The discussions on engineering layout of the Tie shan zui pump of Huang gai lake

[Abstract] In recent years,flood stage of the Yangtze River presents a certain appearance of rising higher and more often,which heightens the lift of the pumps,and changes the running conditions of the existing pumps. Byanalysis the typical hydrologic year,the paper recheck the pump engineering scale,and put forward a reasonable pattern on pump management, running, using.

[Keyword] Pump; Engineering layout; Discussions.

1  工程概况

黄盖湖铁山嘴电排站于1990年建成，装机容量3×1600kw，工程规模为大（2）型，位于湖南省临湘市与湖北省赤壁市（原名蒲圻市）界河——鸭棚河的铁山嘴长江干堤内侧，右侧紧靠铁山嘴排水闸。黄盖湖亦为临湘、赤壁两市的界湖，黄盖湖自鸭棚口河流入长江。铁山嘴在黄盖湖出口鸭棚口下游8.82km处，电排站控制流域面积1128km²，黄盖湖水面面积约70km²（吴淞高程26.50m），湖底高程21.0m。水泵型号为15°斜轴轴伸式30XZB26，额定转速137.5r/mim，电机型号为TD143/54-8，额定转速750r/mim，水泵与电机用齿轮箱连接。水泵设计扬程2.65m，设计流量93.0m³/s，最高扬程4.75m。

黄盖湖地区包括临湘、赤壁两市内垸的11个乡镇，89个村，共大小堤垸30个, 堤线总长35.73km,堤顶高程在29.5∽31.0m,总围垦面积115km²。

铁山嘴电排站建成前1962～1988年间的1962年、1964年、1967年、1973年、1975年、1980年、1988等年8年均发生部分堤垸溃堤共计70垸次。电排站建成后的1990～2002年中，仅1996年部分小堤垸溃堤。铁山嘴电排站自1991年投入运行已12年，其中有5年需抢排黄盖湖洪水，抢排总运行达6922台时。由于电排站发挥了作用，每年节省防汛资金1200万元，减少内垸溃堤损失约2893万元。说明铁山嘴电排站建成投入运行后，效益是显著的，也是无可替代的。

2 流域概况

黄盖湖流域位于东经113°22＇至113°51＇，北纬29°22＇至29°50＇，地处长江中游南岸，是湖南省临湘市与湖北省赤壁市两市的毗邻地区。

黄盖湖流域地形是南高北低，最高的药姑山顶高程862m，最低的黄盖湖入长江河道底部高程17.0m。黄盖湖湖底一般高程为21.0m，沿湖耕地面积基本上位于24～28m之间。28m以上地势成坡地，可耕面积迅速减少。

黄盖湖铁山嘴流域面积1128km²（不包括临湘市江南垸410km²），山丘区占全流域面积的五分之四，平原湖区占五分之一。主要水系有两条：一是潘河（又名新店河），发源于药姑山北麓，源头高程862m，河流全长62.5km，河流全长62.5km，河床平均纵坡2.7‰，流域面积457km²。二是沅潭河，发源于五尖山，源头高程538m，河流全长53.5m，河床平均纵坡2.9‰，流域面积369km²，此外有湖面积70km²及其它区域面积232km²。

3  近年来铁山嘴站长江洪水位的特点

据1963～2002年40年的铁山嘴站长江水位统计资料，1988年以前长江高洪水位是1983年出现的32.36m，90年代的1996、1998、1999年出现的高洪水位分别为33.27m、34.10m、33.70m，高洪水位多年平均为30.16m，90年代后出现的高洪水位次数占40年中超过最高洪水位多年平均值的50%。长江洪水位呈增高，频率增大的趋势。由于长江洪水位增高，水泵最大扬程由原来的4.75m增至6.98m（1998年8月16 ∽25日长江平均水位为33.77m），导致近年来机组长期超最大扬程运行，排水流量减少，水泵运行效率降低，排湖时间增长。1963～2002年铁山嘴站长江历年最高水位统计表见表1。

4   电排排湖演算复核

(1)排水原则与设计标准

黄盖湖排水原则为内湖调蓄、排水闸自排、电排站提排相结合。内湖水位高于长江水位时，排水闸自排；内湖水位低于长江水位，且低于电排站起排水位时，内湖调蓄；内湖水位低于长江水位，且高于电排站起排水位时，内湖调蓄与电排站提排。

根据《泵站设计规范》（GB/T50265-97）中“对于具有调蓄容积的排水系统，应根据调蓄容积大小，采用较长历时的设计暴雨或用采一定间歇期的前后两次连续暴雨作为设计标准，其排空时间，应根据当地暴雨特性，统计分析两次暴雨的间歇天数确定”的规定，湖南省洞庭湖区一般采用设计重现期为10年的最大十五日暴雨十五日排干。本次电排排湖演算复核分别选择1973年7月上中旬一次暴雨与同期长江水位实测资料作为设计典型年进行排湖演算复核。

 (2)特征水位

长江水位：最低21.5m，最高33.61m，设计30.88m；

内湖水位：最低27.00m, 设计28.00m。

(3)辅助曲线方程

水泵工作曲线：按选定的3000ZLB（Q）35-4机型，依据厂家提供的水泵特性曲线，换算为泵站3台装机方案的综合工作曲线方程。黄盖湖电排站在长江干堤加固工程出水流道接长后，管路在不同流量情况下水头损失关系式推算为：h_w=0.000261Q²。根据黄盖湖水位∽湖容关系（见表2），分别拟合出Q～H_净、V～Z的多项式非线性关系方程如下：

Q=-0.15×（（H_净-1.9608）/0.5251）²-4.11×（（H_净-1.9608）/0.5251）+136.05

式中：Q—水泵排水流量（m³/s），H_净—水泵净扬程（m）。

V=0.0425×（（Z-20.5）/0.5）⁵-2.1946×（（Z-20.5）/0.5）⁴+34.69×（（Z-20.5）/0.5）³-138.23×（（Z-20.5）/0.5）²-2583×（（H-20.5）/0.5）-2443.1

式中：V—湖容积（万m³），Z—湖水位（m）。

 (4) 计算结果

设计洪水典型年确定是首先取与设计频率洪水相近的几个年份，再从这几个年份中选取同期长江水位较不利的（长江水位较高的）年份作为设计洪水典型年。由于长江水位与黄盖湖洪水不同期、不同频，典型年的长江水位是决定排湖演算中内湖最高调蓄水位的关键因素。

根据历年最大15日降雨理论频率计算结果，取频率P=10%的最大15日降雨量。

   P=10%, Xp=377mm。

根据与377mm相近的15日降雨有1967年、1973年，15日降雨分别为394.00mm、361.80mm。1967年同期长江水位较低，为26.41-27.42m, 1973年同期长江水位较高，为26.36-31.07m,故取1973年为典型年。

   黄盖湖铁山嘴电排站设计洪水频率P=10%计算，装机功率为3×1600Kw,内湖最低控制水位为27.00m，内湖最高调蓄水位为29.64m,略超过内湖最高控制水位29.60m，可认为满足内垸大堤防洪要求。

5   结语

通过排湖演算成果，目前电排站装机容量满足设计重现期为10年的最大十五日暴雨十五日排干的排涝标准，但像1996年7月上中旬一次暴雨449.51mm，降雨期（7月7～21日）正好与长江最高水位（7月22日）同期，形成涝区暴雨与长江水位遭遇的最不利洪水组合，黄盖湖内垸溃堤是难以避免的,必须采取电排与非工程措施相结合，充分发挥黄盖湖水面面积约70km²的调蓄功能，确保黄盖湖内垸汛期防洪安全: