湖北省荆州市豉湖渠泵站⼯程初步设计
第⼀章综合说明
荆州市位于湖北省中南部，长江中游北岸，江汉平原腹地。市域跨东径111°15’——114°05’，北纬29°26’——31°37’之间。长江⾃西向东贯穿市域，全长483km。市域总⾯积14067km2，总⼈⼝630万⼈，市中⼼城区建成区⾯积52.7km2，总⼈⼝67.5万⼈。城市性质为国家历史⽂化名城，长江中游主要港⼝，鄂中南地区的中⼼城市。 市中⼼城区处于长江中游荆江河段北岸，呈带状分布。地势南⾼北低，地⾯⾼程⼀般为28.0m-38.0m（黄海⾼程，下同）。市区内河湖纵横，其⾃然排⽔⽔系属江汉平原四湖（长湖、三湖、洪湖、⽩露湖）⽔系。市区内降⾬地⾯径流通过⾬⽔管渠收集，古城区⼀带⾬⽔排⼊荆襄河⼊长湖，沙市城区及⼯业新区⼀带⾬⽔则通过西⼲渠、豉湖渠排⼊四湖总⼲渠，但汛期外⽔位较⾼，市区内渍⽔⽆法⾃排，需经泵站抽排。经过多年的城市建设，城区已形成抽排及⾃动排蓄兼有的城市排⽔格局，但豉湖泵站未建，沙市城区、新北区及⼯业新区总⾯积110km2范围内的⾬⽔受下游顶托⽆法⾃排，造成内渠⽔位澭⾼，部分地区长期在汛季渍⽔，如江津路为城区主要交通⼲线，在汛期每年被淹数天，给国家、集体及个⼈财产造成了极⼤的损失。因此，急需在该区域的下游排放⼝设置节制闸和修建泵站抽排，以降低城
区下游排放⼝⽔位，保障城区⾬⽔排放通畅，保证城市经济持续稳定的发展。
2003年10⽉，荆州市城市建设投资公司委托我院对豉湖泵站进⾏可⾏性分析并提供相应报告。
2003年12⽉，省计委在荆州市主持召开了《荆州市⽟桥基础设施建设⼯程可⾏性研究报告》评审会，会议同意建设豉湖渠泵站，其设计排⽔流量为30m3/s。
依据省计委对“可研报告”的批复⽂件，现编制完成《荆州市豉湖泵站⼯程初步设计说明书》及有关附件。其主要内容如下：
⼀、编制依据
1、荆州市豉湖泵站⼯程设计合同
2、湖北省计划委员会关于《荆州市⽟桥基础设施建设⼯程可⾏性研究报告》的批复。
3、荆州市城市总体规划
4、荆州市⼯业新区总体规划
5、荆州市排⽔专项规划
6、豉湖渠疏挖整治规划（沙市区⽔利局）
7、泵站设计规范（GB/T50265-97）
8、国家颁布的有关规定、规范。
⼆、⽔⽂及站址⼯程地质
荆州市城区南⾼北低，沿长江呈带状分布，城区从西到东基本上由第四世纪冲积、洪积层组成，覆盖层为粘⼟、亚粘⼟、淤泥质粘⼟及轻亚粘⼟，⼟层薄，下部为粉质砂层，波浪起伏，⼀般顶板⾼程22.00-2 7.00饱含上层滞⽔。
埋藏于粘⼟层及粉细砂层的上层滞⽔，受降⾬及地表⽔补给；在粘⼟及粉细砂卵⽯层中潜⽔，受长江⽔补给。
历年平均降⾬量1158.5mm，最⼤降⾬量1858.5mm，历年⼀⽇最⼤降⾬量174.3mm，⼩时最⼤降⾬量66.6mm，历年平均蒸发量1350mm。
根据城市总体规划，沙市城区⾬⽔和沙市北⽚农⽥⾬⽔将通过⽩⽔滩等调蓄⽔体（总调蓄库容250万m3）控制其排⼊豉湖渠的流量不⼤于20m3/s，⼯业新区排⼊豉湖渠的流量通过调蓄（总调蓄库容42
万m3）可削减为10m3/s，泵站上游豉湖渠排⽔总流量通过调蓄（总调蓄库容400万m3，其中沟渠调蓄⽔量108万m3），可控制在30m3/s即泵站设计排⽔流量为30m3/s。
