浅析五华县农村排涝泵站设计排水流量的计算方法.pdf

第 4期 2 0 1 1年 4月 广 东水利水 电 GUA NGD0NG WAT ER R ES 0URC ES AND HYDRO P OWE R No ． 4 Ap r ． 2 0 1 1 浅析五华县农村排涝泵站设计排水流量的计算方法 李正 东 ( 五华县 小水电管理站 ， 广 东 五华5 1 4 4 0 0 ) 摘要： 根据相关规范， 通过五华县小型排涝泵站的实践， 总结 出泵站排水流量的简便 实用计算方法， 并在 2 0多宗泵站设 计中得到应用， 计算成果合理可靠。 关键 词 ： 五华县 ； 排涝泵站 ； 设计排水流量 中图分类号： T V 6 7 5 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 8— 0 1 1 2 ( 2 0 1 1 ) 0 4— 0 0 4 5— 0 2 引言 五华县位于广东省东北部 ， 地处韩江上游 ， 属亚热带 季风气候区， 雨量丰沛， 年均气温约为 2 0 ℃， 年均降水量 约为 1 5 0 0 ra m。县内河流纵横 ， 水系发达 ， 主要河流有琴 江、 五华河、 梅江 。五华县是广东省 1 0个水果基地县之 一 ，也是洪涝灾害易发区和防洪排涝的重点地 区。全县 现有排涝泵站 6 0多宗 ， 在解决洪涝灾害及改善水环境问 题 中起着十分重要 的作用。但 由于大多数泵站建于 2 0 世纪6 0 、 7 0年代， 建设标准偏低， 运行时间长， 工程失修、 设备老化十分普遍， 导致泵站故障多、 效率低， 高耗低能 及安全问题十分突出， 抗洪、 涝灾害的能力明显下降， 难 以充分发挥泵站整体效益， 急需更新改造。 近几年， 随着广东省人大农村机电排灌议案工程建设 的实施， 五华县相继对农村病险小型排涝泵站进行 了更新 改造。通过寨下坝等 1 0多宗排涝泵站工程设计实践， 总结 出小型泵站排水流量各主要参数的简便实用计算方法。 1 水泵设计排水流量的组成 水泵流量是对应扬程下 的水泵必须具有的排水流 量能力 。 设计排水流量 Q由河堤渗流流量 Q ， 暴雨径流 流量 Q ， 基流流量 Q 组成 ， 尚不考虑生活污水及工业污 水排放量 。 因五华县境内的排涝泵站均为沿堤布置的分 建式排水泵站 ， 两套排水系统按外江水位情况分别独立 运行 ， 即当外江水位低于内水位需要排水时 ， 由 自流排 水闸 自流排 出； 当外江水位 高于内水位时 ， 必需关闭 自 流排水闸后再由排涝泵站抽排 出外江 ， 故本文计算排水 流量时不再对 自流流量进行分析。 2 设计排水流量的计算方法 水泵排水流量 Q由下式计算 ： Q =Q 1 +Q 2+Q 3+Q 4 ( I n ／ s ) 式 中 Q为水泵必需具有的排水能力 ； Q 为河堤渗 流 流量； Q 为暴雨迳流流量 Q 。 为基流及排渍流量 ； Q 为 生活及工业排放量。 2 ． 1 河堤渗流流量 Q 的计算 当河堤堤身渗透系数较大或河堤建筑在透水地基 时 ， 水泵排水量必须考虑其渗透量。按《 堤防工程设计 规范 G B 5 0 2 8 6— 9 8 》 的相应状态下渗流公式计算。由于 河堤断面相差不大 ， 故采用统一标准断面计算堤基的渗 流 ， 如 图 1所示 。 对于均质土坝堤基渗流计算， 渗流量的计算方法按 《 堤防工程设计规范 G B一5 0 2 8 6—9 8 》 E s ] E 3 ． 1计算 ， 即 将堤身和地基 的渗透量分开计算 ， 单位宽度总渗流量等 于两者之和 有关计算公式如下 ： 一q D ： ( 1 )k 2 L h (1一m 2 0 ) 警 ho - ／／2 恚m zHz ] (2) 一 + — — 收稿 日期 ： 2 0 1 0—1 2—2 4； 修回日期： 2 0 1 1 — 0 2— 2 1 作者简介 ： 李正东( 1 9 7 8一) ， 男， 本科， 工程师， 经济师 ， 主要从事水利水电工程设计和管理工作。 4 5 2 0 1 1年4月 第4期 李正东： 浅析五华县农村排涝泵站设计排水流量的计算方法 日 ， n ( 4 ) 式 中 q为单位宽度渗流量 ， m ／ ( s - m) ； K为堤身渗透 系数 ， m ／ s ； 为上游水位 ， m； 为下游水位 ， m； 。 为下 游出逸点高度 ， m； ， n 为上游坡坡率 ( m =2 ) ； m： 为下 游坡坡率( m =2 ) 。 显然已知上游水位及坡率 ， 则可 由式( 3 ) 、 式 ( 4 ) 计 算出 △ 及 L联立方程式组式 ( 1 ) 、 式 ( 2 )即可求出 h 。 