小型农田水利工程泵站设计.ppt

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1、第1页 小型农田水利工程泵站设计工作内容及步骤 第2页 小型农田水利工程泵站工程设计工作内容及步骤小型农田水利工程泵站工程设计工作内容及步骤 1、设计前期工作 1.1、了解设计任务 和设计要求 1.2、组织相关专业人员到工程现场查勘 1.3、收集有关设计资料2、设计工作内容 3、设计成果 2.1、设计依据 2.2、水文计算 2.3、特征扬程的确定 2.4、泵型的选择 2.5、枢纽布置及设计、枢纽布置及设计 2.6、电气设计 3.1、水文部分设计报告 3.2、水工部分设计报告 3.3、设计图纸 3.4、工程量明细表、汇总表 3.5、设计概算书准备阶段成果阶段设计阶段第3页 1、设计前期工作、设计

2、前期工作1.1、了解设计任务和设计要求、了解设计任务和设计要求 了解泵站的主要功能、业主的具体要求等，做到“心中有数”【泵站的功用是什么（管网加压、提水灌溉、排涝等）、水源类别、建在何处、业主有无特殊要求等】。1.2、组织相关专业人员到工程现场查勘相关专业人员到工程现场查勘 现场踏勘的主要目的是相关专业到现场了解泵站的各种建设条件，相关专业主要有水文、水工、地质、电气、概预算等。各专业现场踏勘主要工作内容有：水文专业：水文专业：了解泵站是否有防洪要求，调查历史洪水位，掌握流域的洪水特性等。目的是为下阶段水工专业泵站枢纽布置及泵站建设高程提供约束性数据。水工专业：水工专业：了解拟建泵站取水方式、

3、泵站所处的地理环境、地形条件、周边交通条件及电力和通讯设施情况等，为下阶段设计工作积累原始资料。地质专业：地质专业：了解区域地质概况、有无地质灾害、周边料场储量和质量情况等，为下阶段水工专业泵站选址提供约束性数据及建议。主目录第4页 1、设计前期工作、设计前期工作1.2、组织相关专业人员到工程现场查勘相关专业人员到工程现场查勘 电气专业：电气专业：了解泵站周边电力设施现状，初拟泵站接线方案。概预算专业：概预算专业：调查各类建筑材料供应地、运距、了解有无场内二次搬运情况。主目录第5页 1、设计前期工作、设计前期工作1.3、收集有关设计资料 （1）工程所在地的社会经济资料。（2）收集和整理流域自然

4、地理概况、流域和河道特征、流域的暴雨和洪水特性等资料。资料系列应尽可能长。（3）泵站建筑物处地形测量资料，包括平面图、纵横断面图。（4）能源(电网)条件，电源地理位置、容量、可靠程度、电压等级等。（5）原工程设计报告及相关图纸（如涉及改、扩建）。（6）主要材料单价。（7）业主关于工程的要求和设想。（8）地勘资料，泵站建筑物处的地质纵、横剖面图，岩土物理力学指标，钻孔位置（必要时）。主目录第6页 2、设计工作内容、设计工作内容2.1、设计依据 （1）前期工程规划、设计成果及上级审查批复的结论性意见。（2）业主对泵站设计的要求（相关合同、协议等）。（3）规程规范：水利水电工程等级划分及洪水标准（S

5、L252-2000）；防洪标准（GB50201-94）；泵站设计规范泵站设计规范（GB 502652010）；）；泵站施工规范（SL2341999）；泵站技术管理规程（SL2552000）；泵站安装及验收规范（SL3172004）；水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）；水工混凝土结构设计规范（SL 191-2008）；水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）；建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）；建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；水利水电工程设计报告编制规程(DL502093、DL502193)；水利水电工程设计防火规范（SDJ 27890）。主目录第7页

6、2、设计工作内容、设计工作内容2.2、水文计算 设计暴雨计算、站址处的各频率设计洪水计算（应包括施工期洪水计算），并进行计算成果的合理性分析。洪水计算成果中的水位流量关系曲线将提供给水工专业确定泵站防洪高程。主目录总结与建议 水工专业根据泵站设计规范确定泵站等级和规模后，将会调用水文专业的洪水计算成果，用来确定泵站防洪高程（如有防洪要求）。第8页 2、设计工作内容、设计工作内容2.3、特征扬程的确定 泵站特征扬程包括设计扬程、平均扬程、最高扬程和最低扬程。特征扬程按以下步骤计算确定：（1）根据泵站设计规范第3.3条的规定推算泵站进水池最高（防洪）水位、设计水位、最高运行水位、最低运行水位、平均

