
2.1.1设计流量Qp 6
2.1.2设计扬程Hp 6
2.2选型 7
2.2.1水泵 7
2.2.2电动机 8
2.2.3起重设备 9
3枢纽设计 10
3.1取水建筑物设计 10
3.1.1引渠设计 10
3.1.2进水闸的设计 12
3.2进水建筑物的设计 12
3.2.1前池尺寸的设计 12
3.2.2进水池尺寸的设计 13
3.3泵房的设计 15
3.3.1泵房形式的选择 15
3.3.2泵房布置和尺寸的确定 17
3.3.3泵房各部分高程确定 18
3.3.4其它各部分尺寸 19
3.4出水建筑物的设计 21
4水泵工作点的校核 22
4.1工作点的确定 22
4.1.1确定目的 22
4.1.2确定方法 22
4.2工况校核 22
4.2.1局部水头损失 22
4.2.2沿程水头损失 25
5泵房稳定校核 26
5.1抗渗校核 27
5.1.1工况 27
5.1.2计算渗径及校核 27
5.2地基应力及抗滑、抗倾校核 27
5.2.1工况 27
5.2.2计算泵房各部重及对A点的力矩 28
5.2.3抗倾校核 29
5.2.4地基应力校核 30
6水泵梁的结构计算 31
6.1水泵梁的荷载及内力计算 31
6.1.1水泵梁的荷载 31
6.1.2内力计算 32
6.2配筋 33
6.2.1配筋计算 33
6.2.2斜截面承载力计算 33
6.2.3配筋图 33
参考文献 34
致 谢 35

摘 要
云河灌区位于湖北省境内，灌区有45万亩农田分布在云河的左岸。云河取水枢纽工程位于云河上。枢纽以上控制流域面积为7531平方公里，水源丰富。云河的年来水量可以满足云河灌区灌溉农田45万亩的要求，但是云河的河道水位较低，常年水位仅在35.5~36.5米之间，而灌区所处的地面高程较高，云河水位不能满足灌区的灌溉要求，需要建立一座灌溉泵站来提水，满足灌区灌溉的水位要求。
灌溉泵站建于云河的左岸。其主体建筑物泵房为湿室型泵房，泵房的长和宽分别为9米和77.85米，内设18台1000ZLB—8.7型水泵及18台与水泵相配套的JSL—15—12型电动机，电动机的功率为330千瓦。泵房的底板高程为34.6米，电机层楼板高程为42.12米，屋面梁下缘的高程为47.78米。泵站的取水建筑物为引渠，渠底宽为15.6米，渠道末端渠底高程为35.4米。进水建筑物有前池和进水池。前池总长为54.8米，底坡无坡降，池底高程为35.4米；进水池为矩形，宽度为77.85米，在泵房内部，池底高程即为泵房的底板高程34.6米。泵站的出水建筑物采用压力箱的形式，压力箱顶部高程为41米。
泵房的布置满足稳定要求，水泵也工作在高效区内，整个泵站的设计合理，经泵站提水后，能满足灌区灌溉的水位要求。
关键词：灌区；灌溉；泵站

前 言
泵站作为我国水利工程的重要组成部分，在解决洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化等方面起着不可替代的作用，承担着区域性的防洪、除涝、灌溉、调水和供水的重任，在我国国民经济可持续发展和全面服务于小康社会的建设中，占有重要地位。
新中国成立以来，全国已建成农业排灌泵站50余万座，提灌面积已达4亿多亩，为促进农业生产发挥了重要作用。为了解除干旱对农业生产的威胁，我国西北和黄河中上游广大黄土高原地区，早在50年代末期就建成了陕西渭惠渠高塬店里抽水灌溉工程，泵站共22座，安装大中型离心泵83台，灌溉面积96万亩。1960年7月黄河干流上第一座现代化大型泵站山西夹马口泵站建成投入运行，总抽水量9.5m3/s，分三级扬水，累计净扬程110m，取水的一级泵站中安装24Sh—10型双吸离心泵10台，总灌溉面积40万亩。在随后的年代里，在黄河干流上又陆续兴建了百余处泵站提水工程，总灌溉面积约900万亩，其中装机容量超过10000kW或灌溉面积大于30万亩的大型电力提灌工程34处。
随着大规模的泵站兴建，我国水泵的设计、制造和应用技术也有了长足的进步和发展。新中国成立前几乎没有一家水泵制造厂，目前全国已有数百家工厂生产各种型号规格的水泵，在数量和质量上基本上满足了我国各方面的需要，并有部分产品已进入国际市场。
云河灌溉泵站为云河灌区灌溉提水。云河灌区位于湖北省境内，灌区有45万亩农田分布在云河的左岸。云河取水枢纽工程位于云河上。枢纽以上控制流域面积为7531平方公里，水源丰富。云河的年来水量可以满足云河灌区灌溉农田45万亩的要求，但是云河的河道水位较低，常年水位仅在35.5~36.5米之间，而灌区所处的地面高程较高，云河水位不能满足灌区的灌溉要求。本设计就是为云河灌区设计一座灌溉泵站来提水，满足灌区灌溉的水位要求。
1基本设计资料
1.1概述
云河灌区位于湖北省某县境内。本枢纽位于云河上。枢纽以上控制流域面积7531平方公里，水源丰富。河道常年水位在35.50～36.50之间。年来水量可满足云河灌区灌溉农田45.0万亩及枢纽下游的已建电站的发电要求。灌区45.0万亩农田分布在左岸，枢纽下游以东0.5公里为县城。
1.2基本资料
云河属于汉河水系，云河全长180公里。汉河是长江的一条大的支流。云河上游段为山麓型河段。枢纽上游的五十公里及下游为平原河段。河槽比降小。稳定河槽宽度为200米。洪水期河床宽度300米左右。云河现有堤防高程42.00米，堤顶宽6米，内边坡1：3。枢纽右岸有一座小山，附近两岸地势平坦。
1.3主要资料
1.3.1气象
1.3.1.1气温
灌区属于亚热带气候，四季分明，夏季7～8月份常有高温出现，最高气温为40.5℃；冬季12月～2月常有霜冻和降雪，最低气温达－11.2℃；多年平均气温为15.9℃，全年降雨多集中在4～8月份间。年最大降雨量1722.8毫米，多年平均降雨量为1105.7毫米。
1.3.1.2风速
洪水期多年平均最大风速为8.0m/s，极端风速达32.5m/s。
1.3.2水文
1.3.2.1洪水
根据枢纽上游五公里处的云河伏水水文站近30年的观测资料整理出不同的频率值洪峰流量如表1—1。
表1—1 各种频率与相应洪峰流量
频率
0.1%
0.2%
0.5%
1%
2%
流量
8100
7440
6520
5860
5150
频率
5%
10%
25%
75%
95%
流量
4240
3510
2505
1090
630
灌区进水闸以5%的洪水作为停止引水标准。进水闸引水时（相应灌溉频率P=75%时）相应的河道流量Q=600m3/s。此流量尚供下游发电之用。
1.3.2.2泥沙
云河伏水站月平均含沙量为1.46kg/m3，最大月平均含沙量为7月3.3kg/m3，年平均输沙量为104万吨。有关资料如下表1—2和1—3。
表1—2 伏水站典型年不同流量及相应含沙量关系
流量（m3/s）
120
600
925
1020
2230
3030
5000
含沙量（kg/m3）
0.35
1.20
1.80
2.20
2.40
2.60
2.80
表1—3 伏水站泥沙颗粒分析成果
粒径（mm）
0.25~0.1
0.1~0.05
0.05~0.005
＜0.005
%
10.4
13.7
47.9
28
推移质无实测资料，灌溉期用悬移质占90%估计的来沙量如表1—4。
表1—4 伏水站流量频率及升相应含沙量
流量频率（%）
25
10
2
来沙量（万立方米）
15.7
34.2
71.3
推移质平均粒径dcp=3.70mm，最大粒径dmax=50mm。泥沙容重γs=25.97kN/m3。
1.3.3地质
枢纽附近地质情况：由地质剖面图知在枢纽轴线位置的320米河槽范围以内，由东向西约有230米长的覆盖层（为砂卵石层）最厚达11米，最薄5米，平均约8米；下面为砂壤土，最大深度约40米，小为5米，平均厚约20米；再往下为分砂泥质岩，紧接的90米范围河槽部分，最深覆盖层约5米，最浅1米，平均约3米左右；下面便是玄武岩，风化层2～3米。其它地质资料见“云河水利枢纽工程地质图”。
沿河一带由于河道常年有水，故地下水位相对较稳定，一般在35.5米左右。
地基土力学指标：
砂壤土：

