1、某灌溉泵站設(shè)計-基本設(shè)計資料基本情況本區(qū)地勢較高，歷年旱情比較嚴重，糧食產(chǎn)量低。根據(jù)規(guī)劃，擬從附近湖中 揚水灌溉該區(qū)的6.7萬畝農(nóng)田，使之達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。機電揚水灌區(qū)內(nèi)主要作物有小麥、玉米、谷子和棉花等。灌區(qū)缺少灌溉制度， 現(xiàn)參考附近老灌區(qū)的灌水經(jīng)驗，擬定出本灌區(qū)灌溉保證率為75%的灌溉制度。其 設(shè)計毛灌水率如表1所示。表1設(shè)計年內(nèi)毛灌水率灌水時間（日/月）1/3-15/416/4-10/611/6-30/71/9-30/915/11-10/12）千畝灌水率（s30.0022.0016.5022.5030.75圖1 站地地形圖地質(zhì)及水文地質(zhì)資料根據(jù)可能選擇的站址，布置6個鉆孔。由地質(zhì)柱狀圖

2、明顯的看出，3米以內(nèi)表土 主要是粘壤土，經(jīng)土工試驗，得到的有關(guān)物理指標為粘壤土的內(nèi)摩擦角6 1 / 17 。=35，承載力為200站址附近的地下水位多年平均在307.2m左右（系黃海 2、 一一 高程）。氣象資料夏季多年平均旬最高氣溫34C，春、秋季干旱少雨，年平均降雨量為524，降雨 年內(nèi)分配極不均勻，每年7、8、9月的降雨量占全年降雨量的80%以上。年平 均無霜期為200天左右，多年平均最低氣溫為-8C，最大凍土深度為o.44m。平 均年地面溫度為15C，平均年日照時數(shù)為2600.4h。累積年平均輻射總量為 527.41 /，平均日照百分率為59 %。熱量和積溫都比較豐富，能滿足一年兩 熟

3、作物生長的需要。水源灌區(qū)西北有一湖泊，是規(guī)劃灌區(qū)的水源，其水量充沛。灌溉保證率為75 %時的 湖泊月平均水位如表2所示。表2湖泊月平均水位（保證率為75%）月份123456789101112水位（m）308.9308.9309.2309.3309.5309.7312.0313.0313.2309.8309.8308.9灌溉保證率為90%時，灌溉期間旬平均最低水位為308.8m5年一遇的旬平均最 高水位達312.5m，夏季多年旬平均最高水溫為23C。其它根據(jù)規(guī)劃，為保證揚水后自流灌溉，出水池水位均不應(yīng)低于327m。站址附近有6.3高壓電力線通過，已經(jīng)有關(guān)部門批準，可供泵站使用。該地區(qū)勞動力充足，

4、交通方便。除水泥、金屬材料以及泵站建設(shè)中所需的特殊材 料外，當?shù)乜商峁┐u、石、砂、瓦、木材等建筑用材。根據(jù)機電設(shè)備的運行特性，每天按20h運行設(shè)計。要求完成泵站設(shè)計中初設(shè)階段的部分內(nèi)容，成果包括設(shè)計圖紙和設(shè)計說明書。（1）圖紙1）樞紐平面布置圖（繪制在地形圖上）2）泵房平面圖，泵房縱、橫剖面圖。（2）設(shè)計說明書2 / 171）概述建站目的，設(shè)計任務(wù)，資料分析，設(shè)計所依據(jù)的規(guī)范和標準。2）機電設(shè)備選擇的依據(jù)和計算。3）泵站各建筑物的型式、結(jié)構(gòu)選擇的依據(jù)、計算結(jié)果及其草圖。4）泵房尺寸擬定的依據(jù)和設(shè)備布置的說明。5）驗證機組選擇的合理性，并說明其在使用中應(yīng)注意的問題。6）必要的附圖、附表、參考文獻

5、。（3） 樞紐中心線因所給資料不足，無法知道控制區(qū)面積如何，但是根據(jù)資料可知，該地區(qū) 高差不大，總體呈上升趨勢，沒有坡升坡降的情況，于是擬定采用單站集中控制 方式。同時，采用正向進水、正向出水的建筑物布置型式。初步擬定樞紐中心線。 擬定情況如圖2所示（在原地形圖的基礎(chǔ)上繪制）。圖2 樞紐中心線布置圖二泵站設(shè)計1泵站主要設(shè)計參數(shù)（1）設(shè)計水位出水池水位327.0米，水源設(shè)計最低水位308.8米，5年一遇的旬平均最 高水位312.5米。（2）泵站設(shè)計流量：17為了便于選擇同型號水泵，按以下原則將灌水率圖修正成等階梯形狀， 具體如下。1）灌水日期的移動或者灌水時間的變動.不應(yīng)影響作物的正常需水（變

6、動天數(shù)不超過23天）。2）每次灌水的灌水率數(shù)值不應(yīng)相差太大（最小灌水率不應(yīng)小于最大值的 40%），以便渠道流量比較平穩(wěn)，泵站機組利用率較高。3）修正后的灌水率應(yīng)適應(yīng)我國目前的管理水平，對旱作灌區(qū)，一般的灌水率在 20351/ （s 干畝）之間。圖3灌水率圖（3）按每天開機19小時，將修正后的毛灌水率換算成機灌灌水率。公式為q= q*24/ t式中q修正后的設(shè)計毛灌水率.1/（s千畝）；t機組每天開機的小時數(shù)。機表3 設(shè)計年內(nèi)毛灌水率機機灌水時間（日/月）1/3-15/416/4-10/611/6-30/ 71/9-30/915/11-10/12）（毛灌水率（s 千畝30.0022.0016.5

7、022.5030.75機灌水率37.8927.7920.8428.4238.844 / 17圖4 機灌灌水率圖（4）取灌水率圖中之最大的灌水率來計算泵站的設(shè)計流量，其計算公式為 TOC o 1-5 h z ?渠系/Q設(shè)二3式中一一修正后的最大灌水率.（s千畝）；3設(shè)機機計的灌溉面積.千畝；?渠系一一渠系水利用系數(shù)（%）。Q 設(shè)=38.84*67/0.65=4003.52泵站設(shè)計揚程估算（1）泵站設(shè)計的水源水位；最高水位；313.2；最低水位；308.9；設(shè)計水位；312.5；最低運行水位；灌溉保證率為90%時，灌溉期間旬平均最低水位為308.8。出水池按最低要求327m設(shè)計凈揚程；327-31

8、2.5=14.5m最高凈揚程；327-308.8=18.2m最低凈揚程；327-313.2=13.8m（2）計算平均實際揚程，公式為?tQH ?H ?. tQ式中 H相應(yīng)時段時的出水池水位與進水池iii實實 ii水位之差，m；相應(yīng)時段時的泵站供水流量，1,；不同灌溉時段的泵站工作天數(shù)，天。表4實際揚程計算表灌水時間（日/ 月）1/3-15/416/4-10/611/6-30/71/9-30/915/11-10/125 / 17灌灌水率機） （s 千畝）（37.8927.7920.8428.4238.84供水流量13905.62864.52148.12929.44003.517575215754

9、7.510740087882100087.5H ti實3122527.23036357.8327m。出水池按最低要求？tHQ ?H=17.636m iii實?實tQii 3）確定水泵的設(shè)計揚程，公式為：（一 H R（1） H= +EAhH實損設(shè)實; 一管路沿程和局部水頭損失。m式中 Ah 5-2管路水頭損失占平3實際揚 程的百分比，其值可按表課本K20%初定。取 HH=21.163m）Ah（H= 1+E 初步選泵3損設(shè)實實水泵選型的原則。具體如下。（1） TOC o 1-5 h z 在設(shè)計揚程下，能滿足設(shè)計流量的要求，1）當實際揚程變化時，水泵能在高效區(qū)內(nèi)工作，2）以減少臺數(shù)，盡量選用較大的水

