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    泵站更新改造技术规范(报批稿)条文说明
    中华人民共和国国家标准
    泵 站 更 新 改 造 技 术 规 范
    GB/T×××××-××××
    条 文 说 明
    目 次
    1 总 则……………………………………………………………………………………………………(1)
    2 术 语……………………………………………………………………………………………………(1)
    3 基本规定…………………………………………………………………………………………………(1)
    3.1 一般规定…………………………………………………………………………………………(2)
    3.2 主要参数指标……………………………………………………………………………………(3)
    4 规划复核…………………………………………………………………………………………………(3)
    4.1 区域调查………………………………………………………………………………………()
    4.2 设计标准和设计流量复核…………………………………………………………………………()
    4.3 特征水位和特征扬程复核…………………………………………………………………………()
    5 机电设备及金属结构……………………………………………………………………………………()
    5.1 一般规定……………………………………………………………………………………………()
    5.2 主水泵………………………………………………………………………………………………()
    5.3 主电动机及传动设备……………………………………………………………………………()
    5.4 辅助设备及设施……………………………………………………………………………………()
    5.5 金属结构……………………………………………………………………………………………()
    5.6 电气设备……………………………………………………………………………………………()
    5.7 自动控制与监测……………………………………………………………………………………()
    6 泵站建筑物………………………………………………………………………………………………()
    6.1 泵 房…………………………………………………………………………………………………()
    6.2 进水建筑物…………………………………………………………………………………………()
    6.3 出水建筑物…………………………………………………………………………………………()
    6.4 其他建筑物…………………………………………………………………………………………()
    7 管理设施………………………………………………………………………………………………()
    7.1 一般规定……………………………………………………………………………………………()
    7.2 观测设施………………………………………………………………………………………()
    7.3 交通设施……………………………………………………………………………………………()
    7.4 通信设施……………………………………………………………………………………………()
    7.5 生产保障设施………………………………………………………………………………………()
    7.6 环境及绿化…………………………………………………………………………………………()
    8 施工安装及验收………………………………………………………………………………………()
    8.1 工程施工………………………………………………………………………………… ()
    8.2 设备安装……………………………………………………………………………………………()
    8.3 工程验收……………………………………………………………………………………………()
    1 总 则
    1.0.1 据统计,至2008年,全国农田排灌机械保有量已达8668.4万kW,其中机电灌排泵站装机2395.3万kW,共有灌排泵站44.35处50余万座,约70%以上是20世纪60,70年代建成,至今已运行30,40年,建筑物和机电设备都已处于不同程度的老化状态,泵站效益衰减,安全受到威胁,亟待更新改造.为统一泵站更新改造的技术要求,保证泵站安全和工程质量,提高其技术装备水平,在认真总结水利行业标准《泵站技术改造规程》SL 254—2000实施以来的经验,开展有关专题研究,广泛调查研究和征求意见的基础上,编制了本规范.
    1.0.2 本规范适用于水利工程大中型泵站的更新改造.大中泵站等别按现行国家标准《泵站设计规范》GB/T 50265的规定确定.
    1.0.3 国家现行标准《泵站安全鉴定规程》SL 316规定泵站更新改造前应进行安全鉴定,泵站安全综合类别评定为三类的进行加固和改造,评定为四类的进行更新和拆除重建.
    1.0.4 本条所指的更新改造内容,主要是指泵站枢纽部分的建筑物,机电设备,管理设施以及泵站管理的输变电设施等,泵站灌排区的配套建筑物,如路,桥,涵,闸,渠等,均不属泵站更新改造内容.
    1.0.5 泵站更新改造应以运行安全,节能高效,防灾减灾,满足生产需要和提供优质服务为目的,依靠科技进步,积极采用新技术,新材料,新工艺,新设备,提高泵站运行的可靠性和装置效率,降低能源消耗,以求得更加经济合理的工程效益和社会效益.
    泵站更新改造必须与区域或流域经济社会,水利发展,生态环境保护等总体规划相适应,改造后的泵站应在10~15年内仍能发挥较好的效益,并在同类泵站中仍具有相当的技术水平和较高的运行可靠性.
    泵站的更新改造,特别对多级或多座泵站组成的大中型泵站中的单座泵站,是更新还是改造,是除险加固还是拆除重建,它涉及到泵站更新改造的标准和投资问题,与泵站本身的功能是否失效,地方的经济发展水平,泵站地位的重要性,在流域或灌排区规划中的合理性等有关.对需要拆除重建(包括拆小站建大站)或扩建的泵站,除应有安全鉴定结论外,在可研,初设中还应有详细的方案论证,以说明泵站拆除重建的必要性和合理性.
    1.0.6 在泵站更新改造的同时,泵站的主管部门及工程管理单位应按国务院关于《水利工程管理体制改革实施意见》(国办发[2002]45号文)和地方政府有关水利工程管理体制改革的文件精神,积极推行泵站管理体制改革,按《水利工程管理单位定岗标准(试点)》设岗定员,按《水利工程维修养护定额标准(试点)》落实泵站工程养护维修经费,以保证泵站更新改造后能良性运行.
    2 术 语
    2.0.1 "更新改造"(renewal and renovation)一词是20世纪90年代在国内大中型泵站设施,设备更新和技术改造中开始使用的一个新名词,它已被越来越多的人所接受.但使用时须注意:"更新"一般指将陈旧报废或损坏的设施,设备更换成新的;"改造"这里主要是指"技术改造",即利用技术手段通过改造可以达到"修旧"如新的目的.因此,对本规范"更新改造"一词的准确理解,应该是"更新与技术改造"(renewal and technical renovation).但是,必须注意,它作为一个专用名词使用时,除了有上述意义外,还包括其他意义上的活动,如工程配套等.
    3 基本规定
    3.1 一般规定
    3.1.1 泵站更新改造前,除应按国家现行标准《泵站安全鉴定规程》SL316和有关规定进行安全鉴定外,还应进行调查研究,认真总结经验,并论证泵站更新改造在流域或灌排区规划中的必要性和可行性.
    3.1.2 对存在重大技术问题开展专题研究是为了避免更新改造的盲目性,确保达到更新改造的效果.重大技术问题包括主机组性能低下,水锤,空化,振动,泵房失稳,地基沉陷等问题;专题研究的内容包括对存在问题的部位进行性能测试或检测,试验,查明原因,提出可行的更新改造方案和措施.
    3.1.3 本条规定了对多级或多座泵站组成的泵站工程,可按整个系统的分等指标确定该系统(通常称为一处泵站)泵站等别,但该系统中的每一座泵站的建筑物等级和防洪标准,应按该座泵站的分等指标确定.
    3.1.4 泵站更新改造工程抗震设计时,地震烈度应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306确定.
    3.2 主要参数指标
    3.2.1 新建泵站工程完好率和设备完好率应达到100%.而泵站更新改造,主要是对建筑物进行加固,改造,设备进行改造或更新,拆除重建只占少部分,故本规范规定更新改造后泵站的工程完好率应大于等于90%,设备完好率对电力泵站应大于等于95%.
    3.2.2 国家现行标准《泵站技术管理规程》SL255规定,装置扬程在3m以上的大,中型轴流泵站与混流泵站的装置效率不宜低于65%;装置扬程低于3m的泵站不宜低于55%.本规范编制中,对大,中型轴流泵站与混流泵站的装置效率进行了调查研究,净扬程3~7m的泵站有部分达不到国家现行标准《泵站技术管理规程》SL255的规定.因此,本规范规定大,中型轴流泵站与混流泵站的装置效率按净扬程小于3m,3~5m,5~7m,7m以上四个档次确定.
    3.2.4 本条规定了更新改造泵站主要设备在其额定工况应达到的效率值(保证值).其中,原型泵的效率应符合国家现行有关标准规定的参数.条文表3.2.4-1中列出的国家现行标准都是国家发展改革委员会于2007年3月1日发布实施的,其参数均为水泵设计点参数,它与泵的最佳工况不一定重合,但考虑其效率是最低标准,因此要求原型泵在其泵站额定工况的效率不低于该泵设计点的效率是可以接受的(尽管两者工况并不一定重合).
    对超出标准规定范围或缺乏原型泵效率的,可根据模型泵效率国家现行《水泵模型验收试验规程》SL140或IEC995 6.3规定换算原型泵效率.
    条文表3.2.4-2中,模型泵效率规定值(保证值)取为我国南水北调东线工程用泵规定效率的下限值(降低近1个百分点).南水北调东线工程用泵模型泵效率的规定值为:扬程2~3m,为81%~81.5%;扬程3~5m,为81.5%~82.5%;扬程5~7m,为82.5%~83.5%;扬程7~10m,为83.5%~85%.
    3.2.5 一段时期以来,人们往往强调的是效率,对水泵空化等影响泵站安全可靠性问题没有引起足够重视,从而导致主水泵空化破坏的问题比较普遍和突出.据调查,目前许多泵站安装使用的大型轴流泵和离心泵,其模型泵的空化比转数偏低,泵的空化性能较差,高扬程离心泵泥沙磨损严重,影响泵站安全运行,因此,提高泵的抗空化,抗磨损性能与提高泵站效率同等重要.近年来我国生产的轴流泵,空化比转数一般都在1100以上;对大口径的离心泵,C值一般超过900,高的可达1200以上.本条规定更新改造泵站采用的主水泵,设计工况空化余量应满足国家现行标准的规定要求.目前,尽管它操作起来比较困难,但至少对主水泵的选型起到积极作用.
    另外,需要说明的是:当前,许多水泵生产厂家仍然提不出可靠的水泵空化参数,导致用户在安装使用时依据不足.Dn值是反映水泵能量和空化特性的一个抽象指标,其直观意义是限制叶轮的外缘线速度u(m/s).由于它简单,实用,且易于比较和判断,因而在工程中广泛采用.限制Dn值是保证水泵投入运行后对于空化有足够的安全性,此外对输送含沙水流的大型高扬程离心泵,可以控制磨损,延长其使用寿命.本条文说明中表3.2.5列出的Dn 值及其限制要求可供参考(仅适用于大型水泵).它是根据国内外用泵情况经分析统计后给出的数据,其中列出离心泵的Dn 值主要是考虑限制叶轮外缘的线速度,防止叶轮磨蚀过快.
    Dn值的大小与泵的比转数nS有关,低扬程,高比转数泵由于进口允许的动压降减小,因此对泵的抗空化性能要求更高(必需空化余量要小),故泵的Dn值必须取小.对更新改造泵站,在确定泵的Dn值时,要考虑泵站进口的水流条件.一般而言,叶轮淹深大,水流条件好,含沙量小时,经论证可以适当提高泵的Dn值;反之,应降低泵的Dn值.
    表3.2.5 一般使用条件下大泵推荐采用的Dn值
    主 水 泵 类 型 原型泵的Dn值
    (m•r/min)
    大型轴流泵
    nS=500~1000 ≤435
    nS=1000~1600 ≤410
    大型混流泵 nS=250~600 ≤435
    大型离心泵 单吸式 ≤760(输送含沙水)
    双吸式 ≤860(输送含沙水)
    4 规划复核
    4.1 基本情况调查
    4.1.2 泵站受益区基本情况调查,主要调查泵站服务的性质,任务,对象及范围的变化.
    1 自然地理,水文的变化情况涉及原定灌排标准是否合适,进出水池特征水位是否合理等.自然地理调查主要内容包括泵站受益区农村是否变为城镇,土地是否进行了平整,湖泊围垦或退田还湖情况,以及田面高程是否变化等.水文情况调查,灌溉泵站主要调查水源站取水口水位变化情况,受益区水雨情变化情况等;排涝泵站重点调查排区内水系的调整变化情况,如因新建渠堤阻隔了原来的汇水区域,或因另辟沟渠将水从别处引入或从排区分出等;
    2 受益面积调查.主要调查泵站受益面积的变化情况等;
    3 农业结构调整或作物种植模式变化调查.如原种水稻的地方可能变成了鱼池,原种旱作物的地方可能变成了经济作物或花卉等;
    4 受益区内现有供,排水设施及其运行情况调查.主要包括现有水利设施基本概况,供排水能力,工程配套及效益发挥情况等;
    5 城镇用水结构变化,节水情况及节水潜力调查.主要包括城镇规划与人口变化,居民生活与企业用水量变化,当地节水潜力与节水措施等.对城镇供水泵站,还应了解给水现状,即水量,水压和水质状况,取水方式,净水工艺,管网布置,水量调配和加压情况等;
    6 受益区灾情调查.主要调查泵站建站以来受益区的涝情或旱情,包括受灾面积,涉及人口,造成的经济损失等内容;
    7 其他情况调查.如地震烈度与地形变化,当地电源及供电情况等.
    4.1.3 泵站运行情况及存在问题调查,涉及规划方面的内容及要求,应包括:
    1 泵站每年的开机日期,关机日期,运行台时数等,以便重新核定泵站的排涝,灌溉或供水期.
    2 泵站运行的内,外水位,分析确定出现的最高扬程,最低扬程以及多年(加权)平均扬程.对于虹吸式出水的大型排涝泵站,还要了解是否有超驼峰运行情况,泵站在极高扬程和极低扬程运行时的出水量,电动机功率以及有无异常的振动情况等等.对泵站正常开机运行后仍有灾情发生的排涝泵站,应调查泵站所在堤段防洪能力的变化,以便合理确定更新改造泵站出水侧的最高运行水位.
    3 了解泵站正常开机运行后是否还有灾情发生.若有灾情发生,应分析是超标准灾情,还是泵站本身存在的问题或者是保护对象的要求改变.
    4 对灌溉或城镇供水泵站,应在调查研究的基础上,充分论证水源的可靠性,并合理确定进水侧的最低运行水位.
    4.2 设计标准和设计流量复核
    4.2.1 在设计标准和设计流量复核之前,首先应注意充分利用当地已有的水利设施,条件和资源,通过复核,以减少泵站的供,排水量,节省能源.灌溉泵站应充分利用已有的山塘,水库,河坝等自流水源,排水泵站则应尽量利用内湖的调蓄或滞蓄作用.
    设计标准从宏观上讲与地方社会经济发展水平密切相关,社会经济发展水平高的,设计标准可以定得高一些,反之应该低一些.从微观上讲,与受益区的基本情况有关,如在拟定排涝泵站的设计标准时,既要考虑现阶段的承受能力,又要考虑排区保护对象的重要性,排区内农作物的种植结构,汇流面积,调蓄情况以及排区内是否设有内排泵站等.
    各地泵站的设计标准,应根据当地实际情况结合先进经验综合分析确定.以下几种情况列出仅供参考:
    1 以种植旱作物为主的排区,宜取10年一遇最大24h暴雨3d排干.对不耐淹的名贵花卉或旱作物,也可取10年一遇1d暴雨1d排干.
    2 以种植水稻为主,排区较小,且无大的调蓄区,可取10年一遇最大24h暴雨3d排至作物耐淹水深;饲养塘鱼,种植蔬菜为主,排区较小,且无大的调蓄区,可取10年一遇最大24 h暴雨1d排干.
    3 以种植水稻为主,排区较大,且排区内有大的集中调蓄区,则排涝标准可定为10年一遇最大72h暴雨5d排至作物耐淹水深.
    4 以种植水稻为主,排区很大,且排区内有一定的调蓄能力,则可按10年一遇典型年暴雨进行长历时的排涝演算推出.
    5 对城郊结合地区,泵站原规划排农田涝水,由于城市发展,泵站则要求排除一部分城市渍水和污水,这时可将泵站的排涝标准适当提高到10年一遇最大24h暴雨1d排干.
    6 灌溉泵站的设计保证率,一般地区可取75%~80%,标准高的地区宜取80%~85%.
    7 城镇供水泵站的设计保证率宜取90%~98%.
    4.2.2 更新改造泵站的设计流量不能直接采用泵站原来的设计流量,而是要对泵站的设计流量进行重新复核.如果复核的设计流量比原泵站设计流量偏小,但小的不多,可采用原泵站的设计流量;如果偏大,则说明原装机规模偏小,在可能的情况下应结合机组更新改造适当增大流量.
    排水流量的确定与降雨量,蒸发量,排水面积,地形,河网调蓄水量,田间蓄水量,作物耐淹程度,下垫面的覆盖情况等密切相关,由于各排区的自然地理条件差别较大,所以推算流量的计算方法也不一样.
    排水泵站所在位置大都位于地势低洼地区,这些地方湖泊众多,汇流面积大,如湖北的四湖,湖南洞庭湖,江西鄱阳湖,安徽巢湖,江苏太湖等流域,湖泊不仅承担调蓄水量的任务,其自身还有防洪要求,所以湖泊的调蓄是有限度的,特别是近年来调蓄面积有下降的趋势,因而对其水位有严格控制.对这类地区的泵站,实际上还承担内湖防洪任务,其设计流量应根据内湖的防洪要求通过排涝验算来确定.
    对于有这类要求的排涝泵站,其排水流量确定的大致过程及要求是:
    1)按照事先确定的排涝设计标准(如10年一遇)选一典型年来水,根据典型年的来水过程及泵站的排水过程进行排涝演算,可得出湖泊的最高水位.如果该水位略低于湖泊某一标准(如10年一遇)的控制水位,则原泵站的排水流量是合适的,否则需要对泵站流量进行调整.
    2)在排涝演算中,应注意湖泊容积曲线,渠道过流能力的变化以及该地区是否重新进行了规划等.若湖泊,渠道发生淤积,经比较可采用综合措施,如退田还湖,疏挖渠道等,不能盲目地增加泵站设计流量.
    3)在排水过程中,扬程一般是不断变化的,扬程的变化会导致泵站流量的改变,因此必要时应根据水泵流量~扬程和装置特性曲线,求解水泵工况点,修正泵站排水流量.
    对排区内地势高差起伏较大的地方,应利用等高截流,实现高水高排,以减少装机容量.对这类泵站,要认真分析撇洪渠的断面形式,淤积程度,以评价对客水的拦截作用.
    对同一排区的多座泵站,首先应论证原站点规划和布局的合理性.对规划和布局基本合理的,应复核全排区需要的排水流量,再将该流量与原各站设计流量之和进行比较,若复核的流量比原来的流量稍小,可维持各泵站的原设计流量不变;若前者与后者相差较大,则需要对原泵站的设计流量进行调整,或采取其他工程解决措施.对规划和布局不合理的,应充分考虑新的区域总体灌排规划,并根据各站的具体条件,通过优化确定各站的规模,必要时还应考虑站点合并,调整的必要性和可行性,重新核定各站的设计流量.
    另外,由于节水技术的普及和水价的杠杆作用,农业灌溉用水量呈现逐年下降趋势.许多泵站的功能由过去单一为农田供水,逐步增加了生活和工业供水,对水质和供水保证率的要求提高了.对这种情况,需要进行水量供需平衡计算.
    对城市排水泵站,泵站在排水过程中应严格控制内涝水位,根据排水过程经调洪演算和降雨计算来水过程线,确定合适的排水流量.如果原有流量计算的排水过程线能够满足城市建基面的控制高程,则原泵站的设计流量是合适的,否则需要对泵站设计流量进行调整.
    4.3 特征水位和特征扬程复核
    4.3.1 在特征水位和特征扬程复核之前,首先应根据受益区基本情况和条件变化,通过复核,合理确定泵站的分区和分级.灌溉泵站应避免"低地高灌",排水泵站应避免"高水低排".
    ( 一)排水泵站的进水池水位
    1 最高水位:可取建站后重现期10~20年一遇的内涝水位(若排涝标准为10年一遇,则最高水位可取20年一遇的水位);也可收集建站后站前历年的最高水位,可直接取第一或第二高水位.
    2 设计水位:取排区设计排涝水位推算到站前的水位.以受益区内大部分面积的涝水能被排除为原则,由排水渠道首端推算到泵站前池的水位.农田可按90%~95%的田面高程,城市按照城建要求确定高程.排区内如果有调蓄区,则以调蓄区的设计水位加上排水渠道的水力损失后作为设计水位.
    3 最高运行水位:是正常运行的上限水位.提高这个水位可以增加自流排水时间,降低排水扬程,对节能有利.但是,最高运行水位是极限水位,超出这个水位将扩大涝灾损失,在泵站排水储备能力不足的情况下,不能盲目提高该水位.因此,最高运行水位的确定,应在保证排涝效益的前提下,根据现有排涝能力,通过科学调度,综合分析比较后确定.
    4 最低运行水位:是正常运行的下限水位,是确定水泵安装高程的依据.低于这个水位运行,水泵会产生空化和振动,严重时将无法运行.最低运行水位的确定,对作物来说,是降低地下水位或者排渍的需要,一般是田面高程减去0.2~0.5m;对于有调蓄区或者需要抢排的地方,必须满足预降水位的要求.
    5 平均水位:在统计困难的情况下,可取与设计水位相同的水位.
    (二)排水泵站的出水池水位
    1 防洪水位:泵站依堤而建,该水位不应低于堤防工程的防洪标准,并应留有适当的安全裕度.按照GB/T 50265的规定,泵站防洪水位取所处堤段的设计洪水位加高.堤防多为土石方工程,加高,加固相对容易,但堤防与泵站建筑物的接合部位容易出现险情,故其防洪标准应适当提高,可取所处堤段的设计洪水位加高.
    2 设计水位:GB/T 50265规定分别取重现期5~10年一遇洪水的3~5d平均水位.当承泄区为非潮感区,可取重现期5~10年一遇3~5d平均水位;承泄区为潮感河段,取5~10年一遇3~5d平均潮水位.对特别重要的排水泵站,应提高其排涝标准,具体可根据各地的经济发展水平,按经验确定.
    3 最高运行水位:GB/T 50265规定分别取重现期10~20年一遇洪水的3~5d平均水位.另外,如果设计水位取10年一遇,则最高运行水位可取20年一遇.承泄区为非潮感区,取重现期10~20年一遇3~5d平均水位;承泄区为潮感河段,取10~20年一遇3~5d平均潮水位.对特别重要的排水泵站,经论证可适当提高该水位的标准,甚至可取最高洪水位.至于是取3d平均还是5d平均,则要根据情况而定.一般如果陡涨陡落,可取3d平均;如果高水位持续时间较长,可取5d平均.排涝期和灌溉期的确定,可根据泵站历年实际运行情况进行统计确定,这不同于新建泵站,新建泵站一般是按灌排区域的降雨进行分析.设计水位和最高运行水位的确定,除了考虑经济发展水平外,还必须考虑所在堤围的防洪能力.
    4 最低运行水位:取承泄区历年排水期最低水位或最低潮水位的平均值.是确定出水管口高程及其消能防冲的计算依据,取历年排水期最低水位的平均值.对泵站附近建有自排闸的,当外江水位低时可以自排,因此按上述规定确定的最低运行水位偏低;对于出水池最低运行水位低于出水管口中心线的泵站,在确定泵站最低运行扬程时按出水口中心线与进水口最高运行水位差确定.因此,出水池最低运行水位往往要根据泵站具体情况综合分析确定.
    5 平均水位:取承泄区排水期多年日平均水位或多日平均潮水位.
    (三)灌溉或供水泵站的进水池水位
    1 防洪水位:取所处堤段的设计洪水位加高.
    2 设计水位:从河流,湖泊或水库取水的,灌溉泵站取历年灌溉期水源保证率85%~95%的日平均或旬平均水位,供水泵站取水源保证率95%~97%的日平均或旬平均水位;从渠道取水的,取渠道通过设计流量时的水位.
    3 最高运行水位:从河流,湖泊取水的,取重现期5~10年一遇洪水的日平均水位;从水库取水的,根据水库调蓄性能论证确定;从渠道取水的,取渠道通过加大流量时的水位(一般按加大10%流量考虑).
    4 最低运行水位:从河流,湖泊或水库取水的,灌溉泵站取历年灌溉期水源保证率95%~97%的最低日平均水位,供水泵站取水源保证率97%~99%的最低日平均水位;从渠道取水的,2台以上机组时,可取通过单泵流量的水位;1~2台机组时,可取单台泵通过半个设计流量的水位.
    5 平均水位:从河流,湖泊或水库取水的,取用水期多年平均日水位;从渠道取水的,取渠道通过平均流量时的水位.
    上述各种运行水位应减去取水口至进水池的水头损失,即为进水池水位.从河流取水的,还应考虑河床淤积或下切对水面线的影响.
    (四)灌溉或供水泵站的出水池水位
    1 最高水位:对出水池连接输水河道的,取该河道的校核洪水位;对出水池连接输水渠道的,取渠道通过加大流量(增加10%)时的水位.
    2 设计水位:按照设计流量和控制高程的要求推算到出水池的水位.
    3 最高运行水位:泵站通过最大流量时相应的水位.
    4 最低运行水位:泵站有2台以上机组的,取通过单台泵流量的水位;1~2台机组时,可取单台泵通过半个设计流量的水位.
    5 平均水位:取提水期通过平均流量时的水位.
    (五)对抽送高含沙水的泵站,其泵站进出水池特征水位复核应考虑泵站现状泥沙淤积情况及其发展对特征水位的影响.
    4.3.2 泵站的特征扬程,包括设计扬程,平均扬程,最高扬程和最低扬程.GB/T 50265规定泵站的最高扬程为泵站出水池最高运行水位与进水池最低运行水位之差加上水力损失.对于出口水位变幅较大的排水泵站,这样算出的扬程偏高,给设计扬程和平均扬程较低的排水泵站的机组选型带来困难.实际上,当外江出现高水位时,进水池出现最低运行水位的几率很小,且此时因建筑物稳定需要,一般都不允许降至最低运行水位.因此,在大型排水泵站的更新改造中,可将泵站的最高扬程定为出水池最高运行水位与进水池设计水位之差加上水力损失.
    5 机电设备及金属结构
    5.1 一般规定
    5.1.1 经安全鉴定为四类,或参数无法满足泵站运行要求,或参数水平明显落后的机电设备及金属结构,其更新改造应以设备更新为主;经安全鉴定为三类及以上,参数基本满足泵站运行要求,参数水平基本经济合理的机电设备及金属结构,其更新改造应以改造原设备为主.
    5.1.2 凡符合该条所述条件的机电设备及金属结构可不进行安全鉴定,而直接淘汰并采用新产品.但目前暂未实行生产许可证制度的产品或设备除外.
    5.2 主水泵
    5.2.1 参数无法满足泵站运行要求,或参数水平明显落后的,应优先考虑采用先进合理的新泵型.参数基本满足泵站运行要求,参数水平基本经济合理的,仍可采用原泵型.
    5.2.2 目前国内水泵的研发水平参差不齐,新泵型的运用标准也不统一,致使一些采用了"新泵型"的泵站机组运行效果不理想,故本条对新泵型的采用做了统一的要求.
    5.2.3 更新改造时,如果更换了泵型(主要指水泵参数发生了变化)或改变了流道结构尺寸(一般指较大的变动),就会使水泵装置的运行条件发生变化,进而影响运行效果.特别对于采用大型水泵的(主要指口径1.6m及以上的轴流泵和混流泵),这种现象更明显.为使水泵与流道(或进出水建筑物)有效地衔接,使泵及其装置能安全运行,充分发挥效益,应有规范,可靠的科学试验成果做为依据,故要求进行装置模型试验.