容重：=15.09kN/m3，γ饱=18.62 kN/m3，=17.64 kN/m3；
空隙比：e=0.5；
内摩擦角：φ=25°；
渗透系数：K=6×10-4cm/s；
凝结力：c=4.9kN/m3；
泊松比：vo=0.40；
地基土壤变形模量：E0=160kg/cm2；
滑动摩擦系数：f=0.35（混凝土与砂壤土）；
地基允许承载力：[σ]=2.5kg/cm2；
地基应力分布允许不均匀系数：[η]≤2.0。
玄武岩：
=24.40kN/m3；
E0=20000kg/cm2；
f=0.5；
[σ]=25.7kg/cm2；
回填土：
应尽量以开挖出的透水性良好的砂质土回填，其力学指标：
=15.68kN/m3，γ饱=19.6 kN/m3，=17.64 kN/m3；
c=0；
填土与墙后摩擦角σ=0。
本区不考虑地震作用。
1.3.4工程材料
1.3.4.1石料及混凝土骨料
枢纽轴线右岸的云河山，可提供石料及混凝土部分骨料，运距一般在1000米左右，供应方便。
1.3.4.2砂料
枢纽附近1公里内有一座采沙场可以通过云河航运提供粗、细砂料，交通方便。

1.3.5其他
1.3.5.1交通
根据交通部门规划及枢纽效益规划，水路方面：云河航运船吨位为50吨级船只；陆路方面：沿云河防洪地基枢纽两岸的农田公路能行使农用拖拉机。
1.3.5.2灌溉渠道设计成果
渠道渠底高程：36.00米；
最大引水流量：Q=50m3/s；
灌溉期正常挡水位：38.00米，相应下游水位：37.82米；
渠道纵坡：i=1/7000；
渠道边坡：m=2；
渠道底宽：B=14米；
渠道顶部高程：39.50米；
渠道顶部宽度：6米；
渠道水位：44.00米。
1.3.5.3其他
闸门采用平板钢闸门，为了减少上游淹没损失，在P=0.2%的洪水时上游水位不宜超过42.85米。
2水泵选型
2.1设计流量和设计扬程的计算
2.1.1设计流量Qp
泵站的设计流量取灌溉渠道的最大引水流量Qp=50m3/s。
2.1.2设计扬程Hp
设计外水位44.00m，设计内水位38.00m。

S未能给定，需经枢纽布置完成后求出。
根据经验：

取
即m
2.2选型
2.2.1水泵
根据设计流量和设计扬程的大小，选用的水泵为18台1000ZLB—8.7型泵。经比较，当叶片安放角为+4°时，效率较高，且满足设计流量和设计扬程的需要。相关技术参数见表2—1。
表2—1 1000ZLB—8.7型泵技术参数
泵型号
叶片安
放角（度）
流量Q
扬程
H
（m）
转速
n
(r/min)
功率p（kW）
效率
η
（%）
叶轮直径D
（mm）
（m3/s）
（L/s）
轴功率
配用电机及功率
1000ZLB—8.7

8530.2
7655.4
5785.9
2369.5
2126.5
1607.2
6.20
8.19
10.49
490
183.41
206.21
221.69
JSL—15—12
280kW
78.53
82.8
74.56
870

9042.1
8214.5
6045.5
2511.7
2281.8
1679.3
6.81
8.46
10.79
207.26
225.30
238.26
80.91
84.0
74.56

9806.0
8795.9
7031.9
2723.9
2443.3
1953.3
6.76
8.76
10.73
223.12
249.81
261.65
80.91
84.0
78.53

