摘要：临河取水泵站修建不仅为干旱区域提取水源提供了便利，而且对排涝防洪具有重要意义，尤其是大变幅水位河道上临河取水泵站修建，是主要的行洪抗旱通道，对当地经济发展起促进作用。但是大变幅临河取水泵站面临大变幅水位变化、泵站稳定性等为题，限制了取水泵站的发展。文章结合某地区取水泵站设计研究，分析了基于大变幅水位河道上临河取水泵站的设计，经对比认为方案一更适合于研究区基本情况。
关键词：大变幅水位；临河取水；泵站设计
抗旱防涝工程一般是以天然河道为基础修建的水利工程，该类河道水位具有大变幅的特征，即干旱时期和洪涝时期水文相差极大，且变幅一般大于15m以上，如何在大变幅水位河道上临河设计取水泵站是提高抗旱防涝风险能力的基础。基于此，本文结合某地区抗旱防涝应急水利工程为例，分析大变幅水位河道上临河取水泵站的设计，为其他类似工程修建提供参考。
1 工程基本概况
研究区位于山东德州市境内，位于山东西北部，属于黄河下游北侧。研究区北部以漳卫新河为界，西侧与卫运河为界。德州市气候受季风影响较为明显，具有四季分明，热冷干湿分明的特点。研究区多年平均降水量为547.5mm，具有西部降水量少于东部的特征，北部降水量少于南部的特征。研究区拟建抗旱防涝工程取水泵站修建在河口宽约120～180m处，河岸地形极为陡峭，坡度可达1:0.4～1:0.7.河道内水位变化较大，但总体上水流较为平顺，河道靠近岸边处可见抽沙坑，常年积水。此外，由于该河道常作为行洪河道，因此在干旱季节和洪涝季节水位变幅极大，水位变幅可达16.7m。
2 取水泵站设计方案
根据研究区河道基本现状以及取水泵站等制定出3种取水泵站设计方案，方案具体内容包括：
（1）方案一。方案一为潜水泵站取水，取水泵站修建包括前池、进水池、出水池、出水管、围堰、河道上下游护坡等组成。其中，取水泵站的前池修建采用矩形开敞式进水方式，本次设计前池长为12m，进口宽设计为13.5m，前池两侧的翼墙采用混凝土八字斜降墙，设计修建厚度为1.2m。为了确保取水泵站的抗滑稳定性能以及行洪过程中对翼墙等的冲刷力明显增强，本次设计在前池两侧的翼墙下面分别布设4根钢筋混凝土灌注桩，灌注桩长约15m，桩径设计为1.0m。本次设计过程中采用潜水泵的方式进行临河取水，因此为了便于潜水泵稳定运行，采用开敞式井筒结构，设计尺寸为15.0m×8.0m，筒壁厚度设计为1.0m，底板厚度为1.5m。进水池是取水泵站的重要组成部分，必须确保进水池的稳定性能和抗冲刷能力，因此，可以在进水池下沿墙设计16根桩径为1.0m的钢筋混凝土灌注桩，灌注桩设计长度为15m，以便于取水泵站的维修。此外，根据取水泵站取水能力本次采用隔墩的方式将进水池分割成4间，以便于安装4台潜水泵，隔墩长约7.0m，厚约0.6m，宽约3.0m，每个潜水泵均放置在单独的进水室内，本次取水泵站设计的扬程为25m。出水口采用螺旋钢管，共设计4道出水管，管壁厚6mm。出水钢管的设计根据工程实际现状设置适当的转角，并在转角处设计镇墩，可以有效的防止出水管的稳定性能。出水钢管直接与出水池相连接，并在每间进水池前修建闸门和拦污栅，目的在于潜水泵检修过程中能够截断水流，使得进水室内的水体直接排出。为了便于潜水泵检修，在隔墙上修建单轨吊车梁，排架设计高为5m。经过修建工程修建费用概算，方案一投资经费综合为320万元。
（2）方案二。
