第一章工程概况
台州电力排涝站位于崇阳县中部天城镇山下村台州咀上，处陆水河左岸、北门畈东北边缘。东临陆水,南靠北门畈，,西伴崇阳县城，北依丘陵地带。
北门畈就地形来看属崇阳盆地平畈。六十年代中期修建了陆水水库后，迴水涝渍，灾害频繁，粮食产量徘徊不前。在上级主管部门的支持下， 1977年冬季修建了北门畈围垸和台州排涝泵站，以确保粮食生产正常开展和县政府行政机构正常运转。泵站按10年一遇1日暴雨2日排干的标准设计，设计需安装水泵机组8台，总容量1240千瓦。但由于受资金的限制，当时泵站建设时期泵房下部按8台机组施工，水泵机组只安装了4台，总容量仅620千瓦。
因泵站未按设计标准实施，装机容量仅达到设计值的50%，30年以来，北门畈受渍水浸淹达11次之多，平均1.4年浸淹一次。统计资料显示，近年受淹范围的扩大的趋势，受淹损失在加剧。最严重一次发生在1998年，天城镇城区被淹面积达三分之一，北门畈内一片汪洋，损失惨重。
台州电排站已运行30余年，发挥着重要作用。但由于运行年限长，突出很多问题。从近几年运行情况来看，机电设备陈旧老化严重，运行、维修费用过高，生产成本增高，带病运行，时常出现因设备损坏和电路起火而停机地现象，安全生产隐患日渐
突出，严重制约着农业的发展，给国民经济造成损失。
台州泵站担负11.6KM2集雨面积的排涝任务,受益范围包括郭家岭村、史家渡村、龙背村、山下村、环城村和农业局农场,共有5个村68个组15000人口。北门畈7000余亩农田土壤肥沃,适宜种植蔬菜、水稻,是崇阳县粮食主要产区。天城镇部分城区也在北门畈范围之中。天城镇是崇阳县的政治、经济、文化中心，人口约12万，工厂、企业遍布。随着社会经济发展，县城区面积发展到12平方公里，县卫生局及县医院、国税局、石油公司等许多政府部门、企事业单位迁出老城区向北门畈方向发展，其中部分区域地势较低，易于发生渍涝。目前，崇阳县正在实施“一河两岸”规划，而北门畈又在规划核心区域。该畈由原来的单纯农业区发展为新城区和高新农业基地，排区社会经济情况发生很大变化，北门畈排涝标准应予适当提高，台州泵站增容改造工程势在必行。
受崇阳县移民局委托，崇阳县水电工程设计室承担台州泵站增容改造工程规划设计任务。我们随即组织有关技术人员实地查勘现场，收集有关设计资料，广泛征求有关部门意见，于2012年3月完成初步设计的编制工作。
第二章工程水文、气象、地质
第一节水文资料
陆水是长江中游的一级支流，发源于通城县高峰界，途经崇阳县、赤壁市，于嘉鱼县陆溪口汇入长江，干流全长183km，流域面积3950km2。其中在崇阳县境内河长67km，面积为1961km2。
陆水河水源均来自降雨，水量变化与气候变化同步。陆水河是一条典型的山溪河流，具有水位变幅大、陡涨陡落、来势迅猛等特点。陆水进入崇阳县境内后，因崇阳盆地特殊的地理位置，洪水易于向盆地集中，加上河床淤积，陆水水库高水位的顶托，导致崇阳盆地洪涝灾害频率发生。
第二节气象资料
崇阳县属亚热带季风气候区，四季分明，光照充足，雨量
丰沛，气候温和。气候特点是：每年春末夏初之交，西南季
风活动频繁，又由幕阜山脉走向，面对着夏季风、暖湿气流
的来向，促成崇阳成为湖北省暴雨中心之一。4月进入汛期，
强大暴雨多出现在6月中旬到7月上旬的“梅雨”期内，此
时最易发生洪涝灾害。但7月中旬至8月受到副热带高压的
控制，出现晴热少雨的天气，常有伏旱发生。
崇阳县虽然雨量充沛，但受季风的影响，年内和年际降水
变化悬殊。一年内的降雨多集中在4～7月，这4个月的降雨
量占全年的55.3%。年际之间降雨量之差也很大。崇阳站主要
气象特征值如下：
多年平均降雨量：1509.7mm
最大日降雨量 203.5mm
多年平均气温 18.80C
极端最高气温 40.70C
极端最低气温 -13.50C
多年平均风速 15m/s
最大风速 18.3m/s