10503.4
9524.2
7462.1
2917.6
2645.6
2072.8
6.83
8.74
11.07
241.46
269.23
286.46
JSL—15—12
330kW
80.91
84.2
78.53

11111.8
10025.6
7936.9
3086.6
2784.9
2204.7
6.96
8.95
11.42
260.31
290.90
314.33
80.91
84.0
78.53

11705.0
11230.2
10540.1
3251.4
3119.5
2927.8
7.20
8.11
9.24
283.66
297.76
315.74
80.91
83.3
84.0
1000ZLB—8.7型水泵的外形及安装尺寸见图2—1。

图2—1 1000ZLB—8.7型泵外形和安装尺寸图
2.2.2电动机
选取18台与1000ZLB—8.7型水泵相配套的JSL—15—12型电动机，功率为330kW。
2.2.3起重设备
选取DL型5吨电动单桥式起重机，相关技术参数见表2—2。
表2—2 DL型5吨电动单桥式起重机技术参数表
起重量
吨
5
操纵形式

地面操纵/操纵室操纵
运
行
机
构
运行速度v运
米/分
30；45/75
电机型号

ZDM21-4/ZDR12-4(ZDM3.00/ZDR2.00)
功率N
千瓦
2×0.8/2×1.5
转速n
转/分
1380/1380
起
升
机
构
电动葫芦型号

起升速度v升
米/分
8；0.8
起升高度H
米
6；9；12；18；24；30
工作制度

中级 JC=25%
电源

3相 50赫兹 380（220）V
车轮直径
毫米
φ=350
轨道面宽
毫米
32~70
跨度LK
米
8.5
起重机最大轮压
吨
3.14~3.44
起重机总重
吨
2.10~2.50
基
本
尺
寸
A
毫米
662.5
B
1120
C
1310
D
841.5
E
2000
F
2616
G

h
700

3枢纽设计
3.1取水建筑物设计
3.1.1引渠设计
3.1.1.1渠道比降的确定
渠道比降大、流速增大，可能引起渠道冲刷，也会增大水头损失。比降过小又可能加大渠道断面积，引起渠道淤积。因此，渠道比降的确定应该进行技术经济比较，一般在含沙量较大的河流中取水时，可取比降i=1/2000~1/5000，从含沙量少的河道中取水时，为了防止冲刷，可取i<1/5000。
本设计中，在水流入引渠之前，已经设有拦沙闸，所以含沙量较少，取i=1/4000。
3.1.1.2渠床糙率的选择
渠床糙率与渠道土壤、地质条件、施工质量及维修养护有关。还受通过的流量和含沙量等因素影响。一般的土渠床，当输水流量为1～25m3/s、渠道平整顺直、养护良好时，糙率n可取0.0025；养护正常时，可取n=0.025。渠床多石、杂草滋生、养护较差时，可取n=0.0275。本设计中取n=0.025。
3.1.1.3渠道断面宽深比的选择
按渠道断面相对稳定来选择宽深比a：断面过于窄深，容易产生冲刷；过于宽浅又易形成淤积，都会使渠道变形，不能维持其稳定状态。渠道保持稳定的宽深比是与过渠水流特性（流速、含沙量、泥砂粒径）之间存在着一定关系，一般可采用以下经验公式。
（β—系数，β=0.7～1.0，一般可取）
则
（时，可取，取。
N—系数，。）
则
则

取，则

保持m不便，改变h继续试算：
当，时，；
当，时，。
取，。
引渠渠首渠底高程：

由于引渠渠道比降较小，引渠较短（取引渠长为30m），所以，△H可忽略不计，引渠渠底高程也为35.4m。
3.1.2进水闸的设计
经计算，二十年一遇洪水的最高水位为41.12m，即水闸闸门的设计以二十年一遇洪水的最高上游水位为依据，闸门的最小高度为5.72m。进水闸门采用平板钢闸门2个，尺寸为6m×8m。
3.2进水建筑物的设计
3.2.1前池尺寸的设计
前池是连接引渠和进水池的建筑物。前池的形状和尺寸，不仅会影响水流流态，而且对泵站工程的投资和运行管理带来很大的影响。然而，在工程实践中，往往对这部分设计没有引起足够重视，由此而来引起的进水池流态恶化，水泵机组振动，泵站效率下降，池内泥沙淤积等问题严重的例子时有发生。因此，认真分析研究前池的流动规律，合理确定前池的形状和尺寸，是泵站工程的重要问题之一。