10、泵，3）在能夠適應(yīng)灌溉流量變化的前提下，節(jié)省基建、維修費用。另外大泵的效率較高。4）在一個泵站中，盡可能選用同型號的水泵。5）如進水池的水位變化幅度較小時、優(yōu)先選用臥式機組。在滿足流量和揚程的前提下，盡量選用吸水性能好的水泵。6）主泵類型的選擇。（2）查水泵站設(shè)，設(shè)計流量為4003.521.163m因為此泵站的設(shè)計揚程為作為比較方案，種泵型均符合揚程要求，計示例與習題中的水泵性能表得進行經(jīng)濟性能等方面的優(yōu)選。其性能如表所示：5表泵型方案性能6 / 17確定主泵臺數(shù)Qdi?，可據(jù)此確定兩種泵型所需的臺數(shù)。有關(guān)系式Q泵Qd?i臺，取 臺。型泵 Q泵Qj?臺，取臺。型 Q泵擬合流量過程曲線(4)按選

11、定的水泵型號和臺數(shù)，在流量過程線上擬合，當選擇水泵型臺數(shù)為時，擬合后的流量過程線和設(shè)計流量過程線配合較好，故說明選擇方案可以滿足流量 變化過程的要求。故本設(shè)計選用型泵這一方案是合理的。所以選用臺型泵，其中為備用。4動力機組配套選型由于在站址有高壓輸電線路通過，靠近電源，故動力類型選配電動機。(1)電動機配套功率N計算配N軸K?N 其計算公式如下：配?傳式中：K一 動力備用系數(shù)，取1.1；N一水泵工作范圍內(nèi)的最大軸功率，查前表得；軸?一傳動效率，水泵轉(zhuǎn)速為，初步假定用同步轉(zhuǎn)速的異步電動機直接傳傳動，則取為 。N軸KN?。算得配?傳(2)確定機型根據(jù)水泵額定轉(zhuǎn)速和配套功率，配套 電機。7 / 17

12、5水泵機組的布置與基礎(chǔ)本設(shè)計采用的是臺系列 泵，因此機組布置采用橫向排列方式。,23520 =機組的基礎(chǔ)深度計算公機組基礎(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)，混凝土容重Y式為 33.0W(2.2) H= L?B?y 式中，W機組總重量(N)，L基礎(chǔ)長度(m)，B基礎(chǔ)寬度(m)，)Y基礎(chǔ)所用材料的容重( 3查給水排水設(shè)計手冊，得到型水泵機組的基礎(chǔ)平面尺寸為，機組總重量為2550，則根據(jù)公式(2.2)計算出其基礎(chǔ)深度為1.29m.6管路水頭損失計算由于鋼管的強度高，接口可焊接，密封性遠勝于鑄鐵管，因此吸水管路和出水管 (泵房內(nèi))均采用壁厚為10的鋼管，敷設(shè)在泵房地板上。壓水管采用球墨鑄鐵 管。每臺水泵均有單獨的吸水管

13、，深入進水池中。吸水管路和壓水管路中水頭損失的計算管路沿程水頭損失可按比阻法計算，對于鋼管，計算公式如下： TOC o 1-5 h z E Ek式中，k一鋼管壁厚不等于10時的修正系數(shù)，對于本次設(shè)計k=1k管中平均流速小于1.2m的修正系數(shù)A一比阻值11管路局部水頭損失計算公式如下：32vE = EZ g2 Z一局部水頭損失系數(shù)式中，因此，管路總水頭損失工= E + Eo吸水管路水頭損失的計算(2)1)沿程水頭損失計算8 / 17L22一管道內(nèi)壁糙率，n鑄式中沿程水頭損失用下式計算Qn=10.3 沿5：D3。； Q一管道設(shè)計流量1.1m； L一管道長度11.0m； D一管道直徑950鐵為0.0

14、13 則計算可得。局部水頭損失計算2) ?2?一管路局部阻力系式中局部水頭損 失用下式計算 Q?=h0.083_ 弟D?0.2?0.64?0.2一局部阻力處管徑，查資料；D, 局4?90進縮數(shù)，查資料得：，？90進縮；其余符合同上。，D=0.8m得：D=1.2m?90進縮0.139?0.023?0.16h=h?h?。則吸水管路水頭損失為：m局沿吸 計算7水泵安裝高度Hg本設(shè)計工作水溫與水面大氣壓均超過標準值，用公式 ?H(h?0.24)H?(10.33?hH)?，計算修正后的允許吸上真空高度sast?H 7.5m； 水泵允許吸上真空高度shm； 一大氣修正值，海拔m，查資料得 ahm；工作水溫