    目前,较为成熟的CFD技术为泵站全流道的优化设计提供了方便,在其指导下进行物理模型试验,可以有效地减少试验的盲目性,节省费用,缩短周期.所以,可利用CFD技术先进行数值计算,在此基础上优选方案,再进行物理模型试验.
    5.2.4 采用叶片全调节方式可以使水泵较好地适应扬程和流量的变化,扩大泵的工作范围,提高运行效率,节省电能,减轻空化和振动,避免机组超载,因此宜尽量采用.
    5.2.5 叶片调节机构一般采用液压调节和机械调节两种方式,目前叶轮直径在2.2~2.4m以下时采用机械调节方式,在2.2~2.4m以上则由于操作力矩较大,操作电动机容量较大及布置不便而采用液压调节方式.近年来,市场上出现了一种内置式液压调节器,它取代了机械调节的涡轮蜗杆,亦可省掉油压调节的外供油系统,具有许多的优越性,值得研究和推广.若由于保护水质,避免漏油污染而不能采用液压调节方式的,则需与供货单位协商,合理确定叶片调节方式和叶轮直径等参数.
    5.2.6 当改变水泵型式时(例如:轴流泵改混流泵,立式改卧式,常规结构改抽芯式等),往往会引起水工建筑物结构尺寸或形式的变化,此时应结合水工专业的复核结果综合考虑改造方案.
    对于改变装机台数的,应区别对待:有的泵站原先预留有机位,可直接增加水泵机组,但应对进出水建筑物的过流能力,泵房的稳定进行复核;有的泵站希望紧邻现有泵房增加水泵机组和建筑物,以节省进出水渠投资和泵房占地,此时应根据泵房的基础状况,施工对现有泵房的影响,进水流态的分布等因素综合考虑.泵站改造原则上不减少流量规模.
    当水泵的性能参数范围不能满足泵站运行要求而必须采用变速调节时,应进行方案比较和技术经济论证.
    5.2.7 目前,水泵产生空化的现象比较普遍,是否发生空化与泵本身的抗空化性能和使用条件(吸入装置)有关.处理空化问题必须深入分析引起空化的原因.由于运行工况超出该泵的适用范围而引发的空化,应通过调节扩大泵的工作范围来消除或减轻;由于流态不良引起的空化,应通过改造进水池,进水管或进水流道等方法来消除或减轻;对因泵设计或制造原因引起的空化,可重新设计水泵叶轮和(或)导叶,提高加工精度,采用抗空化材料制作叶轮,导叶和泵壳,或对过流部件表面采取防护措施,经研究也可在主叶轮进口前增加一级空化性能良好的叶轮(诱导轮,或前置导论).
    5.2.8 对与轴流泵配套的电动机,其功率备用系数可适当加大,尤其是采用更换线圈对电动机进行改造时,在电动机结构尺寸允许的范围内加大导线截面对改造工程的投资影响很小,因此本条的规定扩大了电动机功率备用系数的选择范围(在GB/T50265中,规定k为1.05~1.10).
    5.3 主电动机及传动装置
    5.3.1 以往制造的电动机,往往由于采用的绝缘材料性能落后,绝缘层厚度较大,致使定子线槽空间尺寸较大.在更换老化线圈时,采用性能良好的绝缘材料,允许减薄绝缘层厚度,加大线径并以铜线替代铝线,同时将铁芯材料由热轧硅钢片更换成冷轧硅钢片,一般可使电动机功率增大20%~30%,这比更换新电动机节省资金,并简化了泵房改造工程,因此在进行更新改造方案比较时应优先考虑.
    5.3.2 将主电动机改为变速电动机或对电动机进行变速调节,可调节主水泵转速,扩大主机组的扬程和流量运行范围,以利于大型多级泵站的调度运行.
    5.3.3 电动机主轴的复核由电动机厂进行,设计单位所采用的方案应得到电动机厂的保证.
    5.3.4 弹性金属塑料推力轴瓦摩阻小,不用刮瓦,运行安全性好,其生产运用技术已十分成熟,有条件时宜优先采用.近年来有些泵站采用有弹性,具调平功能的圆形巴氏合金推力瓦,也具有上述优点,建议视具体情况择优使用.
    5.3.5 对于主电动机额定电压的升级,应对供电电网及线路现状,设备启动运行要求,设备及土建投资,检修及维护工作量以及其它电气设备的电压等级等因素进行综合分析,合理确定其更新改造方案.
    5.4 辅助设备及设施
    5.4.2 泵站主要起重设备,应有由质量技术监督部门颁发的检验合格证.没有合格证的,应进行改造,直至达标;对经论证改造效果难以达标的,应予以更新.
    5.4.3-5.4.4 据调查,扬程较高的离心泵站,关闭闸阀抽真空充水启动后,由于泵出口压力很高,闸阀两侧压差较大,闸阀开启过程缓慢,而过阀流速很高,因此使阀板和阀腔受到空化和挟沙水流的作用,经一段时间运行后,闸阀被磨蚀破坏,关闭不严,影响抽真空启动.对这类问题,在进行改造时,宜增设旁通管,其直径应根据闸阀后的管道空体积和充水时间(一般为3~5min)确定,旁通管进,出口应避免泥沙淤积影响旁通管逆止阀的启闭.
    对于高扬程加压泵站,过去在水泵出口设置闸阀,使用不方便.更新改造时,应在充分论证的基础上,小型泵站的水泵出口可设置多功能阀,大型泵站的水泵出口可设置两阶段关闭的液控缓闭蝶阀.
    5.4.5 取消泵出口闸阀和逆止阀,在出水管出口装设拍门,既安全,又可以减少管路水力损失和简化运行管理工作.高比转数离心泵或蜗壳式混流泵的轴功率曲线较平缓,开阀启动不会导致动力机超载.在进口直径1200mm的蜗壳式混流泵和800mm的高比转数离心泵出水管上取消"三阀",在出水管口装设拍门,经多年运行表明效果良好.
    5.4.6 对以往兴建的中,高扬程的灌溉或供水泵站,为防止安装自由启闭式逆止阀引起水锤破坏事故,在进行改造时,应通过水锤计算,将自由启闭式逆止阀更换为缓闭逆止阀,液控蝶阀或多功能水泵出水阀,以释放水锤能量,降低水锤压力.在出现液柱分离的抽水装置中,节制回流阀的位置宜装在液柱分离管段的末端,其作用不仅能抑制降压波,消除液柱分离,限制飞逸转速,而且可降低管道的水锤升压.
    5.4.7 据调查,南方泵站由于气候潮湿,运行多年的油,气,水管道锈蚀,烂穿的现象较为普遍,对此应予更新.管道的进出墙部分相对于埋入混凝土内的管道更易锈蚀, 且难以更换,在改造时应尽可能采用不锈钢材质,管道的连接结构应利于拆装.
    5.4.8 由于受建站初期经济条件限制,许多泵站忽视了采暖,通风和消防系统的配置,造成运行环境恶劣和安全性差.例如,泵房未考虑降温除湿措施,使得夏季温湿度大,设备的绝缘性能下降和锈蚀老化加快;又如以前的消防均未配备感温感烟自动报警和应急照明系统.随着我国经济水平的不断提高,为了改善运行条件,保证生产的安全性,根据有关的规程,规范要求,应对采暖,通风和消防系统进行配套或完善.
    5.4.9 驼峰底部高程指虹吸式出水流道最高处断面的底部高程,泵站在超过此高程的出口水位下运行时,一般要求将真空破坏阀关闭锁定.水泵启动过程中失去自动排气功能,如果不锁定,流道内被上升水体压缩的空气冲开阀盖自动排气,将水喷到室内,影响设备安全和运行管理.所以应增设自动排气阀,并联接一段短管,将流道内的空气排至室外.
    5.5 金属结构
    5.5.2 拦污栅和安全栅的栅条做成圆头,可减少近1/3的水力损失.当配置了自动清污设备时,拦污栅的栅条间距应与清污机相配,特殊情况可在GB/T50265规定的基础上适当放宽要求.
    5.5.3 若复核后的外江设计水位低于驼峰底部高程而最高运行水位高于驼峰底部高程,可不必在拍门或快速闸门外另行设置事故闸门,但应采取其他的备用断流措施(例如压缩空气断流);若复核后的外江设计水位高于驼峰底部高程,则应在拍门或快速闸门的出水侧另行设置事故闸门.
    5.5.5 拍门型式应根据出口水位,出水流道型式等具体条件选择:
    1 为增大拍门的开启角度,同时减小撞击力,可采用轻质拍门或减小拍门的浮容重.如口径1.6m及以下的泵,可采用平面或球面浮箱式拍门,自由侧翻式拍门等;口径大于1.6m的泵,可采用型钢梁系两边配面板的浮箱式拍门,或采用有自闭能力的自由侧翻式拍门.