图3—1 前池尺寸图
3.2.1.1水流扩散角的确定
根据有关试验和实际经验，前池扩散角α应为α=20o～40o。
在特殊情况下，为了缩短前池的长度，α也可以增大到60o，本设计取α=60o。
3.2.1.2前池池长L的确定
根据公式确定前池池长，其中B为进水池的宽度，未给出，
所以，要先确定进水池的宽度。
进水池的边壁形式采用矩形。根据 1000ZLB—8.7型泵的要求：泵中心距池壁不小于2m，同池两台水泵中心距离不小于4m，拟定尺寸：，。具体尺寸见图3—2。

图3—2 进水池内部尺寸图

3.2.1.3前池底坡i的确定
综合水力和工程条件，池底坡度可采用。但由于本设计中前池的长度较长，底坡会影响进水池底板高程，如果底坡无坡降，对水流流态也不会产生太大的影响，所以，本设计中取底坡。
前池末端高程为：
3.2.1.4边坡系数m和岸墩翼墙型式的确定
取边坡系数。
岸墩翼墙建成直立式并和前池中心线成的夹角，此型翼墙便于施工，水流条件较好。
3.2.2进水池尺寸的设计
3.2.2.1进水池边壁形式的选择
本设计采用进水池的边壁形式为矩形。
3.2.2.2进水池宽度的确定

经过计算，取进水池的宽度。
3.2.2.3进水池长度的确定
按公式计算：

（K—流量倍数，当时，K=25～30；当时，K=15～20。取K=20。）
由吊车梁跨度确定进水池底长度：
选吊车梁跨度为8.2m，墙厚取0.4m。

比较以上两种计算结果，进水池池长取9.0m。
水从前池跌入进水池的跌落高度取0.8m（泵样本查得）。
进水池底部高程：
3.2.2.4悬空高（h2）的确定
从水力学观点看，悬空高可采用。
本设计中取。
3.2.2.5吸水管的最小淹没深度h1的确定
前池最低水位为设计下水位：38.00m。
考虑到拦污栅损失0.05m及检修闸门损失0.05m：
前池末端最低水位：

图3—3 最小淹没深度计算简图

3.2.2.6进水池的构造
进水池多为浆砌块石圬工结构，池壁一般为立式箱形，池底采用不小于10cm厚的水泥抹面，以防冲刷和便于清淤。对从多泥沙取水的泵站，进水池中还应考虑防沙设施，在池中最低部位应设集水坑，以便检修时排净池中积水。
进水池后墙，侧墙采用直立式。直立式边墙可采用浆砌石挡土墙结构。
3.3泵房的设计
泵房是泵站的主体建筑物。泵房的设计包括：选择结构类型、内部布置和泵房尺寸的确定、整体稳定校核及结构计算等内容。其设计原则为：
1、在保证便于设备安装、检修及安全运行的前提下，机房的尺寸和布置应尽量紧凑，合理以节约工程投资。
2、泵房在各种工作条件下应满足稳定要求，构件应满足强度和刚度要求，抗震性能良好。
3、泵房应坐落在稳定的地基基础上，避开滑坡区。
4、泵房水下结构部分应进行抗裂校核及防渗处理。
5、在条件许可的条件下，应讲求建筑艺术，力求整齐美观。
3.3.1泵房形式的选择
泵房的结构类型分为：
按位置能否变动可分为：固定式泵房、移动式泵房。
按基础形式可分为：分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房和块基型泵房。
各种泵房结构形式比较见表3—1。
表3—1 泵房结构形式表
类型
结构特点
适用场合
湿室型泵房
将泵站的进水池直接设于泵房下部，形成一个充水的地下室。一般分为两层，下层湿室是安装水泵和吸水管的进水室，上层安装电机和电气设备，称为电机层。
适用于中小型轴流泵、混流泵和立式离心泵机组。
可适用于较大的水位变幅及站址处地下水位较高的情况。
分基型泵房
水泵机组和泵房的基础和水泵基础分开，结构简单，施工方便，可以采用砖、石、木等当地材料，工程造价比较便宜。
（1）、水泵吸程较高。
（2）、安装卧式离心泵或卧式混流泵机组。
（3）、站址地基基础良好，地下水位较低，地下水不至渗入而影响泵房或影响地基。
干室型泵房
这种泵房型式有地上和地下两层结构。地上结构与分基型泵房基本相同，地下结构为不能进水的干室。室内安转水泵机组，机组的基础和泵房的基础用钢筋混凝土浇筑成整体。
（1）、建立在河岸边，直接从河流中取水，安装有卧式离心泵，蜗壳式混流泵和卧式轴流泵的固定式泵站，且水源水位变幅大于水泵的有效吸程。
（2）、建立于海拔高程较高地区的大、中型卧式离心泵站。
（3）、泵房所在地区的地下水位较高或者地质条件较差。
块基型泵房
泵房高度和跨度都大，结构复杂，设备较多。
大型水泵的口径大，机组重量也大，水泵流量大。

根据水位变化、流量和开挖量的大小，决定本设计采用湿室型泵房（墩墙式）。
墩墙式泵房下部除进水侧外，其它三面建有挡土墙，每台水泵之间用隔墩分开，形成单独的进水室，支承水泵和电机的大梁直接搁置在隔墩和边墙上。
这种结构形式优点是每台泵有单独的进水室，水流条件好；进水室可设闸门和拦污栅，便于检修；隔墩及底板可采用浆砌石结构，可就地取材，施工简单。缺点是，泵房水下部分断面尺寸大，增大了地基应力，也费材料；和排架式泵房相比，墙后填土增加了土压力，不利于泵房的整体稳定，投资较多。
3.3.2泵房布置和尺寸的确定
3.3.2.1主机房和配电室
主机组采用一列式布置，立式机组湿室型泵房，平面尺寸主要决定于下层湿室的尺寸。由水泵样本可知：泵中心距池壁不小于2m，同池两泵中心距不小于4m，本设计为墩墙式，每个隔墩厚0.8m，取两泵的中心距为4.325m，泵房两侧各留有2m宽，便于汽车进厂房并兼作检修间。这样泵房净长：

18台机组，每台都配有配电柜，还有一台总配电柜和操作台，这样配电室也为列式布置，其长度与泵房相同，也是78.85m。
3.3.2.2泵房跨度
在泵左侧有吊物孔，采用1.6m×1.6m方孔，孔距墙0.4m。泵中心距左墙4.0m。主机房与配电室之间没有隔墙，这样比较方便。但配电室较低，低压配电柜宽0.6m，距右墙0.8m。配电柜距泵中心3.6m。这样泵房净跨度：

图3—4 泵房平面尺寸布置图
3.3.3泵房各部分高程确定
3.3.3.1进水池底板

3.3.3.2喇叭口高程

3.3.3.3电机层楼板
h为超高，取。
灌区进水闸以频率5%的洪水作为停止引水标准。当频率为5%时，相应的流量为4240m3/s(已知），相应的河道水位经计算为41.12m。
即。
电机层楼板高程设计满足要求。
3.3.3.4屋面梁下缘

式中，；；
；；。

3.3.3.5配电室屋面下缘

3.3.4其它各部分尺寸
房四周墙厚40cm，牛腿上部墙厚30cm。屋面采用CB(2)33—1型槽型板。屋面结构如图3—5。

图3—5 屋面结构图
1.小石子保护层；2.二毡三油沥青卷材防水层；3.水泥沙浆抹平层；
4.矿渣混凝土保护层；5.承重基层（槽型板、屋面梁）。
泵房底板长为78.85m，尺寸见图3—6。

图3—6 泵房底板剖面图
水泵梁尺寸为；电机梁尺寸为；屋面梁尺寸为
和；圈梁尺寸为。
吊物孔采用；牛腿以下的窗户的尺寸为，以上的尺寸为。
泵房中的管路布置如图3—7。