方案二采用干室型泵房，设计取水泵房高为20m，长为17m，宽为8m，地上部分壁厚设计为0.6m，地下部分壁厚设计为0.8m，底板厚度设计为1.0m。方案二设计取水泵4台，在干室内安装4台离心泵，在干室内设置吸水井、集水井、通风系统、排水系统、楼梯、照明等设施设备。方案二为干室型泵房，也是目前比较常用的取水泵房，在该类泵房修建过程中积累了大量的施工经验，具有成熟的操作和技术水平。但是本工程设计的取水泵站所在的河道水位变幅极大，可达16.7m。因此考虑到水位变幅问题，必须采用竖井式泵站，可以有效的提高泵站的抗滑能力，并且在修建过程中使用的钢筋混凝土量较大，导致取水泵站房室内的噪音较大，进而使得泵站管理条件较差。根据干室型泵站房的结构特征以及本次设计要求对方案二的投资费用进行了概算，本次修建投资费用约为500万元。
（3）方案三。方案三采用活动浮动船取水方式，即将取水泵房布设在河面靠近河岸边部约30m处，借助摇臂式联络管提取河道中的水进入总干渠中的方式。方案三的修建主要适用于河道不易修建的固定取水泵站的水利工程中。方案三具有明显的优点，包括该取水泵站受河道水位变幅落差影响较小，受河道水位涨落波幅和频率影响较小的优势。此外，方案三中设计的水利工程修建较简单，仅需要在河道岸边修建支撑基础工程即可，所以方案三的工程造价也较低。但是方案三一般不宜使用在干旱断流的河道内。
综上所述，本文共设计3种临河取水泵站设计方案，经过综合对比研究，认为方案一最合理。方案三不宜修建在干旱时断流的河道内，但是研究区干旱时常发生断流现象，因此不宜采用方案三；方案二虽然技术较为成熟，但修建成本以及管理条件更差，因此本次不选方案二；方案一的泵房结构较为简单，因此所需要的的修建工程量较少，投资费用也相对较少，此外，方案一不影响排涝行洪。因此，本文采用潜水泵站方案，即方案一。
2 取水泵站特征分析
根据取水泵站修建规章制度要求，设计的引水位为取水位期保证率0.75的最低水位，因此本次河道水位按照69.7m计算，最终获得最高运行水位为71.3m。最高出水水位为88.3m，最低出水水位为88.1m。泵站扬程计算结果为18.91m（最高扬程）和16.64m（最低扬程），因此取水泵站的最终扬程设计为18.69m。按照收集到的洪水水流量数据计算，按照每20年和每50年一遇计算，洪峰流量分别为520m3/s和700m3/s。为了确保取水量能够达到设计要求，本次采用350WQ1100-25-110潜水排污泵。为了使得取水泵站安全稳定运转，对取水泵站的抗滑稳定性能进行了评估，并在进水池下沿墙布设钢筋混凝土灌注桩15条，灌注桩长约15m，桩径为1.0m，可以确保取水泵站的稳定性。
3 结束语
综上所述，大变幅水位河道上临河取水泵站的设计方案直接影响着水利工程的基本造价成本，影响着取水泵站安全运行管理和能耗。在临河取水泵站中，往往受制于水位变化大等综合因素，必须全面考虑后开展设计研究，同时针对研究区可能可行的方案提交多套设计方案，便于不同设计方案之间的优缺点对比分析，进而结合研究区地质状况、水文条件以及经济效益等综合因素考虑决定采用的最终方案。根据本文提供的3套方案，综合对比后认为方案一更合适于研究区。
参考文献
[1]韩庆生.水泵站供水压力管道镇墩结构设计探析[J].工程技术研究,2019,4(17):184-185.
[2]孔祥平.大变幅水位河道上临河取水泵站设计的思考[J].河南水利与南水北调,2018,47(02):59-60.
[3]张玉胜,吴建华,李雪转,孟弯弯,孙毅,刘慧如.夹马口取水泵站节能运行优化设计研究[J].人民黄河,2016,38(07):142-145.