    2 为减小运行阻力,同时避免拍门因长期漂浮水面使零件容易疲劳破坏,可采用控制器将拍门锁定,如用卷扬机将拍门吊起,用限位器控制拍门的开启角度,用电磁铁锁定拍门,限制拍门的自由振动的振幅.也可以改用油压保持式拍门,运行时用启闭机将拍门吊起,停机时利用油压缓冲减小闭门时拍门对门座的撞击力.还可以在拍门座上直接安装专用缓冲橡皮,以减轻拍门对门座的撞击力.
    3 对大型水泵装置,因流道出口断面大,所需的拍门尺寸也大,如此时仍用油压保持式拍门,不仅给启闭机制造带来难度,而且给启闭机闭门造成困难.此时宜采用其他的断流措施,如双节自由式拍门,带多页拍门的液压控制式快速闸门等.
    5.5.6 开敞式竖井中的水流因紊动对拍门的运行和使用寿命不利,宜将自由启闭式拍门改为外力控制整体式拍门或快速闸门.
    5.6 电气设备
    5.6.1 大多数泵站均设置了专用的直配输电线路,泵站更新改造时也应对其进行安全鉴定,并结合有关情况确定线路的改造方案.
    5.6.2-5.6.3 电气主接线方式和主变压器的容量,台数应根据电源点和线路的容量,电压等级,供电用途,可靠性以及泵站的机组启动特性,运行方式,各种复核等因素综合考虑确定.
    5.6.4 "五防"指防止误合,误分断路器;防止带负荷分,合隔离开关;防止带电挂设地线;防止带地线合闸和防止操作人员误入带电间隔.
    5.6.7 可采用防酸隔爆型铅酸蓄电池组,也可采用阀控式密封铅酸蓄电池组.
    5.6.10 中控室的设备应与泵站所在的水利枢纽相结合,对功能复杂的水利枢纽,可将中控室和枢纽运行调度等结合起来一起考虑.
    5.7 自动控制与监测
    5.7.1-5.7.2 泵站的自动控制与检测系统设计目前还没有专门的标准,改造时可参照《小型水力发电站自动化设计规定》SL229的规定执行.
    5.7.3 目前已建成待改造的泵站多数配置了常规的监控系统设备,但元器件多为60,70年代生产,产品质量,精度和耐用性一般较差.改造时可根据设备老化程度,性能下降程度和改造后的运行要求,确定其监控系统的类型.
    对设备老化严重,更新范围较大的泵站,宜采用以计算机为主,常规设备为辅的监控系统;对设备老化程度较轻,更新范围不大的泵站,宜采用以计算机为辅,常规设备为主的监控系统;对改造资金充裕,运行水平要求较高,系统维护保障体系较完备的泵站,经充分论证也可采用全计算机监控系统.
    5.7.4 根据需要,也可设置泵站工业电视及视频会议系统,排区水雨情自动测报系统和其他设施(例如主排渠上的节制闸)的监控系统等,并纳入统一的计算机监控系统之中.
    对由多个建筑物组成的灌,排或供水系统,以及由多级泵站或由多座泵站组成的泵站群,应根据运行调度需要,建设与之相适应的通信网或信息传输网.
    5.7.5 水力监测系统应根据泵站要求和机组类型,确定监测项目和安装地点.监测参数宜包括:进出水池水位,水泵进出口压力,流量,闸门运行状态,拦污栅前后水位差,水泵扬程和装置效率等.
    5.7.6 综合信息管理系统也包括泵站的办公管理.
    5.7.7 鉴于计算机系统的重要性,应设置备用电源;应采取措施防止病毒和其他网络侵害;应采取措施进行数据备用存储和系统应急恢复.
    6 泵站建筑物
    6.1 泵 房
    6.1.1 泵房是泵站主体建筑物的重要组成部分,也是泵站更新改造关注的重点.根据SL316的规定,泵房更新改造安全鉴定结论有三类建筑物和四类建筑物之分.对他们的界定是:
    1 三类建筑物:泵房建筑物存在较大损坏,需要经过大修或加固后才能保证安全运用.上世纪70,80年代以前建造的泵站,上部结构为砖混或框架结构,损坏比较严重,而下部多为水工钢筋混凝土结构,损坏相对较轻,在制定更新改造方案时,可考虑将泵房上部结构拆除重建,而对下部钢筋混凝土结构进行加固处理.
    2 四类建筑物:泵房建筑物通常存在严重损坏,经加固也不能保证安全运用.对出现严重不均匀沉陷的泵房基础进行改造往往比较困难 ,同时处理起来也较复杂.经论证,如基础处理难度较大或不经济,且对设备的安装和运行带来安全隐患,在制定更新改造方案时,可考虑将泵房建筑物拆除重建.
    6.1.2 泵站基础处理前,首先应探明地基的地质情况,对基础承载力不足,出现不均匀沉陷的泵房,结合沉陷观测资料,判断沉陷是否稳定,对沉陷未稳定的基础处理,根据已探明的地质情况,采取相应的地基处理方法;沉陷已接近稳定的基础处理,一般是处理底板与边墙的裂缝,或加厚底板等.混凝土表面碳化应检测混凝土表面碳化深度,清除碳化层,重新浇筑补强混凝土.
    6.1.3 渗透破坏对泵站安全影响较大,特别是建于粉砂土地基上的泵站,由于防渗设计不当,施工质量不好或规划数据的改变,致使发生渗透破坏的现象时有发生.改造时,首先应根据泵站现场调查和现场安全检测结果,分析渗透破坏的类型和成因;其次依据渗流控制原则和具体的工程地质条件,选择经济合理的修复加固措施;为保证除险效果,需要对所选择的工程措施进行复核,最后对所选择的工程措施进行精心设计和施工,以达到根除渗透破坏的目的.
    渗透破坏的修复,只能根据现有泵房的基础,结合进出水池的修补或重建重新布置地下轮廓线.布置应考虑防渗与导渗相结合.防渗排水布置,应按GB/T 50265中的有关规定执行.
    泵站渗透破坏的除险方案应根据地基的工程地质情况确定.砂类土地基应首先考虑采用防渗铺盖,或铺盖与板桩相结合的布置形式.粘土及壤土铺盖,一般用于砂性土地基.根据泵站工程实践经验,铺盖前端厚度为0.6~0.8m,逐渐向出水方向加厚至1.0~1.5m.为了保护铺盖表面不受水流冲刷,铺盖上面应设砌石,浆砌块石或混凝土保护层.一般情况下,板桩设在泵房底板出水侧的齿墙下,对已建泵站,若泵房基础不能改变,在细砂地基中,有时还需要在铺盖的上游端增设铺盖板桩.目前工程中多数采用贯入式预制钢筋混凝土板桩,根据泵站工程实践经验,其厚度为0.1~0.15m,宽度为0.5~0.6m.板桩强度根据防渗效果,工程造价和施工条件来确定.当不透水层埋深较浅时,可用板桩将透水层截断,并插入不透水层至少1.0m.定喷板墙是国内近年来采用的垂直防渗体,其厚度一般为0.05~0.13m,单向喷射的有效宽度为1.5~2.5m,双向喷射为单向喷射的两倍.在进,出水池的上下游端一般都设有深度不小于 0.8~1.0m的浅齿墙,它既能延长渗径长度,又利于抗滑稳定.齿墙深度最大不宜超过2.0m.对于所有的砂类土地基,在防渗段后面的渗流出口处,都应设置排水滤层.
    粘土或壤土地基不宜设置板桩.泵站进出水侧水位差较大时,多在泵房出水侧设置防渗铺盖来增加防渗强度.在粘性土地基透水性较小及铺盖需兼作阻滑板时,采用混凝土或钢筋混凝土铺盖,并应满足抗滑稳定的要求.混凝土及钢筋混凝土铺盖最小厚度不宜小于0.4m,与出水池连接处加厚至 0.8~1.0m,并用变形缝与出水池底板分开,缝内设止水.泵房长度较大时,顺水流方向也应设置永久变形缝和止水,分缝应与泵房分段相一致,但应与泵房底板的永久变形缝错开设置,以免形成通缝,对基底防渗不利.对于堤后式泵房,排水滤层(反滤层)一般都集中布置在进水池底板的下面,其面上设排水孔.为减轻底板扬压力,可沿底板周边和中部设纵横反滤沟,在沟端处底板上设排水管.
    对于堤身式泵站,由于泵房直接抵挡外江水,在内外水位差的作用下,将在泵房地基及两端大堤土体内产生渗流.渗流对泵站建筑物产生两方面的影响,其一是对泵房底板产生向上的渗透压力,减轻泵房有效重量,影响其抗滑稳定;另一方面,当渗透坡降或渗透流速超过某一限度时,会引起土体的渗透变形.因此,在洪涝灾害中部分泵站水工建筑物,如进水池和前池等的坍陷破坏,就是由于这种渗透变形不能终止而继续发展的结果.
    在对遭受渗透破坏的泵站建筑物进行修复前,首先应注意汛期造成坍陷的管涌和流土的进水口,结合大堤的地质情况进行堤防加固,然后根据特大洪水过程中的水位资料,重新拟定泵房的抗渗长度及地下轮廓线,采用合适的防渗措施.