图3—7 管路布置图
注：上图中个部分的高程均是经过查样本后再计算得出的正确结论。
管路采用铸铁管，（由水泵的样本查得）。

图3—8 泵房立面高程图
3.4出水建筑物的设计
对于出水建筑物的布置有两种方案，即压力池和压力箱。对于本站修建的出水建筑物，采用两者的优缺点如表3—2。
表3—2 方案比较表

压力池
压力箱
工程量
工程量较大，施工难度大，压力池的高度太高。
工程量小，压力箱只需要6.4米高即可以，压力箱顶高程只有41.00米。
水流条件
水流条件好
与压力池相比不如压力池好。
对泵房整体布置的安排
由于压力池太高，因此泵房的通风条件、采光条件不好，泵房的高度将比原来增加几米，而且对泵房的稳定有很大的威胁。
与压力池相比，泵房不用增加高度，通风以及采光条件好，而且对泵房的稳定没有大的影响。
结构及管理
结构简单，管理维修方便。
结构复杂，管理不方便，而且水头损失大，耗电量大。
根据以上两个方案的比较，根据本站的条件，决定采用压力箱。
压力箱的高度以能检修为原则，取为6.4米，压力箱中用三排柱子支撑大梁，尺寸为，具体尺寸见下图3—9。
图3—9 压力箱剖面及平面简图
4水泵工作点的校核
4.1工作点的确定
4.1.1确定目的
检验所选水泵是否工作在高效区内，所选电机是否超载运行，安装高程是否合理，若工作点不在高效区内，则需要重新调节。
4.1.2确定方法
(1)计算局部水头损失；
(2)计算沿程水头损失；
(3)画出计算扬程曲线，与水泵工作曲线相对比，看是否在高效区内工作。
4.2工况校核
4.2.1局部水头损失
4.2.1.1进口段
喇叭口：

渐变段：
弯管：

弯管：

出 口：
拍 门：

4.2.1.2出口段
压力箱渐变段：

闸门：

压力箱出口：

4.2.2沿程水头损失

图4—1 沿程损失计算简图

管路材料为铸铁管，，。

表4—1 H需～Q计算表
Q
1.4
1.8
2.2
2.6
3.0
3.4
3.8

6.6
7.0
7.5
8.1
8.8
9.6
10.5
把表格中的对应数据绘于图中，得到曲线。

图4—2 性能曲线图
由图上可以看出：曲线与角曲线相交的A点在高效区83.3%内。
由此可见，工况校核满足要求。
此枢纽布置合理，符合设计要求。
5泵房稳定校核
稳定校核的目的是检验前面所拟定的泵房各部分尺寸是否合理。如果稳定校核不满足要求，则根据具体情况队原初步设计尺寸进行修改，然后再计算，这样反复计算，直至合格。
本设计泵房为湿室型，对稳定校核要求较高，所以要进行抗渗、抗倾、抗滑及地基应力的校核。

5.1抗渗校核
5.1.1工况
采用上水位为44.00m，下水位为38.00m，这样水头差最大，为最不利抗渗情况。
5.1.2计算渗径及校核
采用勃莱法：

实际渗径是指从入渗点开始到渗流溢出点为止的长度。

所以，渗径满足要求。
5.2地基应力及抗滑、抗倾校核
5.2.1工况
泵房完建期。
荷载：泵房及泵房各部分重（不计活荷载）。
上水位采用灌溉渠道水位，。
进水池内无水，按底板高程34.6m进行计算。
5.2.2计算泵房各部重及对A点的力矩

图5—1 泵房立面简图
表5—1 泵房各部重及对A点力矩计算表
名称
比重
kN/m3
截面积m2
长度
m
铅直力kN
力臂
m
力矩
kN·m
数量
合力
kN
合力矩kN·m
水泵

0.46
4.0
1.84
18
8.1
32.4
电机

0.19
4.0
0.75
18
3.31
13.25
底板
0.25
7.2
77.85
137.2
4.5
617.7
1
137.2
617.7
0.25
0.375
77.85
7.15
4.5
32.19
2
14.02
63.1
隔墩
0.25
7.2
7.52
13.3
4.5
59.67
17
221
994.2
边墩
0.25
61.2
1.2
14.99
4.5
67.44
2
29.38
132.19
水泵梁
0.25
0.12
3.0
0.09
4
0.35
36
3.096
12.384
电机梁
0.25
0.12
3.0
0.09
4
0.35
36
3.096
12.384
出水管
0.01
kN/m