7、水位；（2）根据泵站设计规范第3.条的规定计算泵站设计、平均、最高和最低净扬程，并按净扬程的1525%估算管路扬程损失后，即可得到初选水泵时的选泵特征扬程(对于有输出管道的泵站工程应通过水头损失计算确定)。主目录总结与建议 贵州山区小农水工程修建的泵站多为提灌站，一般有相当数量的扬水管（提水管），因此在提水管未设计完成之前其管道水头损失是未知数，设计扬程也需在提水管设计完成之后才能确定，即水泵选型应在提水管设计之后才能进行。平均扬程是指加权平均扬程，按泵站设计规范第3.3.2条计算，按平均扬程选泵时应保证水泵在平均扬程工况下在高效区运行。第9页 2、设计工作内容、设计工作内容2.4、泵型的选择

8、 （1）泵站的设计流量泵站的设计流量。通常小农水大多采用泵站均匀供水方式，泵站的设计流量按最高日供水量计算，水泵的最佳日工作时间在1620h/d；短时提水量大，但年利用小时低的泵站也可考虑24h供水；提水量小的泵站为考虑方便运行管理也可根据实际情况选择日工作时间在8h以内，具体情况区别对待。（2）水泵类型选择水泵类型选择。水泵类型主要根据扬程选择，常用有离心泵、轴流泵、混流泵等。一般情况下，泵站设计扬程H 小于l0m，宜选用轴流泵；520m，宜选用混流泵；20l00m，宜选用单级离心泵；大于100m时可选用多级离心泵。主目录总结与建议 贵州山区小农水工程泵站的设计扬程一般较高，多选择单级、多级

9、离心泵，具体选单级还是多级主要由水泵的性能决定，原则是尽可能保证泵在性能曲线内高效区运行在性能曲线内高效区运行，泵站设计规范建议装置效率在63%78%之间。也有部分工程用潜水泵或深井泵，潜水泵扬程一般在50m以内，深井泵投资较高，一般宜选用离心泵。第10页 2.5、枢纽布置及设计、枢纽布置及设计 枢纽布置及设计是泵站设计工作的主要内容，可参考以下步骤进行。枢纽布置及设计是泵站设计工作的主要内容，可参考以下步骤进行。2.5.1、站址选择2.5.2、泵房型式选择、泵房型式选择2.5.3、提水管设计及设计扬程计算、提水管设计及设计扬程计算2.5.4、水泵选型、水泵选型2.5.5、泵房高程及泵站布局、

10、泵房高程及泵站布局2.5.6、泵站水锤压力计算、泵站水锤压力计算 主目录第11页 2.5.1、站址选择、站址选择 站址选择的原则是权衡多方面利弊，选择最优方案。根据泵站规模、运行特点，考虑地形、地质、水源或承泄区、电源、枢纽布置、对外交通、占地、拆迁、施工、管理等因素以及扩建的可能性，经技术经济比较选定。主目录章节目录总结与建议 小农水工程泵站多建在岸边或半坡，站址应尽可能选择在地形相对开阔、岸坡适宜、有利于工程布置的地点。宜选择在岩土坚实、抗渗性能良好的天然地基上，以保证泵站建筑的稳定和安全，同时节省土建投资。不应设在大的和活动性的断裂构造带以及其它不良地质地段。站址选在淤泥、流沙、湿陷性黄

11、土、膨胀土等软基地段时，应慎重研究确定基础类型和地基处理措施，一般不建议选择软基地带作为站址。第12页 2.5.2、泵房型式选择、泵房型式选择1、小农水泵站泵房常用型式有几下几种：、小农水泵站泵房常用型式有几下几种：（1）干室型泵房当水源水位变幅超过水泵的有效吸程，站址处的地下水位又较高时，宜采用干室型泵房。干室型泵房内是一个封闭空间，比如建于河道中取水的井筒式泵房就属干式泵房。干式泵房例图：（2）湿室型泵房湿室型泵房的下部为一与前池相通并充满水的地下湿室。泵房和进水池合并建造。比如建于河道岸边的排架式泵房。湿室式泵房例图：（3）直墙分基式泵房没有水下结构，每套水泵机组均有各自单独的基础，并且