多年平均日照时数 1698h
第三节设计洪水
根据湖北省水利水电勘测设计院编制的《湖北省崇阳县陆水库区崇阳盆地防洪工程初步设计报告》（以下简称《初设报告》），崇阳站设计洪水成果如下表：
水河城区段，堤防桩号14+622，堤防的设计洪水标准为20年一遇洪水。
第四节设计暴雨
设计暴雨以崇阳站实测降雨资料进行频率计算，该站自1965年开始具有完整的降雨资料，具有一定的代表性。通过对崇阳站1965～1997年降雨系列进行排频计算，可得各历时指定频率的点雨量，计算成果与《湖北省暴雨径流查算表》的查算资料进行对比，对比情况详见下表：
从上表可以看出，《图表》查算成果和本次计算成果基本一致。考虑到《图表》资料系列较短，其代表性不如本次计算成果，因此设计点雨量取本次计算成果，然后按《图表》介绍的方法，计算各频率的设计面雨量及设计净雨过程。
第五节治涝水文
设计暴雨以崇阳站为设计代表站进行计算。通过崇阳站1960～1997年最大一日暴雨进行频率分析计算，可得该站各频率一日暴雨设计成果如下表：
确定的台州泵站设计外江水位为：
外江设计水位:53.52m，
外江最高运行水位：54.16m
外江防洪水位:57.57m。
台州泵站为明渠出水，明渠底板高程高程为56.50m。
第六节施工洪水及治涝标准
根据《湖北省崇阳县陆水库区崇阳盆地防洪工程可行性研究报告》评审会议纪要，结合考虑湖北省平原区治涝标准，选择崇阳盆地各排涝治涝标准为10年一遇，对于排水泵站，城区按10年一遇1日暴雨1日排完，城区和效区混合排区按10年一遇1日暴雨2日排至允许高程，农业排区按10年一遇1日暴雨3日
排至作物耐淹深度。按上述意见，台州泵站站的治涝设计标准为10年一遇1日设计暴雨2日排完。
查有关水文资料，本工程5年一遇的枯水期设计洪水位为52.77m。
第三章工程地质条件及地质评价
第一节地形地貌
工程场区位于崇阳盆地内，第四系以来地壳以上升为主，中间有短暂停顿，形成陆水河一、二级阶地，河流总体以侵蚀、冲蚀作用为主。
第二节地层岩性
区内出露地层以第四系地层为主,部分地段出露白垩～第三系地层局部出露寒武系地层。现将区内主要出露地层由老至新分述如下：
⑴寒武系中统高台组（∈2g）
为一套灰色中厚层白云岩组成，区内在台州泵站出露。
⑵上白垩～第三系（K2～R）
灰绿色紫红色钙质粉砂岩夹页岩及泥灰岩。
⑶第四系晚期更新统残坡积层（Q edl3）
黄褐色、红褐色，大部分由粘土组成，部分为壤土，土质均匀。
⑷全新统冲积层（Q al4）
分布在陆水河两岸河漫滩、Ⅰ、Ⅱ级阶地上，上部由壤土、砂土构成，厚3～6m，下部由砂卵石构成。
⑸全新统人工堆积（Q s4）
由已建堤防构成，填土由壤土、砂壤土、砂土混杂而成。
第一节地质构造及水文地质条件
场区总体位于下杨子台褶皱带的边缘，雪峰台隆起的北缘，具体构造部位位于白垩～第三系组成的红色构造盆地中。
据（GB18306-2001）1：400万《中国地震参数区划图》，工程区地震峰值加速度0.05g，相应的地震烈度Ⅵ度。
场区地下水按其储存空间及承压情况，可分为以下种类：
⑴孔隙水：主要储存于晚更新统及全新统粘性土中。
⑵孔隙性承压水：储存于全新统冲积层下部砂卵石层中，地下水有时具有一定的承压性，一般情况下埋深2.5～3.5m。
⑶基岩裂隙水：主要储存于白垩～第三系碎屑岩各种裂隙中。
⑷岩溶裂隙水：主要储存于寒武系中统厚层白云岩裂隙中。
地下水多属重碳酸钙镁型水，PH值7.1～7.3，无侵蚀性CO2，对混凝土无侵蚀性。
第三节本站工程地质条件
台州泵站位于县城左岸保护区起点，站基为上白垩统～第三
-R）上段底部，为灰紫色砾岩，砾岩胶结良好，岩体完整，系（K
2
承载力高。泵房后坡由基岩构成，岩层倾角100左右，坡度较为平缓，山坡稳定。总体上看，台州泵站场区工程地质条件良好，新建泵房工程可直接置于基岩之上。
第四节天然建筑材料