泵站总装机容量为5×500KW（四⽤⼀备），其主要特征⽔位和扬程为：外渠设计⽔位29.47m，外渠最⾼防洪⽔位29.70m，外渠最⾼运⾏⽔位29.70m，外渠最低运⾏⽔位26.70m，外渠平均⽔位28.20m；内渠设计⽔位26.25m，内渠最⾼运⾏⽔位26.70m，内渠最低运⾏⽔位25. 80m，内渠平均⽔位26.25m。泵站设计总扬程4.70m，最⾼总扬程5.25 m，平均总扬程
蒙山天气预报15天3.80m。
根据荆州市城市总体规划及⼯业新区规划，豉湖泵站的站址设在岑观公路西侧约100m地段。综合考虑本地段的地形条件、地质条件，交通要求、施⼯进度安排、堤⾝安全渡汛及运⾏管理等因素选取⼯程布置⽅案⼀为推荐⽅案，该⽅案已通过《豉湖泵站初步设计⽅案汇报材料》得到专家的认可。
本⼯程的初步勘察⼯作由华迪勘察院承接，根据勘察成果，泵站场地地基由冲积淤积粉质粘⼟层、冲积粉细砂层及冲积砂砾⽯层组成。泵房底板（21.10m），拦污栅桥、节制闸的底板（23.78m）持⼒层为粉质
粘⼟层，该⼟层的承载⼒为250KPa，在初步设计阶段建议采⽤天然地基，适当加厚加宽基础，保证基础稳定。
本地区地震基本烈度为6度。场地⼟为中软场地⼟，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑物地处于抗震有利地段，场地稳定，适宜建筑。
三、主机组选型
本阶段对主机组的选型系依据豉湖泵站参数和⽬前国内⼚家已⽣
产的泵型进⾏技术经济分析⽐较确定。通过对收集的⽔泵样本的分析，适合本泵站的⽔泵有三种⽴式全调节轴流泵：
1600ZLQ7.5-4型，1.6ZL Q-135型，1600ZLQ7.5-4.3型。按照满⾜最⾼运⾏总扬程和最低运⾏总扬程时机组能稳定运⾏的原则，并要求机组在中、低扬程条件下运⾏时，其效率、排⽔流量、轴功率等指标良好，达到经济运⾏效果。通过对收集的⽔泵特性曲线进⾏分析⽐较，本阶段推荐选⽤1600ZLQ7.5-4型⽴式全调节轴流泵，配TL500-24/1730型同步电动机，该泵的设计扬程H =4.7m，设计流量Q=7.5m3/s，设计点效率η=86%，制造⼚提供的吸出⾼度为-1.25m。
四、⼯程布置及主要建筑物
豉湖泵站⼯程包括主泵房、拦污栅桥、⾃排渠、节制闸、变电站和管理⽣活区六部分。
1、主泵房
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豉湖泵站为虹吸式结构，主泵房布置在豉湖渠上，其⼯程等别属于三等⼯程，主要建筑物（主泵房、拦污栅桥、节制闸）按3级建筑物标准设计，其它建筑物按4级建筑物标准设计。泵房总装机容量2500KW，设计排⽔流量30m3/s，机组间距4.8m。
泵房采⽤肘形进⽔流道，其底⾯⾼程21.10m，虹吸式出⽔流道，驼峰底⾼程30.232m，主机间底板纵向长23.3m，横向宽24.9m，电机层地⾯⾼程32.71m。主机间的左、右两端分别布置安装间和副⼚房。
2、拦污栅桥
拦污栅设置在主排渠上，每孔净宽4.0m，共6孔，与主泵房相距7 7m，栅桥顶部设置清污机⼯作平台，兼作⾏⼈交通道，⼯作桥⾯⾼程3 0.50m，桥宽7.0m。选⽤⼀辆150KN的汽车式吊车作为拦污栅体启闭设备，设置清污机械⼀台套及其管理⽤房。