    6.1.4 上世纪80年代以前建造的泵站,泵房尺寸偏小,泵房空间一般过于窄小,且开关柜多为分散布置在机组旁,或集中布置在泵房一端,使泵房内设备布置显得零乱,拥挤.由于现代设备的安装和维护要求,结合泵站计算机监控系统的建设,增建或改造辅机房是必要的.更新改造时,将高压,低压开关柜及辅助设备集中布置于辅机房,便于管理和维护.对于改造后引起的荷载变化,将导致泵房的附加沉降和应力变化,因此,必需对泵房的结构强度,基地应力,不均匀沉降等进行验算,不满足规范要求的,应采取改善措施.
    6.1.7 泵站电气设备的防火,应贯彻"预防为主,防消结合"的消防工作方针,预防火灾,减少火灾危害.应积极采用先进的防火技术,做到保障安全,使用方便,经济合理.站区地面建筑物,屋外电气设备周围及主泵房,辅机房均应设置消火栓.变电站,配电装置室,蓄电池室,中控室,计算机房和通信室等均应配置手提式卤代烷灭火器及其它灭火器材.变压器应有足够的防火间距,油量为2500kg以上,电压为35kV及35kV以下时的油浸式变压器之间防火间距不应小于5m.
    6.1.8 裂缝修补应考虑修补工艺,修补时间,并确定合适的修补材料.在确定修补方案前,应查明裂缝形成原因,裂缝性质和危害程度,并考虑对周围环境的影响.泵站混凝土构件裂缝修补一般有以下几种方法:
    1 表面修补法
    该方法一般在构件表面涂抹水泥砂浆,丙乳砂浆,环氧砂浆等,适用于承载力对裂缝无影响或表面稳定裂缝的处理.
    2 充填法
    该方法沿构件裂缝凿一条V型或U型槽,槽内嵌入水泥砂浆或环氧砂浆等刚性材料,或填灌聚氯乙烯胶泥,沥青油膏等柔性材料,适用于独立的裂缝,宽度较大的裂缝处理.
    3 灌浆法
    该方法是用压力设备将浆材压入构件的裂缝及内部缺陷内,起到补强加固,防渗堵漏,并恢复结构构件整体性的作用,适用于对结构整体有影响及有防水,防渗要求的深层裂缝及内部缺陷的修补.
    4 锚固法
    该方法是跨裂缝斜埋一定数量锚筋,适用于开裂部位配筋量不足,构件抗弯强度不够时的修补,多用于底板裂缝修补.
    5 粘钢法
    该方法是用建筑胶粘剂将钢板或钢带粘贴在构件表面,适用于混凝土承受荷载能力不足的结构修补,多用于梁柱裂缝的修补.
    6 加大截面法
    该方法是在构件的外面包裹一定厚度的混凝土或钢筋混凝土,适用于不具备粘钢法和锚固法施工条件时,才考虑用加大截面法.
    6.2 进水建筑物
    6.2.1 引渠是泵站进水的重要组成部分,它在前池进口处的水流状况直接影响泵站进水流态的好坏.按GB/T 50265的要求,引渠在前池进口之前的直接长度不宜小于渠道水面宽的8倍.一些大中型泵站,为了减少挖压土地和节省投资,将泵站布置成侧向进水,其引水长度达不到设计规范规定的要求,造成前池和进水池中水流紊乱,泵房边侧机组运行不稳定,严重时水泵产生空化,振动,效率降低,同时引渠和前池内泥沙大量淤积,进一步恶化水泵进水条件.对这种泵站,更新改造应在引渠末端加设导流设施,以保证水流进入前池后,有比较均匀的流速分布.如江都4座泵站均为侧向进水,其引渠的直线长度仅为渠道水面宽的3倍左右.无论是灌溉还是排涝,站前横向流速均较大,引渠和前池内存在大范围的回流区,影响泵站安全,经济运行,并造成泥沙在引渠和前池内淤积.为改善进水流态,对泵站进水做了整体模型试验.经多种试验方案比较,最终选择在4座泵站的引渠末端设置倒"Y"形导流墩加底坎.与不加任何整流措施相比较,进水流态得到了较大改善.
    6.2.2 前池,进水池的形状和尺寸不合理时,不仅增加水头损失,而且容易在池中产生回流,漩涡和环流,使水泵效率下降,严重时使机组产生振动和噪音.另外,不良的水力条件还会引起前池,进水池的冲刷和淤积.应按GB/T 50265的规定,采取导流,整流,或合理改造前池,进水池的形状和各部分尺寸等措施,消除前池,进水池的回流,漩涡和环流,使池中具有良好的流态.在对不合理的前池,进水池进行改造之前,宜进行模型试验,以寻求行之有效的改造方案.
    6.2.3 对已经建成的泵站,当取水口出现脱流时,应按GB/T 50265的规定,分析取水口的位置选择是否适当.弯道取水应选择在凹岸的稳定河段.对宽浅河段,应采取防沙治导措施.如陕西交口泵站自渭河取水,取水口处的河床宽度达500m左右,河道虽呈弯曲形,但枯水季节的流量仅几十秒立方米,洪枯流量相差百倍以上.为了保证取水口处洪枯水流稳定,枯水季节不出现脱流现象,采取了在对岸设丁坝群的措施,取得较好的效果.又如引黄济青泵站,选择在打渔张引黄闸附近,该处为弯道险工段,取水口位于弯道下游,而在对岸的上游也为弯道凹岸,在此河岸修建护岸工程,形成护岸挑流,逼使洪枯水位稳定地流向取水口.
    多沙河流的洪枯流量相差悬殊,河流冲淤变化大.因此,防止泥沙在进水闸前淤积,并尽量减少泥沙进入取水建筑物是十分重要的.闸前淤积与取水建筑物的布置形式有关,黄河上田山,镫口,三角城和景泰川等一些泵站将进水闸前缘布置成向前突出的雁翅形,该形式闸前不产生回流,是防止闸前淤积较成功的形式.在闸前设拦沙的潜水叠梁也是拦底沙的有力措施.但每条叠梁的高度不宜过大;叠梁应设有效的止水,否则进沙量仍然严重.此外,在进水闸前的河床上开挖拦沙坑槽,既可加大闸前水深,有利于潜水叠梁取表层水,又可使进闸水流的泥沙预沉.但拦沙坑槽的泥沙需要用机械定期清除.
    前池,进水池的淤积是比较突出的问题.引渠愈长,前池愈宽,淤积愈严重.因此,取消引渠以闸孔代替前池与进水池,泵房与进水闸结合,单闸孔单泵吸水,是泵站工程防淤的有效措施.如镫口,景泰川等渠首泵站,采用此种布置形式,取得了较好的防淤效果.根据我国多泥沙河水源泵站工程实践经验,采取分格扩散型前池和进水池,分道园形进水池等布置形式,能改善水流条件,池内淤积可得到有效的改善.
    在取水防沙效果不佳,不能满足工程要求的情况下,应设沉沙池,进一步减轻前池,进水池的淤积和水泵的磨损.沉沙池的类型有辐射式,平流式,斜板斜管式,斜板与平流组合式,湖泊式,条渠淤灌式以及螺旋流排沙漏斗等,沉沙池泥沙清除可采用机械清淤,水力清淤,异重流浓缩排沙等方式.
    6.2.4 拦污栅和清污机是泵站工程的重要设施和机械.我国20世纪60,70年代建成的泵站,由于当时的建设标准低,许多工程不配套或建设质量达不到使用要求.其中一些泵站没有配置拦污栅,有的即使有但很简陋,如栅条用钢筋制作,栅体刚度不足,锈蚀,变形严重,有的甚至冲垮,倒塌等.另外,许多大型排水泵站将拦污栅设在进水流道的进口,这既不利于操作人员的人身安全,也增大了流道进口水力损失,容易引起水泵空化和振动.
    由于气候严寒,我国北方的一些河流,每年都要封冻.为防止冰凌对泵站运行的影响,在条件许可时宜设置防冰和排冰设施.防冰设施采用耙斗式清冰机与电热拦污栅配合运行较为理想.当采用人工或机械清冰时,拦污栅需要倾斜布置.人工水中清冰时,栅前运行水深不宜超过3米.
    6.2.7 进水池地基出现渗透破坏时,其处理方法参见条文说明6.1.3.
    当泵站两岸侧向防渗长度不能满足要求时,应设置防渗剌墙,板桩(或截水墙)等,用来增加侧向防渗长度.防渗剌墙设置在岸墙后面,其长度视防渗长度需要而定,高度应高出绕过侧渗自由水面,厚度根据防渗要求及受力大小而定.岸墙增设的剌墙之间的接缝中应设止水.侧向防渗排水布置,必须与正向防渗排水布置相配合协调一致,以构造较完整的防渗排水体系.对建在粉,细砂土地基上的泵站,在改造时翼墙墙后填土应与墙外护砌及滤层的铺筑同时进行,以避免墙后地下水由地基向墙外渗透时,涌出大量基土,使墙后填土大量塌陷,最后地基土淘空,墙身倒塌.
    6.2.8 泵站进水侧翼墙发生异常沉降,倾斜,滑移的,多数是由于原设计时未查清软弱地基或填料土的物理力学性质,导致设计效果不符合实际,故在进行复核计算时,按安全检测所测定的地基土和填料土的物理力学性质指标,对翼墙的稳定性与地基整体稳定性进行复核计算十分重要.