5.35
0.05
6.5
0.36
18
0.963
6.3
电机层楼板
0.25
1.35
77.85
25.7
4.5
115.8
1
25.7
115.8
配电柜
0.04
kN/m2
46.71

1.91
7.9
15.07
1
1.91
15.07
起重设备

0.21
4.25
0.91
1
0.21
0.91
吊车梁
0.25
0.12
77.85
2.89
0.25
0.57
1
2.89
0.57
0.25
0.12
77.85
2.89
8.75
20
1
2.89
20
屋面梁
0.25
0.15
8.4
0.31
4.5
1.38
20
6
27
圈梁（后）
0.25
0.12
77.85
2.29
8.85
20.22
1
2.29
20.22
圈梁（前）
0.25
0.12
77.85
2.29
8.85
20.22
1
2.29
20.22
屋面板
0.25
0.67
77.85
12.76
4.5
57.48
1
12.76
57.48
牛腿
0.25
0.12
4.4
0.13
0.25
0.032
18
2.286
0.572
0.25
0.12
4.4
0.13
8.75
1.13
18
2.286
20
窗户（后）
0.04
kN/m2
1.8

0.073
9
0.66
19
1.37
12.312
窗户（前）
0.04
kN/m2
1.8

0.073
0.2
0.014
19
1.37
0.27
窗户（后）
0.04
kN/m2
0.6

0.024
9
0.22
19
0.456
4.104
窗户（前）
0.4
t/m2
0.6

0.024
0.2
0.005
19
0.456
0.09
大门
0.4
t/m2
10.8

0.22
4.5
0.99
1
0.22
0.99
前墙
1.9
540
0.4
41.88

1
41.88

后墙
1.9
310
0.4
24.04
8.6
206.7
1
20.04
306.7
两侧墙
1.9
57
0.4
4.42
4.5
19.9
2
8.66
39
合计

565.25
2473.2
5.2.3抗倾校核
5.2.3.1浮力计算

5.2.3.2渗透力计算

5.2.3.3抗倾校核

所以，抗倾稳定满足要求。
5.2.4地基应力校核
5.2.4.1计算应力

5.2.4.2求平均应力

式中：γ—土壤浮容重 1.9t/m3（设计资料已经给定）；b—底板计算宽度 9m（第三章中已经定出）；φ—土壤内摩擦角（设计资料已经给定）；C—凝聚力 0.5 t/m3(设计资料已经给定)。

即
所以，地基承载力满足要求。
6水泵梁的结构计算
泵房布置及各种设备和场所的尺寸均已经确定，可以进行泵房的结构设计与计算。湿室型泵房的结构设计应包括屋盖、吊车梁、屋面梁及水泵梁等。本设计选择了水泵梁进行结构计算。
6.1水泵梁的荷载及内力计算
6.1.1水泵梁的荷载
水泵梁所受的静荷载为水泵的自重和梁的自重。
查荷载分项系数表可知：永久荷载的分项系数，可变荷载的分项系数。
水泵重：标准值 （一台泵两根梁）
设计值

梁自重：标准值
设计值
水泵梁按简支梁计算，计算简图如图6—1。

图6—1 水泵梁计算简图
6.1.2内力计算
取 （二类环境条件）

梁的计算跨度：

取
跨中弯矩设计值：

式中为结构重要性系数，查表得1.0；为设计状况系数，查表得1.0。
剪力值：

6.2配筋
6.2.1配筋计算

式中为结构系数，查表得1.20，为混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土选用，查表得。
（Ⅰ级钢筋）

式中为钢筋抗拉强度设计值，查表得。
选，。
6.2.2斜截面承载力计算

所以，截面尺寸满足抗剪要求。

所以，不用配腹筋。
再选，作为架立钢筋。
箍筋4@90，
6.2.3配筋图
水泵梁的配筋图详见附图。

参考文献
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