張立華

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

農(nóng)田排灌泵站的任務是排澇、排漬，同時還兼負提水灌溉任務。在防洪、排澇、灌溉等方面發(fā)揮了重要的作用。我國的排灌泵站大多數(shù)建于20世紀六七十年代，受當時技術經(jīng)濟條件的限制，多數(shù)存在工程標準低、建設質量差、老化失修嚴重等問題，致使排灌泵站安全隱患嚴重，必須進行除險加固，而工程復核計算就是揭示排灌泵站病險原因和機理的重要手段。

文章結合泰安市東平縣馬口排灌泵站復核計算項目，簡要介紹排灌泵站工程復核計算的基本內(nèi)容和方法。

1 工程概況

馬口排灌站地處東平縣東平湖口馬口村，始建于1966年，1987年改建，1988年竣工，設計7臺機組、總裝機容量1 110 kW，排水流量為10 m3/s，排澇控制面積0.53萬hm2，灌溉面積800 hm2，對州城、彭集、沙河站3個街道鄉(xiāng)鎮(zhèn)轄區(qū)防汛排澇、灌溉具有關鍵性作用。

其中，泵站由引水渠、前池、進水池、主、副廠房、出水池（壓力涵洞）組成。引水渠的作用是將澇水順利導入排澇站前池，引水渠的斷面為梯形，邊坡1∶2，底寬17.7 m。前池上游側上游側底寬17.7 m，下游側底寬27.0 m，長19.5 m，為漿砌石結構。進水池為矩形，長27.0 m，寬7.5 m，底高程36.2 m。進水池底板為鋼筋混凝土結構，厚0.5 m。邊墩、中墩均為砌石結構。主廠房為濕室二層結構，機組呈一字形排列，共7臺700ZLB-70。水泵安裝高程為38.74 m，支撐于水泵層的水泵梁上，主廠房底板頂高程41.7 m，電機布置在主廠房內(nèi)。主廠房右側為副廠房，內(nèi)設低壓室及值班室。壓力涵洞為鋼筋混凝土整體結構，距主廠房7.3 m，通過水泵出水管與主廠房連接。壓力涵洞為凈寬2.5 m壁厚0.4 m的方形鋼筋砼涵洞，洞身全長34.8 m。壓力涵洞上游洞底起始高程為40 m，下游段與豎井聯(lián)接處為37.9 m。

2 工程復核計算

2.1 水力學條件復核

2.1.1 引水渠水力學條件復核

引水渠設計應滿足縱向穩(wěn)定和平面穩(wěn)定。引水渠水力學條件復核是復核渠道在通過排澇流量時是否會引起渠道的沖刷或淤積。

馬口泵站引水渠長1 000 m，底寬17.7 m，邊坡1∶2，上游接各干溝末端高程為38.0 m，下游接泵站前池高程為37.0 m。水力計算按明渠均勻流公式。計算結果見表1。

表1 引水渠水力要素計算

引水渠的土質為輕壤土或中壤土，不沖流速在0.65左右，因此引水渠在達到設計引水流量時會沖刷渠道。

2.1.2 前池水力學條件復核

馬口泵站前池尺寸為：上游側底寬17.7 m，下游側底寬27.0 m，長19.5 m，為漿砌石結構。因此，錐角為26.8°滿足α=20°～40°的要求，不會產(chǎn)生水流的脫壁現(xiàn)象。

2.1.3 進水池水力學條件復核

經(jīng)復核進水池尺寸，滿足700ZLB-70泵的安裝、運行要求，能保證水泵有良好的吸水條件，保證水池中的水流平穩(wěn)，無漩渦無回流。

2.2 抗?jié)B穩(wěn)定復核

抗?jié)B穩(wěn)定主要是對進水池防滲長度進行復核。按《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001），防滲長度按下式計算：

式中：L為進水池地基防滲長度，即地基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長度的總和，m；C為允許滲徑系數(shù)值，對于亞黏土，取4；ΔH為上、下游水位差，m。

根據(jù)原設計資料，選擇正常運用工況進行泵站基礎抗?jié)B穩(wěn)定性復核，即上游設計取設計水位為38.4 m，下游水位取最危險的平基底35.4 m。經(jīng)計算，要求的閘基防滲長度L=12.16 m。

進水池縱剖面布置見圖1，進水池防滲長度為14.3 m，大于規(guī)范要求長度，進水池防滲長度滿足規(guī)范要求，進水池滲透穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

圖1 進水池縱剖面圖

2.3 泵站穩(wěn)定復核

泵站穩(wěn)定復核包括泵房基底應力、抗滑穩(wěn)定、抗浮計算。

2.3.1 基本資料

1）正常擋水位，38.40 m；2）地基承載力，112 kPa；3）混凝土與地基之間的摩擦系數(shù)，f=0.45；4）回填土的力學指標：亞黏土，r濕＝19.5 kN/m3，r?。?.5 kN/m3，φ＝15°，C=40 kPa。

2.3.2 計算工況

基本組合按設計運用工況計算，特殊組合按檢修工況計算。1）設計運用工況計算。上游水位38.4 m，閘下游水位平底板。2）檢修工況計算。上下游均無水。

2.3.3 計算簡圖

閘室穩(wěn)定計算簡圖見圖2。

圖2 泵站穩(wěn)定計算簡圖

2.3.4 荷載計算

計算按西邊聯(lián)和中聯(lián)分別計算，其橫斷面見圖3、圖4，計算成果見表2、表3。

圖3 中聯(lián)橫斷面

圖4 邊跨橫斷面圖

2.3.5 計算結果

泵站穩(wěn)定計算成果見表4、表5。

由表4、表5可知，邊跨、中跨的基底應力計算值小于地基承載力，基底應力不均勻系數(shù)小于規(guī)范容許值，但在檢修工況下泵站抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。

表2 西邊聯(lián)荷載計算

表3 中邊聯(lián)荷載計算

表4 正常運用工況計算結果

表5 特殊組合工況計算結果

3 結語

根據(jù)以上工程復核計算情況得出結論：前池、進水池的水力條件滿足規(guī)范要求，引水渠在達到設計引水流量時會沖刷渠道；泵站防滲長度滿足要求；泵站抗浮、抗傾穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，但檢修工況下泵站抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。建議引水渠應進行全斷面襯砌，泵站拆除重建。