3、⾃排渠（导流渠）
在现状豉湖渠（泵站处）南侧修建⾃排渠（导流渠），其横断⾯与该处豉湖渠疏控整治规划横断⾯⼀致。其直线段长度约为230m。
4、节制闸苏州旅行社排名前十名
节制闸布置在⾃排渠上，总宽29.0m，分6孔，每孔净宽4.0m，闸底板⾼程23.78m，节制闸启闭设备为卷扬式启闭机，启闭机房地⾯⾼程32.00m。
5、变电站
根据泵站所需电源及考虑接线⽅便等因素，将变电站布置于泵房北侧略偏东，变电站距泵房约25m，尺⼨为15m×8m。
6、管理⽣活区
豉湖渠泵站应设⽴专门的管理机构，以便对泵站、节制闸及其配套建筑物实⾏统⼀调度、管理。泵站管理⼈员及机组运⾏⼈员定编20⼈。新建⽣产、⽣活⽤房⾯积2130m2，并配置有下列设施：交通及通讯设备，外部观测设备，机修设备和电⼯试验设备等。
五、施⼯导流、对外交通及⼯程控制进度
1、施⼯导流
本⼯程以11⽉1⽇⾄次年5⽉31⽇划分为枯⽔施⼯时段，6⽉1⽇⾄10⽉31⽇划分为汛期。
在枯⽔时段开挖⾃排渠并修建节制闸，完⼯后破堤导流，主泵房、拦污栅桥围堰施⼯。
2、对外交通
⼯程位于荆州市⼯业新区东北部豉湖渠上，岑观公路西侧100m地段，⼯地⾄近旁岑河镇、观⾳当镇已有岑观公路相通，⼯地距岑河镇7. 0km，⾄观⾳当镇5.0km，岑河镇、观⾳当镇与荆州市市区均有⼀级公路相通，交通极为便利。
3、⼯程控制进度
本⼯程开⼯后在汛期来临之前的枯⽔时段修建⾃排渠及节制闸，并做好主体泵房与拦污栅桥的施⼯围堰，之后便进⾏泵房的基坑开挖，电机层以下钢筋砼浇筑，进出⼝挡⼟墙及进出⽔池的浇筑，电机层以上砼浇筑及机电设备安装等，并同时进⾏拦污栅桥的施⼯，主体⼯程在第⼆个枯⽔时段全部结束，此后继续进⾏辅助设施及堤坡护砌等的施⼯，20 05年5⽉份全部⼯程结束，总⼯期16个⽉。
六、⼯程投资估算
1、主要⼯程量
⼟⽅开挖10.6万m3，⼟⽅回填3.16万m3，砌⽯1.83万m3，混凝⼟1.22万m3。
2、主要材料⽤量
⽔泥2500t，钢筋600t，钢材215t，⽊材200m3。
3、⼯程总投资
（1）泵站静态总投资：4426.35万元
（2）泵站动态总投资：4552.82万元
第⼆章泵站⼯程规模设计
第⼀节排⽔规划
⼀、⾬⽔排放现状
沙市城区（30km2）、新北区（34km2）、⼯业新区（28km2）及⾼速公路以北农作区（9km2）总⾯积101km2范围内的⾬⽔通过⾬⽔管道或明渠收集，就近排⼊内河⽔系或湖渊⽔体，通过调蓄或转输，排⼊豉湖渠，最后汇⼊四湖体系。
豉湖渠是四湖总⼲渠的排⽔⽀渠，起于沙市城区中部，连通西⼲渠和总⼲渠，总长23.5km，是沙市城区、新北区及⼯业新区排除⾬⽔的唯⼀通道。
豉湖渠（南港桥处）现状渠底宽约28.50m，渠顶宽61.85m，现状渠底⾼程24.05m，现状堤顶⾼程30.50m，常⽔位25.50m，最⾼⽔位（2 003.7.12）29.70m，设计过流量80m3/s，设计最⼤洪峰流量128m3/s。
⼆、排⽔规划
荆州市城市排⽔规划和⼯业新区建设规划确定的城区排⽔的指导思想为：提⾼⽔系调蓄能⼒，消减洪峰流量；采取⼯程措施沟通内河⽔系，提⾼排⽔泵站抽排能⼒；汛期采⽤低⽔低排，⾼⽔⾼排，平常采⽤重⼒⾃排。
