豉湖渠泵站的主泵房布置在豉湖渠上,泵房的底板位于粉质粘土层基层的顶层。通过渗流计算,可以了解渗流的分布状态,获得主渠粉质粘土覆盖层承受渗透压力的大小,为设计提供依据,并对计算断面的渗流状态作出评价和进行渗挖。
一、计算方法
本工程的基础渗流场是按平面稳定渗流问题,采用有限单元法进行计算分析。
二、计算断面选择
计算断面治顺水流向沿主泵房轴线截取剖面、计算断面的渗径长度为引渠至主泵房,计算断面见图4-5-1。
三、计算参数 1、水位组合:
(1)外渠最高防洪水位 29.70
内渠设计水位 26.25 (2)外渠最高运行水位 29.70
内渠最低运行水位 25.80
2、渗透系数K值:根据地质钻探及土工试验资料,结合有关规范确定各土层(自上而下)的渗透系数。
如下:
粉质粘土 K=8×10-5cm/s; 细 砂 K=5×10-3cm/s; 砾 石 K=6×10-2cm/s
3、覆盖层允许渗透坡降J允值: 细 砂 层 J允=0.14 粉质粘土 J允=0.33 四、地基稳定性判断
在闸坝的设计中,地基土的渗流稳定性主要采用的判断方法有两种:
1、安全坡降法:
对于透水的覆盖层或盖重(含半透水),根据渗流场的分布状态,通常是以覆盖层实际渗透坡降J小于或等于其允许坡降J允为安全控制标准。
即:J≤J允 (4-5-1)
式中:J——覆盖层实际平均渗透坡降J=△H/L; △H——覆盖层底所受渗透水头(m); L——覆盖层厚度(m); J允——覆盖层允许渗透坡降。 2、安全系数法
对于覆盖层为多层次的且不透水或弱透水的土体,为防止渗透破坏,应满足下式要求:
K=∑(hiri’)≥K允 (4-5-2) 式中:hi——各土层厚度(m); ri’——各土层浮容重(KN/m3)
K允的取值根据有关水利工程规范取1.5。 五、计算成果及渗流稳定分析
1、前池及引渠基础的渗流计算成果见表4-5-1。
前池引渠基础渗流计算式成果表 表4-5-1
渗透稳定 荷载 设计条件 判断方法 外渠水位:29.70m 特殊 内渠水位:26.70m 孔,底板下外渠水位:26.70m 基本 内渠水位:25.80m 2、渗流稳定分析
从上表中的计算成果表明:泵站建成后其地基土的渗流是稳定的。但在施工期应采取渗控措施,降低地下水位,保证基坑及边坡的稳定安全。
安全系数(K) 5.87 6.83 滤层。 渗透坡降(J) 0.14 0.12 部设有反安全系数(K) 6.41 7.11 设有排水前池底板渗透坡降(J) 前池 0.13 引渠 0.12 计算位置 备 注
第五章 水力机械、电工及金属结构设计
第一节 水力机械
一、泵站主要参数 1、扬程:
(1)最高净扬程:3.90m (2)设计净扬程:3.22m (3)平均净扬程:1.95m (4)最低净扬程:0 2、设计流量:30.0m3/s
3、装机容量:5×500KW(四用一备) 二、水泵电动机组的型式选择
根据泵站参数选择适合本泵站的水泵有1600ZLQ7.5-4型、1.6ZLQ-135型、1600ZLQ7.5-4.3型等立式全调节轴流泵。水泵特性曲线见图5-1-1、图5-1-2、图5-1-3、各种水泵主要性能比较见表5-1-1。
在最高扬程时,1600ZLQ7.5-4.3型效率最高即η=88%,其次为1600ZLQ7.5-4型,即η=85%,第三位为1.6ZLQ-135型。从流量上看,16
00ZLQ7.5-4型流量最大Q=7.2m3/s,其次为1600ZLQ7.5-4.3型,最小为1.6ZLQ-135型,也有7.03m3/s的流量。
在设计扬程时,1600ZLQ7.5-4.3型效率最高即η=88.8%,效率最低为1.6ZLQ-135型,即82.5%,几种泵型均能满足设计流量的要求。
在加权平均扬程的情况下,若以设计流量工况点计,1600ZLQ7.5-4.3型效率最高η=87%,比1600ZLQ7.5-4型高1.0%,比1.6ZLQ-135型高2.0%。从抽排能力上看1.6ZLQ-135型最大即Q=10.2m3/s,其次为1600ZLQ7.5-4.3型即Q=9.7m3/s,第三位为1600ZLQ7.5-4型,Q=8.7m3/s,均在设计流量以上。
从水泵特性曲线查到的最低允许运行扬程看,1600ZLQ7.5-4.3型最低,其扬程为1.1m,其次为1.6ZLQ-135型,扬程为1.3m,允许最低扬程最高的泵为1600ZLQ7.5-4型,扬程为1.9m。
从吸出高度Hs值看,除1.6ZLQ-135型水泵Hs为-1.20m,其余Hs值均为-1.25m。
综合各种因素,在本阶段选择1600ZLQ7.5-4型轴流泵与TL500-24/1730型同步电动机直联。其参数如下:
水泵型号:1600ZLQ7.5-4型 设计扬程:H=4.7m 设计流量:Q=7.5m3/s 设计点效率:η=86% 转速:n=250r/min 叶片调节范围:-4°- +4°