15、C，則查資料得 t?0.24)?(h?(10.33?Hh?)H。=ss算得tsas2vv D一水泵進口處流速)，=4(n H用下式計算 水泵安裝高度ssv? ?Hh?H? ， 一 nBg2 g2ssg 吸 算：式高泵安裝程用下計水KH?,gmin 安 308.89311.038水泵安裝高程的確定算：式高泵安裝程用下計水KH?,gmin 安 308.89311.03/ 17進水池最低水位m； ?minK安全值，取0.2m。gmin 安?H?Kmgmin 安水泵安裝高程示意圖圖4水泵安裝高程示意圖9出水管經(jīng)濟管徑的計算(1)設(shè)幾種待選的管徑，并在水泵性能曲線圖上求的每種管徑的工況點，計算 結(jié)果見下

16、表。L2? 22E?H?10.28nQHv 計算公式g2 凈需 5.33D 表 6 不同管徑需要揚程性能表700L )流量(s?HH m)Eh (凈需800L )流量(s?HH? ) h (mE凈需900L流量（）s?HH? m（）Eh 凈需1000L ）流量（s?HH ) h (mE凈需1100L流量（）s?HH ) mEh (凈需1200L流量（）s?H?H mhE()凈需10 / 17表7不同管徑水泵工況點參數(shù)表管徑（）工況點參數(shù)L () QsH (m)? %)()P700800900100011001200（2）計算不同管徑時，抽灌溉水量萬m3所需要的電費。We?P?N元3600Q）（

17、計算公式為t2機年七式中w年灌溉用水量， m3。PQ 每種管徑相應(yīng)工況點的流量和水泵軸功率。t，t元（kW?h）。e- 單位電價，表8計算結(jié)果見下表管徑（）700800900100011001200年電費（萬元 年）?gHD9800HDpp?)(mm?gHD9800HDpp?)(mm?計算公式為?22 ? )2(mm?計算結(jié)果見下表11 / 179管徑與管壁厚度表表管徑（）700800900100011001200)(m?2?()0.8。由于計算所需的管壁厚度太小，所以?。?）水管投資。?22?（元）計算 公式L?D）c?b?（D?） 43 b鋼板價格，元/。式中Mn?i（1-i）C?A換算成

18、每年投入為 元/年? n1?i）（1?計算結(jié)果見下表表10管徑（）700800900100011001200C （萬元）A （萬元/年）（5） 年維修管理費N?pC （元年）計算公式為表11年維修管理費表管徑（）700800900100011001200N （萬元年）（6）不同管徑時的年費用N+NA計算公式為21表12計算結(jié)果見下表管徑（）支墩排架700800距主底 板中900100011001200用年費R（萬元年）部位 底板體積m（）心距3離重度m）（重力）（3彎矩（）m )結(jié)果出水管選用的經(jīng)濟管徑為10出水建筑物設(shè)計12 / 171出水池根據(jù)站址地形，本設(shè)計采用開敞式側(cè)向出水池，用出口拍

19、門阻止池水倒泄。(1)立面尺寸?h?出1)池頂高程。用下式確定 式中，maxmax頂頂超h一安全超高，查資料取m。水池最高水位；超?二5m。貝七頁(h+D+P) ?) 池底高程，式中。由下式確定：2 .出底底淹D一出水管漸擴出口直徑，本設(shè)計為；m； 一出水池最低水位，本設(shè)計英廣氐氐m出h一出水管漸擴出口上緣最小淹沒深度， 要求大于兩倍出口流速水頭。本設(shè)計淹取 倍出口流速水頭，h=； P一出水管漸擴 出口下緣至池底凈距，本設(shè)計取m。淹?=。出水池立面尺寸如圖所示。則底V 323.0出水池立面尺寸示意圖(2)平面尺寸L?nD?(n?1)S?L?(56)D。用下式確定池長 1) L2 出出 B?B?(n?1)DB-邊管出口處池寬，B2)池寬。擬取 m式中，。出13 / I? 則 ，出水池平面尺寸如圖所示。11出水池平面尺寸示意圖三泵房初步布置設(shè)計1確定泵房結(jié)構(gòu)型式臥式離心泵泵房型式取決于水泵有效吸程與水源水位變幅的關(guān)系。H計算)水泵有效吸程值(1效吸H?Z?h?，式中Z按下式計算：一水泵安裝基