    翼墙在水压力,扬压力,土压力以及土重,自重等荷载作用下稳定的破坏形式有下沉破坏,滑动破坏,浅层或深层地基的剪切破坏.此外,还可能由于墙前地基受到表面水流的冲刷或墙基遭受渗流的潜蚀而失去稳定,改造时应根据地基土和填料土的基本工程性质,翼墙稳定破坏的形式,采取相应的工程措施进行修补,加固或重建.
    6.2.9 泵站进水建筑物的淤积现象比较普遍,有的淤积高达1m以上,严重影响机组的安全和正常运行.因此,更新改造时,必须清除进水建筑物的所有淤积,并对损坏部分进行修缮.
    6.3 出水建筑物
    6.3.1 对虹吸式泵站出水流道,如流道断裂或密封不严,除影响机组启动时抽真空外,还会增大泵站运行扬程,减少水泵流量.如出现这种情况,轻则浪费电能,运行不经济,重则会危及泵站安全.因此,对这种情况,应分析原因,有针对性地采取改造措施.
    6.3.5 断流方式涉及泵站防洪安全,运行安全及装置效率,已建泵站因限于当时的建设条件,加上水情的变化,可能存在的问题较多,如拍门不能可靠断流,虹吸式流道超驼峰运行,快速闸门不能及时启闭等.在泵站更新改造时应对断流方式进行充分论证,并采取相应的更新改造措施,必要时可重新选择断流方式.更新改造时,可参照GB/T50265规定:用真空破坏阀断流的泵站,可根据水位情况决定设防洪闸门或检修闸门;采用拍门或快速闸门断流的泵站,其出水侧应设事故闸门或经论证设检修闸门.
    对虹吸式出水流道采用真空破坏阀断流的泵站,如外河出现超过驼峰底部高程的高水位,需要泵站超驼峰运行时,对于堤后式泵站,可在原真空破坏阀断流的基础上,在出水流道出口增设拍门.由于超驼峰运行时间一般不长,利用拍门断流的时间很短,因此采用这种断流方式既能满足安全运行要求,又可节省工程投资.对于堤身式泵站,一般在原虹吸式出水流道出口增设快速闸门断流.对于经常需要超驼峰运行的泵站,且虹吸式流道存在的问题较多,也可考虑将虹吸式流道改造为直管式流道.
    对直管式出流采用拍门断流的泵站,在出水流道较短,扬程较高时,拍门的撞击力往往较大,拍门损坏较严重;同时,由于拍门淹没于水中,检修不便.改造时可将拍门改为快速闸门较为合适.快速闸门的启闭,既可选用快速卷扬机,也可选用液压启闭机,具体选用时,应结合流道前布置空间及造价综合考虑.
    对于特别重要的泵站,为了保证运行安全和防洪安全,可在快速闸门断流装置后,再增设一道防洪门.
    6.3.6 口径1.6m以下的轴流泵站,其断流主要依靠管路出口的拍门.为检修方便,中小型轴流泵站在条件允许的情况下,管路出口可以略高于出水池最低运行水位.除临时泵站外,不应采用"高射炮"出流方式.
    6.3.7 出水池主要起汇流,稳流和防冲作用.对于已建成的不合理出水池型式和尺寸,应进行技术改造.在进行改造设计时,可改变出水池的形状和尺寸,管口的出流方向或在池中加设导流墩.
    出流形式对能耗的影响不可低估,对不合理的出流形式应进行技术经济比较后,确定行之有效的改造方案.
    出水池受水流冲刷和磨损,会使混凝土严重剥落,钢筋外露,应将破坏面凿毛,清洗后修补加固;严重损坏或不符合水流条件的,应拆除重建.
    6.3.9 泄水渠或出水渠出现严重冲刷是泵站较普遍存在的问题.其主要原因是防冲设施的设计水位,流量组合与实际运行的水位流量不相适应所造成.当出现冲刷破坏时,应对破损部位进行修复,加固或拆除重建.
    6.3.10 出水建筑物的淤积现象比较普遍,特别是沿海,沿江(河)河渠的淤积更为严重.如江苏临洪西站汛期后的淤积使泵站拍门都无法开启.山西夹马口泵站出水池后的干渠上段的泥沙淤积严重,汛期每10~15d 需要清理一次,否则会因渠道淤高而造成水流漫堤事故.
    6.4 其他建筑物
    6.4.1 对站内交通桥与公路桥结合布置的泵站,改造时公路桥宜改线重建,或采取其他措施,减小对泵站运行和管理的影响.
    6.4.2 节制闸是泵房防洪,调节进水位及保证检修的重要建筑物.对有防洪要求的,需调节进水池水位的,进水池水位不能保证检修的泵站,在无节制闸或检修闸时,应修建节制闸或检修闸.节制闸或检修闸的布置也可结合拦污栅桥的改造,与拦污栅桥合建.
    6.4.3 防洪闸的设置应适应20世纪90年代以来,各地对江河堤防防洪标准提高的要求.有的在改造中,对防洪闸进行了加高,加宽;一些排涝泵站出水流道因长度不满足要求,从而对其进行了接长.更新改造时,对不能满足堤防防洪安全要求的,应改造或拆除重建原防洪闸,并按防洪要求接长.
    7 管理设施
    7.1 一般规定
    7.1.1,7.1.2 为了保证泵站安全运用和充分发挥效益,促进泵站管理科学化,规范化,不断提高科学管理水平,在泵站更新改造的同时,应对现有的工程管理设施进行更新改造.
    工程观测,交通通信,生产保障,环境与绿化等都是管好,用好泵站最基本的管理设施,其更新改造的费用应列入工程概算,与工程更新改造同步进行,同时验收.
    7.1.3 我国泵站分布范围广,管理设施的先进程度和管理水平差异较大,因此,管理设施设备的更新改造,不能盲目攀比,应结合当地经济发展水平和管理水平,做到安全可靠,经济合理,技术先进,管理方便.
    7.1.4 对管理多级或多座泵站(有的还管水闸,灌区和堤防等多种水利设施)的泵站工程管理单位.工程管理设施的更新改造应统筹规划,合理设置和改造.
    7.2 观测设施
    7.2.1 泵站工程观测是工程管理,运行的耳目,是保证泵站安全运行,充分发挥效益的一项基本工作.
    泵站规模等级及建筑物级别应根据GB/T 50265规定的分等分级指标确定.由多级或多座泵站联合组成的泵站系统,应根据单座泵站规模等级及建筑物级别,水文及地质条件等,改造或设置相应的工程观测设施.
    7.2.2 GB/T 50265中未规定裂缝,伸缩缝等观测项目,考虑到目前许多泵站特别是平原湖区泵站的主泵房及进出水建筑物发生大量裂缝及伸缩缝破坏,因此,当泵站主体建筑物出现裂缝和伸缩缝破坏进行整险加固时,可根据需要埋设一定的仪器设备进行观测.
    在泵站工程观测设施更新改造设计时,在选定观测项目,做好观测设施布置的基础上,还应包括观测设备选型,提出观测设施的施工安装和观测方法,资料整理分析等内容.
    7.2.3 本条对工程观测设施的布置提出了具体要求,以便于管理单位更好地,长期地实施工程观测.
    7.2.4 泵站工程管理单位应配置一定数量的经纬仪,水准仪,测深仪,自记水位计,流速仪,电测水位器,以及计算机,摄像机,照相机,望远镜等常规的观测仪器设备,以满足工程日常观测的需要.
    7.3 交通设施
    7.3.1,7.3.2 泵站对外交通和内部交通设施是保证泵站工程管理和抗洪抢险的必要条件,特别是远离交通干线和城镇的泵站更应重视,以确保经常性管理和抗洪抢险期间人员和物资的运输.交通设施的更新改造,应在原有基础上,结合泵站更新改造施工,进行改造或新建.
    对外交通以公路运输方式最为灵活机动,应优先考虑,但水运费用较低,有水运条件的地方应充分利用.
    7.3.3 内,外交通道路的等级确定后,路基,路面及建筑物的设计标准,应按《水利水电工程交通设计导则》DL/T5134和参照《公路工程技术标准》JTJ001-97执行.
    7.3.4 对外交通是联系泵站与区域性公路,铁路,车站,港口,码头之间的通道,担负外来物资和人员的运输任务,对外交通更新改造应满足本条要求.
    7.3.5 为保证泵站正常生产管理和抗洪抢险的需要,应根据泵站规模和所处地理位置,在现有交通设备配备的基础上,参照表2配备或更新必要的交通工具.