12、与泵房墙基分离。直墙分基式泵房例图 （4）斜坡分基式泵房同直墙分基式泵房，区别是有斜坡护砌。斜坡分基式泵房例图 （5）滑轨式泵房将泵房安装在滑轨上的泵房，以适应大幅水位变动。滑轨式泵房例图 （6）浮船式泵房将泵房安装在浮船上，通过摇臂与岸边连接，以适应大幅水位变动。主目录章节目录总结与建议 干室型泵房采光差、通风差，室内潮湿，受浮托力大，不以利于泵房稳定。当上部建筑自重小于浮托力时需要在底板上加锚杆抵抗浮托力对泵房稳定的影响。湿室型泵房水泵室与进水池合并，较干式泵房有利于泵房稳定，通常安装深井泵。分基式泵房有利于防止各台机组的相互干扰，结构简单施工方便、造价通风采光好。滑轨式、浮船式泵房均属移

13、动式泵房，需在较大的水位变幅下工作，因此泵的效率往往不高，而且需选择性能曲线较陡的泵。滑轨式泵房的缺点是不利于运行维护，浮船式泵房的缺点是造价昂贵。第13页 2.5.3、提水管设计及设计扬程计算、提水管设计及设计扬程计算1、提水管管材选择：、提水管管材选择：在材质方面，可选的管材品种较多，常用的有铸铁管、钢管、塑料管、预应力钢筋砼管等。每种材质的管材各有优缺点。铸铁管不易锈蚀，价格适中，但很笨重，安装难度较大，接头容易漏水；钢管价格较高，重量也较大，不易漏水，承压力高，但容易锈蚀，价格较高；预应力钢筋砼管价格虽较便宜，但接头易漏水，体积庞大，不易安装；塑料管（PE管）优点是不锈不漏，水力条件优

14、越，但价格较高，露天容易老化必须埋设。采用何种管材可根据工程实际情况作技术经济比较确定。主目录章节目录总结与建议 提水管采用PE管等塑料管时，应尽量避免管线沿途出现“驼峰”和“膝部”的起伏现象，驼峰处事故停泵时往往会产生伴有水柱分离的水锤现象（断流空腔再弥合水锤），所谓弥合水锤是指有压管流中出现大空腔呈现很高程度的真空，从而很管内产生负压的水锤危害，损坏塑料管，出现“压扁”现象。当起伏不可避免时，可以驼峰处安装进排气阀进气破坏真空。第14页 2.5.3、提水管设计及设计扬程计算、提水管设计及设计扬程计算2、提水管径初估及承压计算：、提水管径初估及承压计算：管径可根据经验公式进行初估，计算公式：

15、Q:设计流量（m3/s）,H:扬程（m）。初估管径计算出来后再反算流速，调整管径直至满足规范要求和商品经济管径要求。泵站设计规范规定：进水管道设计流速宜取1.52m/s，出水管道设计流速宜取2m/s，贵州属山区地区，小农水工程泵站往往具有“小流量、高扬程、长管道”的特点，管道的流速稍大就会导致水头损失陡增，从而使水泵的设计扬程陡增，装机容量增大，运行成本高。因此进水管道设计流速一般取1.01.2m/s，出水管道设计流速宜取1.21.5m/s有较好的经济性，具体取值可根据工程实际情况作技术经济比较后择选最佳流速值。钢管承压计算可按锅炉公式确定管壁厚度，计算公式：式中：H管道内水压力（m），D钢管

16、内径（m）；C锈蚀厚度（mm）；C=2 钢材的允许应力（N/mm2）；纵向焊缝焊接应力减弱系数。钢管承压计算管壁厚度同时还应满足泵站设计规范规定的明设光面钢管管壁最小厚度值:式中：D钢管内径（mm）主目录章节目录总结与建议 因进水管道设计流速低于出水管道设计流速，故进水管道管径一般要大于或等于出水管道管径。若进水管管径过小，会造成进水管流速过大，水头损失大，进水效果不佳。732.5HQD最大 C5.1D10H130D第15页 2.5.3、提水管设计及设计扬程计算、提水管设计及设计扬程计算3、提水管水头损失计算：、提水管水头损失计算：管道的水头损失由沿程水头损失和局部水头损失两部分组成，当采用估算法计算局部水头损失时常取沿程水损的10%，局部水损也可通过水力学公式进行计算，其计算的准确度要比估算法高。以钢管为例，沿程水头损失计算通常有3种方法：（1）水力学中沿程水头损失hf计算公式：式中：C谢才系数；沿程损失系数；n钢管管材的糙率；L压力钢管的长度（m）（2）灌溉与排水工程设计规范（GB50288-99）中沿程水头损失hf计算公式：式中：f摩阻系数；m流量指数；b管径指数；Q流量（m3/