豉湖渠为沙市城区，新北区及⼯业新区排除⾬⽔的唯⼀通道，根据城市总体规划，豉湖渠和西⼲渠的河道应承担城区的泄洪流量各为20. 0m3/s。但当四湖总⼲渠处于暴⾬洪峰流量时，豉湖渠、西⼲渠泄洪将受顶托，城区排⽔规划在豉湖渠设置节制闸和⾬⽔泵站，当城区排⽔受顶托时，关闭节制闸，由豉湖泵站抽排，以保证城区在汛期不渍⽔。
第⼆节泵站建设必要性
荆州市城区地处江汉平原，城市排灌输能⼒受流域⽔系制约，当四湖流域⽔系处于洪⽔位时，城市排⽔受下游⾼⽔位顶托，⽽现有的排涝泵站排⽔规模太⼩，且分散布置，总抽排规模为23.4m3/s，沙市
⼤部分城区、新北区及⼯业新区总⾯积101km2范围内的⾬⽔在汛期由于下游顶托⽆法⾃排，造成⼤部分地段被淹，如江津路为城区主要交通⼲线，在汛期每年被淹数天，⼤街上污⽔横溢，交通中断，部分企业被迫停产，部分居民家中进⽔，城市环境受到严重污染，给国家、集体及个⼈财产造成了极⼤的损失，因此，急需在该区域的下游排放⼝设置节制闸和修建泵站抽排，以降低城区下游排放⼝⽔位，保障城区⾬⽔排放通畅。
第三节泵站规模
⼀、⾬⽔流量的计算
1、基本参数
⾬⽔设计流量计算公式：Q=ψ·q·F（升/秒）
式中：ψ——径流系数，取0.65
q——设计降⾬强度（升/秒·公顷）；
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F——汇⽔⾯积（公顷）。
暴⾬强度公式：q=684.7（1+0.854Lgp）/t0.526
式中：P——设计降⾬重现期，取1年；
t——降⾬历时（分钟）；
2、⾬⽔设计流量
按照⼯业新区排⽔系统规划，⼯业新区排⼊豉湖渠的⾬⽔汇⽔⾯积约28平⽅公⾥，⾬⽔设计流量84.21m3/秒，加上⾼速公路以北农作区⾬⽔流量7.25m3/秒，⾬⽔总流量为91.46m3/秒。
⼆、调蓄库容的计算
根据⼯业新区排⽔规划，在豉湖渠两侧分别设调蓄⽔体，以削减排⼊豉湖渠洪峰流量。调蓄⽔体结合规划道路排⽔管渠和现状地形，分别在豉湖渠以北设置⼆⽚，豉湖渠以南设置三⽚，调蓄库容计算如下：计算公式：V=（1-α）1.5·Q max·τ0
式中：V——调节池容积（m3）
Q max——调节池上游⼲管的设计流量（m3/s）
τ0——相应于Q max时的设计降⾬历时（S）
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α——下游⼲管设计流量的降低程度
调蓄库容计算表
三、泵站规模的确定
拟建豉湖渠泵站上游所接纳⾬⽔有三部分，即现沙市城区⾬⽔，沙市城区以北，三⼀⼋国道以南约35平⽅公⾥⾯积的农⽥⾬⽔以及规划⼯业新区排⼊豉湖渠的⾬⽔。按照规划，⼯业新区西北的⽩⽔滩将退⽥还湖，形成约300公顷的⽔⾯，根据城市总体规划，沙市城区⾬⽔和沙市北⽚农⽥⾬⽔将通过⽩⽔滩调蓄控制其排⼊豉湖渠的流量不⼤于20m 3/s，⼯业新区排⼊豉湖渠的流量通过调蓄可削减为10m3/s，泵站上游豉湖渠排⽔总流量通过调蓄可控制在30m3/s。
根据以上分析，豉湖渠泵站规模确定为30m3/s。
第四节泵站主要技术参数
⼀、内渠⽔位
