□耿 昕 □李西平

(河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司)

一、概述

河南省地處中原，是農(nóng)業(yè)大省，國家的糧倉，同時也是水資源缺乏的省份之一。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，國家糧食核心區(qū)的建設(shè)，對水資源需求量越來越大。抓住南水北調(diào)中線工程穿越河南省的機遇，做好配套工程是解決本區(qū)域內(nèi)資源型缺水的唯一途徑。配套工程是中線總干渠沿線分水口門到各受水點之間的輸水工程，當受水點對水頭要求高于總干渠水位時，必須采用加壓泵站將水最終送達用水戶。

李垌泵站位于河南省新鄭市李垌村北約200m，南水北調(diào)總干渠右岸的李垌分水口門下游，主要目的是通過加壓向老觀寨水庫和望京樓水庫供水，自流至新鄭市規(guī)劃水廠，同時在總干渠檢修或其它情況不能正常供水時，能將老觀寨水庫、望京樓水庫之水返輸至規(guī)劃水廠。

李垌分水口門的設(shè)計分水流量4.0m3/s，下游輸水涵洞孔數(shù)一孔，孔口尺寸2.2m×2.2m。根據(jù)規(guī)劃：口門——老觀寨水庫泵站提水流量1.5m3/s，口門——望京樓水庫泵站提水流量1.5m3/s，口門——規(guī)劃水廠自流流量1m3/s，老觀寨水庫、望京樓水庫向規(guī)劃水廠返輸流量1.5m3/s。

二、泵站布置方案

（一）獨立方案

該方案為一座泵站對應(yīng)一個供水點，各泵站相互獨立，自成體系。

主要特點：一座泵站不受另一座泵站影響，當2座泵站參數(shù)差別較大時，可能節(jié)約建筑工程；但由于2座泵站，必定有1個或2個泵站為側(cè)向進水，管理人員較多，且管理復雜，電氣設(shè)備、起吊設(shè)備較多，較適宜單座泵站機組臺數(shù)較多的泵站，如圖1。

（二）集中方案

該方案為2個供水點有一座泵站，不同的機組供水，泵站內(nèi)的水泵根據(jù)各自供水點揚程、流量不同選擇；各個機組雖然在1個廠房內(nèi)，但相對獨立；公用1套起吊設(shè)備，1個檢修間。主要特點：進水均為正向進水；建筑工程相對集中；可減少管理人員，電氣設(shè)備、起吊設(shè)備減少，副廠房共享；相互干擾相對較大，較適宜單個泵站機組臺數(shù)較少的泵站，見圖2。

圖1 獨立方案圖

圖2 集中方案圖

（三）方案選擇

根據(jù)水力計算和水力機械專業(yè)提供的機組選型，口門——老觀寨泵站設(shè)計裝機2臺，水泵型號600S75A、電機型號Y5004-6，總裝機2×710kW；口門——望京樓水庫泵站設(shè)計裝機2臺，水泵型號600S32B、電機型號Y355M4-6，總裝機2×250kW。

由此可見，每一供水點機組臺數(shù)不多，機型相近，同時結(jié)合地形、地質(zhì)等工程實際，李垌口門泵站采用集中布置方案。二個供水點采用一座泵站，因而進水池、主廠房、安裝間、副廠房等均合二為一。

三、泵房型式選擇

泵房是安裝水泵、電機及其輔助設(shè)備的建筑物，是泵站的核心部位。根據(jù)水力機械專業(yè)水泵選型為臥室離心泵，比較了兩種型式泵房：分基型泵房；干室型泵房。

（一）分基型泵房

該類型泵房的水泵、電機等基礎(chǔ)與其上部廠房基礎(chǔ)相對獨立，自成體系。主要特點：一是水泵、電機等基礎(chǔ)與其上部廠房基礎(chǔ)相互分開，可以避免機組運行震動對上部房屋的影響；二是結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計、施工方便；三是水泵安裝高程一般位于設(shè)計水位以上，使得泵室或泵房底部高程相對較高，通風、采光等條件較好；四是水泵吸水管高度較大、長度相對較長，流量較大時，不易選擇機型；五是地下水位較高時，容易滲入泵房基礎(chǔ)，影響泵房安全；六是設(shè)備基礎(chǔ)較小，振幅較大。