及 q ／ k值 。 从式 ( 1 )中可以看出， 当 H 2=0时 ， q ／ k 有最大值 ， 为安全及计算方便起见取 =0 ， 则有 望 一 一 2( 1 一m ) 旱 ：— ( 6 )0 5 m +． 令上列两式相等 ， 则可求 出： h o ： 幽 ㈩ —— — _ _ 二 了 一 上式中取有 意义 的负号 ， 代入式 ( 6 )即可求 出 g 。 值 ： ：g 『 J +g r ( 8 ) 式中 q 。为堤身渗透流量 ， 1T I ／ ( s 1T I ) ； g 为地基渗透 流量 ， I T I ／ ( S IT I ) 。 一 L 0 8 8T 一 + m 1 +． 、 当 =0时 ， 式( 9 )变为 t一／ r L 0( 1 0 ) 一 +m 日 + ． 8 8 7 1 、 由式组 ( 5 ) 、 ( 6 ) 、 ( 9 )求 出总渗透量 。 3 ． 2 暴雨径流流量 Q 的计算 3 ． 2 ． 1 设计暴雨量 由广东省水文总站 2 0 0 3年编制 的《 广东省暴雨参 数等值线 图》 查得涝 区有关数值 ： 年最大 2 4 h点暴雨均值 ； 2 4 h变差系数 C ； 查 C =3 ． 5 C ， P =1 0 ％， 值 ； ． 。 ．点雨量 P =1 0 ％ ， = ／ 2 4 ； 一 般集雨面积 F <1 0 k m ， 故不作点面折减 。 ． ．设计暴雨量 h=H = 3 ． 2 ． 2 暴雨径流总量 的计算 暴雨径流总量 由下式计算 W =0 ． 1 F ( h—E —h )X 1 0 m 式 中0 ． 1为单位换算系数 ； 为径流系数 ， 按各特征 46 集雨 区选用 ； F 为集雨区面积 ， k m ； E 为蒸发量 ， 五华 地区为2 m m ／ d ， 由于本设计为 2 4 h暴雨、 3 d排干， 按降 雨过程 2 4 h暴雨后 ， 7 2 h仍有降雨 ， 故蒸发量略去不计 ； 日 为持水量 ， 按各特征集雨区选用。 3 ． 2 ． 3 暴雨径流流量 Q ， 的计算 Q ， 按下式计算 ： Q 2 = ( 1 T I ／ s ) 式中 为设计排水时间 ， 1 0 S ； 关于排水时间， 《 水 利工程水利计算 规范》( S L 1 0 4 — 9 5 ) 第 4 ． 4 ． 6条指出： 排水泵站每天正常开机小时 ， 对 电排泵站可用2 2～ 2 4 h ， 又按照《 泵站技术规范设计分 册》 ( S D 2 0 4— 8 6 ) 第 5 ． 4 ． 2条规定， 泵站机组台数应为 满足泵站设计流量所需的机组台数， 与备用机组台数之 和。由于本泵站为小型泵站， 不设备用机组， 故采用每 天正常开机 2 0 h计算。 3 ． 3 地下基流及排渍设计流量 Q 的计算 排渍设计流量可按《 农田水利》 。 。 中的计算公式计算， 设计排渍模数 K= O ． 0 3 m ／ ( s k m ) ， 则得出： Q = 。 地下基流量按《 广东省灌溉水量平衡计算》 可得五 华地 区为 0 ． 0 0 2～ 0 ． 0 0 3 m ／ ( s k m ) 。 3 ． 4 生活和工业排水流量 Q 的计算 生活与工业排水流量 Q 按 实际情况计算 ， 对 于农 村机电排涝一般都略去不计 。 4结 语 上述设计排水流量的计算方法已在五华县兴一 、 寨 下坝、 澄湖、 牛石、 下潭等 1 0几座排涝泵站更新改造设 计中得到应用， 经实际检验， 计算成果精确、 可靠， 符合 泵站实际运行情况 。 参考文献： [ 1 ] G B ／ T 5 0 2 6 5— 9 7泵站设计规范[ S ] ． 北京 ： 中国计划出版 社 ， 1 9 9 7 ． G B 5 0 2 8 6— 9 8堤防设计规范[ S ] ． 北京 ： 中国计划 出版社 ， 1 9 98． S L 1 0 4— 9 5水利工程水利计算规范[ S ] ． 北京： 中国水利电 力 出版社 ， 1 9 9 6 ． 水利电力部， 水利水电规划设计 院， 长江流域规划办公室 编． 水利动能设计手册( 治涝分册) [ M] ． 北京： 水利电力出 版社 ， 1 9 8 8 ． 中华人民共和国水利电力部． S D 2 0 4—8 6泵站技术规范 ( 设计分册) [ S ] ． 1 9 8 7 ． 广东省水利电力厅． 粤水电总字[ 1 9 9 5 ] 4号《 关于( 印发广 东省防洪( 潮) 标准和治涝标准) 试行的通知》[ R] ． 1 9 9 5 ． 李兴旺． 农田水利学 [ M] ． 南京： 河海大学出版社， 1 9 9 5 ． ( 本文责任编辑马克俊) ] 』] 』