豉湖渠泵站内渠特征⽔位应根据泵站所服务区域竖向⾼程情况，按照规范要求对站内⽔位进⾏推算，综合考虑合理取值。
1、最⾼⽔位（现状内涝⽔位）
取排⽔区建站前重现期10-20年⼀遇的内涝⽔位，即最⾼⽔位为2 9.70m。
2、最⾼运⾏⽔位（启排⽔位）
根据《荆州市⼯业新区场地竖向专项研究》确定的⼯业新区内最低竖向⾼程为27.10m，为保证该区汛期不渍⽔，确定泵站启排⽔位为26. 70m。
3、最低运⾏⽔位
根据《荆州市⼯业新区场地竖向专项研究》确定的⼯业新区调蓄⽔体最低设计⽔位为26.20m推算到前池，⽔⾯坡降值为
0.4m，即最低运⾏⽔位确定为25.80m较适宜。另，豉湖渠泵站处节制闸底板⾼程23.7 8m，有条件时还可通过节制闸进⼀步降低内湖调蓄⽔体⽔位，以便进⼀步增加调蓄⽔体容积。
4、平均⽔位：
最⾼运⾏⽔位为26.70m，最低运⾏⽔位为25.80m，平均⽔位为26. 25m。
5、设计⽔位
取与平均⽔位相同的⽔位，即设计⽔位为26.25m。
⼆、外渠⽔位
根据《泵站设计规范》，外渠⽔位包括拟定最⾼⽔位，最⾼运⾏⽔位、设计⽔位、最低运⾏⽔位、平均⽔位。
1、⽔位相关分析
豉湖渠泵站（南港桥）处外渠没有实测系列⽔位资料。其下游13. 8公⾥处设有何桥⽔⽂站，有较完整的⽔位资料。由沙市区⽔利局2003年8⽉提供的豉湖渠（何桥处）⽔位记录表显⽰，2003年7⽉12⽇12时其⽔位创下20年⼀遇最⾼⽔位记录，达到28.97m最⾼⽔位。根据《豉湖渠疏挖整治规划》其渠底（⽔⾯）纵向坡度为1:20000，推算出豉湖渠泵站处⽔位与何桥站⽔位关系公式：Y南=X何+13.83×1/20000。其中Y南、X何分别为南港桥处、何桥⽔位。利⽤上式关系便可求得南港桥处各级⽔位。
2、最⾼防洪⽔位
何桥⽔⽂站所测28.97m⽔位为豉湖渠20年⼀遇最⾼⽔位，推算到南港桥处为29.70。
3、最⾼运⾏⽔位
最⾼运⾏⽔位是决定泵站最⾼扬程的主要特征⽔位，在此⽔位下应能保证机组安全运⾏，豉湖渠（南港桥处）⽬前设计堤防防洪⽔位为2 9.70m，因此选定最⾼运⾏⽔位为29.70m。
4、最低运⾏⽔位
最低运⾏⽔位是确定泵站的最⼩扬程和确定流道出⼝淹没⾼程的依据，它应⾼于内渠设计⽔位（26.25m）或等于内渠最⾼运⾏⽔位（26. 70m），因此确定最低运⾏⽔位为26.70m。
5、平均运⾏⽔位
最⾼运⾏⽔位为29.70m，最低运⾏⽔位为26.70m，因此平均运⾏⽔位为28.20m。
6、设计⽔位
《规范》规定，取承泄区重现期5-10年⼀遇的3-5⽇最⾼平均⽔位为设计⽔位，考虑到本泵站为沙市城区排涝泵站，设计⽔位取承泄区重现期10-20年⼀遇3-5⽇最⾼平均⽔位，因此选⽤6-8⽉豉湖渠最⾼三⽇平均⽔位进⾏频率计算，得出豉湖渠泵站外渠设计⽔位29.47m。
三、特征净扬程
1、设计扬程：按泵站进、出⽔设计⽔位差计，为3.22m（净扬程）。
2、最⾼扬程：泵站出⽔池最⾼运⾏⽔位与进⽔池最低运⾏⽔位之差即3.9m（净）。
3、最低扬程：泵站出⽔池最低运⾏⽔位与进⽔池最⾼运⾏⽔位之差为0m（净）。
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