（二）干室型泵房

該類型泵房四周墻壁和底板用鋼筋混凝土建成一個不透水的整體，形成一個相對干燥的地下室，水泵和電機安裝在地下室內(nèi)，泵房平面呈矩形。該種泵房是較為常見的泵房型式。

主要特點：一是地下水位對泵房基礎(chǔ)影響較小，泵房安全性能提高；二是設(shè)備基礎(chǔ)與泵室基礎(chǔ)一體，整體穩(wěn)定性能好，抗震性能提高；三是水泵吸水管高度較小、長度較小，有較多的水泵可供選擇；四是泵房可設(shè)為上下2層，空間較大，易于布置其它設(shè)備；五是泵房整體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防潮性能較好。六是由于設(shè)有地下室，泵房通風、采光相對較差；七是在水泵進出水管道上均需設(shè)置閘閥。干室型泵房結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3 干室型泵房結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過上述分析，考慮南水北調(diào)工程的重要性，采用干室型泵房。

四、主廠房設(shè)計

（一）泵房平面布置

泵房平面布置可采用雙列梅花形布置或單列布置。梅花形布置廠房長度較短，寬度較大，整體占地面積較小，但對啟閉機跨度要求較大，多適宜立式機組。單列布置廠房長度較長，寬度較小，整體占地面積較大，但對啟閉機跨度要求較小，立式機組和臥式機組均適宜。根據(jù)該工程水泵選型均為臥式機組和機組臺數(shù)較少的特點，采用單列布置。

（二）泵房豎向布置

根據(jù)進水池內(nèi)最低水位，吸水管最小淹沒深度，吸水管中心高程等確定水泵安裝高程、主機間底板高程。

檢修間地坪高程：根據(jù)安全超高，風涌高度，檢修間地坪高程高出進水池最高水位1.0m；同時為了防止雨水進入其內(nèi)，該層高程尚需高出室外地面0.2m以上。為了廠房內(nèi)交通，檢修間地坪高程與泵房內(nèi)通道高程一致。

檢修間地坪距啟閉機梁頂高度：該高度由水泵高度、電機高度、安全操作距離、啟閉機繩的垂直長度、啟閉機軌道高度、啟閉機自身尺寸等因素決定。

啟閉機梁頂距屋面梁底高度：該高度由啟閉機自身要求確定。

其他高度：根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，建筑模數(shù)等因素確定。

五、泵站運行方式

運行方式：第一，當南水北調(diào)總干渠正常運行，2座水庫和規(guī)劃水廠要求供水時，關(guān)閉控制閥井1、2(見圖2，下同)，開啟控制閥井3、4。第二，當南水北調(diào)總干渠正常運行，2座水庫已蓄至正常水位時，規(guī)劃水廠要求供水時，泵站停止運行，關(guān)閉控制閥井2，開啟控制閥井4。第三，當南水北調(diào)總干渠正常運行，2座水庫需要供水而規(guī)劃水廠不需要供水時，關(guān)閉控制閥井1、2、4，開啟控制閥井3，泵站正常運行。第四，當南水北調(diào)總干渠正常運行，規(guī)劃水廠不需要供水，水庫需要供水時，關(guān)閉控制閥井4、2、1；開啟控制閥井3，各個泵站可獨立運行。第五，當南水北調(diào)總干渠檢修不能正常供水而需要老觀寨水庫返輸規(guī)劃水廠水時，關(guān)閉控制閥井4、3，泵站停止運行，關(guān)閉水泵逆止閥，開啟控制閥井1、3。第六，當南水北調(diào)總干渠檢修不能正常供水而需要望京樓水庫返輸規(guī)劃水廠水時，關(guān)閉控制閥井4、1，泵站停止運行，關(guān)閉水泵逆止閥，開啟控制閥井2、3。

通過上述控制閥的調(diào)節(jié)，可以滿足提水、自流、返輸多種組合功能。

六、結(jié)語

李垌泵站為1個泵站2個供水點，同時又有自流、返輸?shù)裙δ?，是南水北調(diào)河南省受水區(qū)眾多泵站中較為典型的一座，因此如何對其進行優(yōu)化布置，聯(lián)合調(diào)度運行，對其他泵站的設(shè)計具有很大影響。通過多方案、多角度的比較、論證，選取的方案方便管理，節(jié)約投資，較少運行成本。