    表2 建设项目初期必备的生产,生活,消防车辆和船只
    工程类别 设备名称及数量(辆,只)
    载重汽车 工具车 面包车 消防车 救护车 大客车 汽船 机动船
    水利枢纽工程 大Ⅰ型 3 1 1 1 1 1 2 2
    大Ⅱ型 2 1 1 1 1 1 1 2
    中型 2 1 2 1 1 1
    大型调水工程 线路总长 >300km 12 10 10 3 3 3
    100~300km 8 6 6 2 2 2
    ≤100 km 3 2 2 1 1 1
    大型灌区或
    排涝工程 灌溉或
    排涝
    工程 150万亩 8 6 6 2 2 2
    50~150万亩 4 3 3 1 1 1
    ≤50万亩 2 1 2 1 1
    大中型泵站工程(每座) 1 1 1
    大中型水闸,船闸工程(每座) 1 1 1
    备注 泵站,水闸,船闸等单项建筑物项,指不属于水库,灌区工程,而是单独修建需要配备的交通工具数量
    7.4 通信设施
    7.4.1 为了满足泵站控制运用,抗洪抢险和抗旱灌溉等工作的需要,泵站工程管理单位必须配置良好的通信设施,建立对外,对内通信系统,以确保调度运用快速灵活.
    对于统一管理的,由多级或多座泵站联合组成的泵站系统,通信设施的更新改造应进行统一规划,合理布置.
    7.4.2 泵站工程管理单位的通信系统不仅要将内部各部门连成有机体,而且必须与上级主管部门和防汛抗旱指挥中心建立良好的通信联络.为此,其通信设施更新改造设计必须根据主管部门(或防汛抗旱指挥中心)的通信规划进行.
    7.4.3 为充分利用资源和便于管理,泵站通信系统应与社会通信网联接.大型泵站和重要的中型泵站,特别是排涝泵站管理单位,可根据需要配置专用通信设备,保证在防汛排涝时,通信联络畅通无阻.
    7.4.4,7.4.6 为保证泵站工程管理单位的正常通信需要和通信设施的管理,根据工程管理需要和当地经济条件,配置固定电话,移动电话,无线电台,计算机通信等必要的通信设备,且通信系统应有稳定可靠的电源,还可设通信设施专用房.通信系统电源,除采用电网供电外,还可设置通信设备的专用蓄电池或柴油发电机等备用电源.
    7.5 生产保障设施
    7.5.1 在泵站更新改造的同时,做好生产保障设施的更新改造,是搞好泵站工程管理的重要保证.过去认为这是管理单位自己的事,故在工程建成交付使用后,不仅缺乏管理手段,而且必要的生活设施都不具备,为工程管理造成困难,也不能稳定管理队伍.为改变上述状态,本条规定在泵站更新改造的同时,应本着有利管理,方便生活,经济适用的原则,合理地确定各类生产保障设施的更新改造项目,规模和建筑标准.
    7.5.2,7.5.3 对于生产保障设施更新改造的内容和建筑面积标准,本规程参照了现行的水闸,水库,堤防等水利工程管理设施的设计规范.具体可根据建设项目的类别和使用功能分别确定.
    1 行政技术管理办公用房,如办公室,会议室,值班室和传达室等,建筑面积可按管理人员人均12~16m2确定;
    2 专业性办公用房,如调度室,计算机站(房),通信室,档案室等用房,建筑面积可按使用功能和管理操作要求,具体确定;
    3 办公设施设备,如计算机,复印机,打字机,办公桌椅等,根据工程管理的需要,合理确定;
    4 工程维修养护设施,如机修车间,设备库,材料库,车库,站场,码头和配电室等,建筑面积可根据泵站工程规模,仓储性质,管理操作的要求,具体确定;
    5 防汛抗旱设施,如备用电源,照明设备,以及必要的防汛抢险或抗旱储备物资仓库,料场等,建筑面积可根据泵站规模和防汛抗旱任务,具体确定;
    6 生活和文化用房或设施,如集体宿舍,公共食堂,文化娱乐室,图书阅览室,供电,供水站网工程及其他生活服务设施,建筑面积可按定编人数人均35~37m2确定;
    7 需在附近城镇建立后方生活基地的管理单位,前,后方建筑面积应统筹安排,可适当增加建筑面积.
    7.5.4 生产,生活区的供排水和电源等设施建设不好,同样对泵站工程管理带来一定的影响,因此,本条规定了生产,生活区应具有良好的供排水设施和可靠的电源.
    7.5.5 许多泵站地处偏远,工程维修养护实施社会化服务还存在一定的难度,在目前,应配备一定数量的维修,试验设备等,以满足工程维修养护的需要.
    7.6 环境及绿化
    7.6.1,7.6.2 为绿化,美化泵站环境和防止站区水土流失,在泵站更新改造的同时,应依据工程和自然地理特点,当地绿化和环境美化标准,在现有的环境绿化,美化基础上,进行生产,生活区内的水土保持和环境绿化的规划和实施,并与周围环境相协调,体现当地特色.
    8 施工安装及验收
    8.1 工程施工
    8.1.2 更新改造泵站的施工应做好施工组织设计,选择好施工季节,以不影响排灌或供水为原则,对于施工季节较长的泵站,应备好临时抽水设施.对于城市供水和农田灌溉的泵站在供水期要保证供水必须有相应的临时供水设施,如备好临时抽水设备或原有的泵站更新改造时不影响使用.
    8.1.3 建筑物拆除时经常遇到比邻,相邻的建筑物,施工时要采取相应的措施保证原来的建筑物的安全,特别是原有建筑物的基础不被破坏,原有建筑物的地基不受到扰动,避免施工时产生新的破坏.
    8.1.4,8.1.5 新,老混凝土的连接,是更新改造泵站经常遇到的问题,处理好了,新老混凝土能结合成整体,处理不好就达不到设计要求,新老混凝土的连接除了凿毛外,必要时还要增加锚筋,采用新工艺能有效避免结构受力的破坏.
    8.1.6 更新改造工程施工导流宜利用现有水工建筑物.这样可以有效节省临时施工费用,比如利用原有的进出水渠道或进排水涵闸等,利用原有的建筑物有困难或不经济时就采用新的导流措施
    8.2 设备安装
    8.2.3 设备安装前起重设备应满足安装条件.起重设备直接影响机组安装的质量和进度,对于安装工期有特别要求的,也可利用临时起吊设备,但要保证安装人员的安全和安装精度.
    8.2.4 基础沉陷应在设备安装前处理完毕,并经复测不再有变形时才允许安装设备,设备安装前基础沉陷可利用二期混凝土找平.
    二期混凝土浇注前应检查预埋件的安装,二期混凝土的强度应达到70%以上才允许加荷安装.
    8.2.5 更新改造设备安装经常遇到与原有的建筑物及各种管路的衔接,设备新老部件的配合等问题,要采取有效措施保证不破坏原有的建筑物和设备(部件),同时做好接头的处理.
    8.3 工程验收
    8.3.1 工程验收是泵站更新改造建设程序中的重要环节之一,主管部门应予重视.按一般情况,把工程验收划分为三个阶段,具体实施时可根据工程规模,重要性和复杂程度,确定各阶段的验收方式和验收内容.例如,可通过审查工程监理报告,起动试运转和改造后的现场测试报告,简化前两个阶段的验收程序,但必须向竣工验收委员会(小组)提交完整的,具有法律效力的相应文件或报告.
    分部工程验收应检查和评定已完成工程的数量和质量是否符合设计要求.对验收过程中发现的问题,应提出处理意见,重要部位如需返工的,应在返工后补行验收.
    验收的分部工程可分为:地基与基础,底板与水泵层结构,动力机层与泵房,进出水流道,进出水建筑物,主机组及各项机电设备,金属结构设备安装和管理设施等.要求施工质量符合设计要求,机电和金属结构设备安装分项检测或试运行符合相关标准,施工和安装中出现的缺陷和事故已处理完毕,观测设备的预埋件和仪表的安装符合要求等.
    试运行验收,应在主机组,附属设备,所有机电设备和金属结构设备安装完毕,并经安装验收合格后进行.
    试运行验收,应使每台主机组累计运行24小时,连续运行6小时,开停机不少于3次,并通过考核.对执行有困难的,应报上级主管部门研究决定.
    8.3.3 采用大型水泵的泵站,如采用新泵型或进出水流道发生改变,更新改造完成后应进行现场测试.大型水泵由于受外界条件影响较大,有些特性值可能要发生变化,现场测试可以验证水泵和装置能否达到设计要求.但是,理想的现场测试往往比较困难.特别是对那些季节性强,应急性强的排涝泵站,现场测试需要的上下游水位难以捕捉和调节,有的甚至无法实现.这时,借助部分现场测试数据,利用数值仿真作为辅助手段推测泵的装置性能,应是一种较为理想的方法.
    8.3.4 工程竣工验收由竣工验收委员会(小组)主持,竣工验收委员会(小组)应有管理单位的领导和工程技术人员代表参加.
    在组织竣工验收以前,主持竣工验收单位应会同业主,设计,施工,安装及有关单位,准备好下列文件和资料:
    1 竣工验收报告,工程技术总结,竣工图纸和竣工项目清单;
    2 工程竣工决算,投资效益和经济效益分析清单;
    3 有关工程设计及施工的全部文件,工程和设备质量检测,验收和鉴定文件,有关科研和观测试验报告等;
    4 分部工程验收,试运行验收的签证和资料;
    5 设备,备品,配件以及管理购置的试验仪表,设备和专用材料,生活及生产用具等资料;
    6 泵站工程管理单位的组织,编制,财务等方面的文件和资料,以及迁建赔偿的有关协议.
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