石料：经比选，石料场选在场区北侧鹿门铺，石料为中寒武统中厚层白云岩、白云质灰岩、鲕状、豆状灰质白云岩等，此类岩石强度较高，石质优良，储量巨大，交通方便，到场地运距约6km。
砂料：陆水河中沉积大量砂卵石层，当地有直接从河床中挖砂的经验，采砂率为30%左右，砂粒稍粗。本工程用砂可在河中采砂场采购，平均运距3km。
第四章工程建设任务和规模
第一节治涝原则及标准依据的规程、规范
（1）《泵站设计规范》（GB/T50265——97）；
（2）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288——99）；
（3）《农田排水工程技术规范》（SL/T4——99）；
（4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077——2005）；
（5）《水利水电工程设计洪水计算规范》；
（6）《陆水库区崇阳盆地防洪工程初步设计报告》。
第二节存在问题及工程建设的必要性
台州泵站位于崇阳县天城镇北门畈的山下村，陆水河左岸，来水面积11.6平方公里，县政府机关及一些县直行政部门机构多设在北门畈排区范围内。排区既是崇阳县重要的产粮区。又是崇阳县的政治、经济、文化、工业、交通中心，是全县精华地带。
六十年代中期修建了陆水水库后，迥水涝渍，灾害频繁，1977年冬季修建了北门畈围堤和台州排涝泵站。泵站设计安装水泵机组8台，总容量1240千瓦。但由于受资金的限制，泵站土建部分按8台机组施工，完工时水泵机组只安装了4台，总容量620千瓦。30年以来，北门畈屡受渍水浸淹达，平均1.4年浸淹一次。近年来受淹范围在扩大，受淹损失在加剧。最严重一
次，天城镇城区被淹面积达三分之一，北门畈内一片汪洋，损失惨重，北门畈台州泵站增容改造工程势在必行。
台州泵站存在的问题主要有以下几个方面：
1、现状装机容量不足，排涝效益差
原站按装机8台700ZLB-70型水泵机组标准设计，由于资金不足，只安装了4台水泵机组，排涝能力无法满足现状排水的要求。已经安装的机电设备使用34年，已明显老化，其中1台机组因严重损坏而不能运行，使泵站排涝效益更是得不到保证。
2、电气设备配套不完善
泵站现有电缆型号落后，绝缘老化，运行安全得不到保证，应全面更新。变压器低压侧出线方式不安全，铝牌无刚性支架支承，跨度又比较大，容易造成短路事故。变电站设施简陋，露天安置，运行安全得不到保障。应按现行标准进行更新。
3、厂房破旧，需装修翻新。
第三节工程等别
台州泵站排区集雨面积为11.6km2，其中城区及工业用地占1.7 km2；农业区占4.7 km2，鱼塘、河流1.3km2，村庄、道路、旱地1.8km2，丘陵林地2.1km2。
根据《防洪标准》（GB50201-94），本泵站规模为小⑴型排水泵站，工程等别为Ⅳ级，主要建筑物为4级建筑物，次要建筑物
和临时建筑物为5级；排涝标准按10年一遇1日暴雨2天排干标准执行。
第四节设计暴雨的排涝模数及排涝流量
排涝模数主要与设计暴雨历时、强度与频率、排涝面积、排水区形状、地面坡度、植被条件与农作物组成、土壤性质、地下水埋深、河网与湖泊的调蓄能力、排水沟网分布情况和排水沟底比降等因素有关。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）C.0.2-3有关内容，台州泵站排区属无较大湖泊、洼地作承泄区的排水区，设计排涝模数计算公式为：q j =[PA-h1A w-h2A2-h3A3-h4A4-E w A1-FA w]/3.6TtA
q j—泵站向外河提排的设计排涝模数，m3/（s.km2）；
P—设计暴雨量(mm)，取10年一遇1日最大暴雨173.2mm；
A—排水区总面积（km2），A=16.0 km2；
h1—水田滞蓄水深（mm），取h1=50mm；
A w—水田面积（km2），A w=4.70 km2；
h2—河网、鱼塘、沟塘的滞蓄水深（mm），取h g=200mm；
A2—河网、鱼塘、沟塘水面面积（km2），A2=2.3 km2；
h3—非耕地及旱地的初损与稳渗量(mm), 10年一遇24小时暴雨径流系数取0.7，h3=0.3×173.2=51.96mm;
A3—非耕地及旱地的面积（km2），A f=6.3km2；
h4—城区土壤渗蓄水量(mm),城区10年一遇24小时暴雨径流系数取0.90，h4=0.1×173.2=17.3mm;
A4—城区的面积（km2），A f=2.7km2；
E w—排涝时间内的水面蒸发总量(mm)，E w=0.55E20，E20—20cm
蒸发皿排涝期日平均蒸发量，取E20=2×6mm，则可得
E w=6.6mm；
F—排涝时间内水田渗漏总量，考虑同围堤、涵闸的入渗量抵消，取F=0；
T—排涝天数，T=2d；
t—向外河排水时水泵在1d内的运转时间(h)，t=22h/d；
将有关数据代入上式可计算得：q j=0.63m3/（s.km2）。
故泵站设计排水流量为：Q1= A×q j=10.1m3/s。
由于台州泵站为明渠出水，明渠底板高程56.50m是固定不变的，明渠底板高程改造后为54.50m，管口中心线高程为
55.10m。有关净扬程值按以下计算：
设计净扬程为：55.1-52.0=3.10m
最大净扬程为:57.57-51.5=6.07m
第五节水泵选型
1、水泵数量选择
水泵数量由下式确定:
i
z i Z Q Q =
式中，Q Z — 泵站设计总排水流量，Q 1= 10.1m 3
/s Z i — 水泵台数，暂设为8台
故单台水泵流量Q i 为：10.1/8=1.26 m 3
/s 2、扬程损失计算
根据以上计算，本站净扬程为3.1～6.07m ，各种工况下有关扬程损失计算如下：
⑴管道沿程损失扬程，由公式：
m
b
f Q Q L f
h = 式中，h f — 管道沿程水头损失 f — 磨擦阻力系数 L — 管道长度，本站取20m D — 管内径，取0.7m Q — 管内流量，取1.3m 3
/s b — 管径指数
m — 流量指数
⑵局部损失扬程
局部损失扬程按下式计算： g
v h i
i j 22
ξ∑=
经计算，设计工况时总扬程损失0.9m ，最大净扬程工况时总扬程损失1.52 m 。台州排涝站的各种扬程如下表：
台州泵站特征扬程汇总表单位：m
台州泵站现已安装4台28ZLB-70型轴流水泵机组，配JSL-8型异步电机，单机功率155KW，并预留4台水泵机组的机窝。根据本站扬程和流量，水泵以选择轴流水泵为宜。为方便机组配件供应和机组维修，宜选取与原安装机组相同的水泵机组。查有关资料，700ZLB-70型轴流水泵工作性能如下表：
根据本站设计流量及扬程，选择8台700ZLB-70型水泵机组可以满足泵站的排涝要求。
第五章工程布置及建筑物
第一节设计依据
1、工程等别及建筑物级别
台州泵站增容改造工程设计装机8×155kW，依照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），确定该泵站工程规模为小⑴型;等别为Ⅳ等，主要建筑物等别为4级，次要建筑物及临时建筑物为5级。
依照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），台州泵站设计排涝标准为10年一遇1日暴雨2天排完，泵站防洪水标准为20年一遇洪水。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工程区所在地地震动参数为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度区，可不作设防。
2、基本资料
⑴排涝参数
承雨面积 11.6 km2
设计排涝模数 0.695m3/s.km2
设计排涝流量 10.1 m3/s
⑵水位及扬程
内河设计水位：52.0m
内河最低运行水位：51.5m
内河最高运行水位：52.5m
外江设计水位:53.53m
外江最高运行水位:54.16m
外江防洪水位:57.57m
设计净扬程： 3.1m
最大净扬程: 6.07m
⑶泵房
进水室底板高程 49.70m
水泵梁顶高程51.52m
电机层楼面高程55.12m
泵房平面尺寸6×30.99m
泵房下部结构形式浆砌石钢筋混凝土梁结构
泵房上部结构形式砖混结构
第二节工程总体布置
一、工程总体布置
台州泵站工程主要建筑物包括进水前池、泵房、出水钢管、
出水明渠、变电站等。为充分利用原来的建筑物基础，减少占用耕地，整个工程拟在原来泵站预留的基础上增加4台机组，对原有4台机组维修及电器设备更新。
二、工程等别及建筑物级别
本站装机容量1240kw,设计流量10.12m3/s，根据《泵站设计规范》（GB/T50265-97），确定电排站等别为Ⅳ等，电排站规模属小⑴型；主要建筑物为4级建筑物，次要建筑物为5级建筑物，围堰等临时性建筑物级别为5级。
三、主要建筑物设计
本工程是原台州泵站的增容改造工程，涝区内河排水通道已经形成，本站不再修建新的引水通道。
泵站的主要建筑物有：
1、进水前池
前池是引水渠道和进水池的连接建筑物。前池的形状和尺寸，不仅会影响水流流态，而且对泵站工程投资和运行管理带来很大的影响。为保持进水良好的流态，本次增容改造拟对前池进水区域淤泥清淤，以方便排渠水流顺利进入前池。
2、泵站厂房
利用原电排站预留厂房改造，厂房旁建有一层3间管理房,为节约工程投资，新站厂房设计时不考虑管理房。主厂房只设计生产用房和配电房，已建厂房为一层砖混结构，配电柜布置在主
厂房内。本次拟对厂房装修翻新。泵房外墙贴白色外墙面砖，内墙及天棚表层涂白色乳胶漆；采用钢制平开大门，铝合金窗并加设防盗网。
3、出水钢管
出水钢管基本按现状进行布置。主管管内径取800mm，主管与水泵间设长1m的渐变管，其管径由700mm增至800mm；为方便钢管拆卸维修，在出水钢管末端处另设内径800mm伸缩节1个。主管出口处设φ800mm的拍门，由水泵生产厂家配套供应。
4、出水渠道
出水渠道现状底板高程为56.50m。出水明渠现状为浆砌石结构，裂缝很多，漏水严重，老损情况比较突出，为确保本站的防洪安全，计划将出水明渠改造为钢筋砼结构，渠内净宽保持不变。增容4台机组后，出水渠道需新增延伸16米，全长40米用钢筋混凝土现浇。
第六章. 机电及金属结构
第一节水力机械
1、水泵选型原则
根据《泵站设计规范》要求，水泵选型的原则为：①水泵选型应满足泵站设计流量、设计扬程及不同时期排水的要求。②尽
量选择额定扬程与设计扬程相符的水泵，以保证在平均扬程时水泵在高效区运行；在最高与最低扬程时，水泵应能安全、稳定运行，力求泵的装置效率高，运行费用低。③选用泵型应优先考虑国家推荐的产品和经过鉴定的产品，采用技术成熟的产品运行管理和维修方便。④具有多种泵型可供选择时，应综合分析水力性能、机组造价、工程投资和运行检修等因素择优确定。⑤水泵数量的选定，应保证调节方便，工程投资省。
2、泵型选择及方案比较
根据台州泵站的设计水头和设计流量，该站属低水头大流量的泵站，立式轴流泵是低扬程泵站使用最为广泛的泵型，在低扬程段有较好的性能，平面尺寸小，征地费用低，启动方便，易于管理，维修运行费用相对较少，故泵型选择中只考虑选用立式轴流泵。
台州泵站设计流量Q=10.1m3/s，设计净扬程3.1m，最大净扬程6.07m。选择过程如下：
①确定水泵的总扬程
根据水泵的净扬程，估算水泵的总扬程，其中设计总扬程为：
H总=1.3H净=1.3×3.1=4.03m
最大总扬程为：
H最大总=1.3H最大净=1.3×6.07=7.89m