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[分享]南水北调东线一期工程泗洪站枢纽工程
项目概况：
南水北调工程是我国水资源配置的战略性工程，根据《南水北调总体规划》，工程分东、中、西三条调水线路，形成长江、黄河、淮河和海河相互联通的“四横三纵”水网格局。东线一期工程江苏境内工程由运河线、运西线两条调水线路组成，泗洪站枢纽工程为南水北调东线一期工程中建筑物最多、投资最大的单元枢纽工程，是运西线第4梯级泵站，总投资5.589亿元。工程集调水、排涝、挡洪、航运等诸多综合利用任务，其主要任务是从洪泽湖抽水，通过徐洪河输水120m³/s至第5梯级睢宁站下，并结合徐洪河地区的排涝，改善航运条件。
泗洪站枢纽工程包括泵站、泗洪船闸、徐洪河节制闸、排涝调节闸、利民河排涝闸等调水、排涝、挡洪、航运交通建筑物和管理设施。泗洪泵站设计调水流量为120m³/s，总装机流量为150m³/s（含一台备机），为大（1）型抽水泵站，工程等别为Ⅰ等，安装3200GWQ后置灯泡贯流泵5台套（含1台备机），单机设计流量30m³/s，配套电机功率2000kW，总装机容量10000kW。
工程设计难点：
1、站址选择及总体布置优化因子多
因可供选择的站址较少（仅有三岔河站址和新河站址）且各方面影响较大，上下梯级间、本梯级各建筑物间如何有机结合，以实现枢纽功能效益整体最大化。经综合比选，新河站址具有土方量小、施工干扰少、移民占地少、投资省、施工管理干扰少，并有效降低利民河排涝的配套投资的优点，选取新河站址为推荐站址。
泗洪站枢纽工程集调水、排涝、挡洪、航运、交通于一体，工程包括泵站、排涝调节闸、徐洪河节制闸、利民河排涝闸、船闸等建筑物。总体布置需对地形、地质、水力条件，功能建筑物布置、对外交通、征迁、施工、运行管理、投资等技术、经济方面的要求，经多方案综合论证比选，才能做到安全、合理，降低施工难度，便于今后的运行管理，并且投资最省。
根据选定的船闸、泵站沿徐洪河两侧布置方案，从施工度汛、施工导流、工程占地、流态、技术难度、工程投资等方面经综合比较，采用船闸与节制闸结合、泵站分建布置方案。通过对船闸与节制闸结合方式优化，采用船闸与节制闸部分结合（船闸闸室与节制闸上游引河间设隔堤）方案，解决了船闸不对称受力和船闸抗浮稳定，降低了工程投资。
2、大型灯泡贯流泵机组成套设备研发经验少
泗洪站为大流量、低扬程及扬程变化不定的灯泡贯流泵泵站，在设计初期，大型灯泡贯流泵技术在国内尚处于研制开发阶段，泵机组水力和结构设计技术尚不成熟，水力模型缺乏，可供借鉴的类似工程少、研发难度大、设计要求高，特别是采用变频调节在国内罕有。泵站采用灯泡贯流机组，电机配用变频设备对水泵转速调节，有效提高了水泵装置在各种工况运行时的效率。同时使机组处于轻载起动和停止，确保机组起停过程的平稳安全。在平均扬程工况行下运行时，主机组还可上切到旁路，变频器退出运行，提高主泵效率，以上技术在江苏省南水北调泵站工程中是首次应用，大大提升了灯泡贯流泵机组成套设备技术水平。
3、施工组织设计复杂，施工技术难度高
泗洪站枢纽工程具有项目多、施工工序复杂、工程数量大，土方平衡多阶段调配复杂，软土地基工程地质不良，施工技术难度要求高、汛期导流流量大、工程 总工期36个月要求的特点，其中节制闸水下工程施工需在冬春季完成利于工程度汛，施工组织设计与工程投资息息相关，施工组织设计优化成为工程投资的关键。
因船闸和泵站基坑开挖深度较大，且一侧临河道，为确保施工期间基坑安全，在基坑周围须设地下连续墙截渗，在基坑临河侧截渗采用水泥搅拌桩地下连续墙，确保施工期间地下水位稳定，地下连续墙还兼做挡土作用，减少泵站基坑开挖量。
设计施工导流分三期进行，船闸施工围堰先期进行，为一期施工围堰；节制闸上、下游围堰填筑前需先进行泵站、调节闸引河开挖，节制闸围堰为二期围堰，利用泵站、调节闸引河作为节制闸施工的导流河道；节制闸水下工程施工完成后可在导流河上下游引河进行三期围堰填筑，然后进行泵站、调节闸施工。经对施工导流和施工程序的优化有效的满足了总工期的要求并节约了工程投资。
4、工程体量大，大体积混凝土防裂复杂
泗洪站枢纽工程规模较大，含有多种形式的水工建筑物，其中船闸闸室墙、输水廊道、节制闸闸墩、泵站进出水流道等大体积混凝土的防裂最为复杂。施工中，通过对混凝土裂缝产生机理进行分析研究，结合工程实际情况，对混凝土的具体施工浇筑过程、施工分层方法、养护方法、养护过程、拆模时间、施工间歇时间、层间施工间歇时间、表面保温方法制定了具体的施工方案，极大限度的减少裂缝的出现，确保了混凝土的浇筑质量。
新技术:
1、复杂水利枢纽工程采用垂向分层二维水流数学模型、行洪运行局部三维水流数学模型等综合水力流态数值分析技术。
由于该枢纽建筑物布置集中，各建筑物运行时，水流相互之间的影响比较大。为保证枢纽各建筑物运行水流流态合理、流速均匀分布，尤其是通航口门区的横向流速分布确保通航安全，验证枢纽布置的合理性，并对其进行优化，对泗洪站枢纽布置方案进行数值模拟计算。水流数学模型采用垂向分层二维水流数学模型中，在求解动量方程时忽略水流运动的垂向加速度，同时为了提高计算精度，通过对流动区域进行垂向分层考虑水流运动要素在垂直流动方向上的变化。船闸上游导航墙延长部分属于水面梁加支撑柱式结构，建立行洪运行局部三维水流数学模型进行计算，根据计算结构对导航墙进行延长设计。
2、水泵装置全流道仿真模型技术的应用。
对贯流泵装置的进、出水流道进行CFD 分析研究工作，建立水泵装置全流道仿真模型以进一步复核泗洪站灯泡贯流泵装置初步方案的进、出水流道的设计和进一步完善泗洪站泵装置的水力设计。
3、变频器、变频向工频转换器及可编程控制器为主组成的控制系统的应用。
泵站采用灯泡贯流机组，电机配用变频设备对水泵转速调节，有效提高了水泵装置在各种工况运行时的效率。设计中采用变频器、变频向工频转换器及可编程控制器为主组成的控制系统，集现代电力电子技术，微电子技术及控制技术为一体，组成了适应大中型供水泵站需求的高性能控制系统。设计中不仅设备启停过程平稳，避免了“水锤”效应，而且提高了机组效率。与普通变频控制系统相比，运行成本相对较低，此控制系统只增加了较少的投资，就能较大幅度的提高设备性能。
4、大型灯泡体贯流泵基础采用柔性减振支承技术。
大型灯泡体贯流泵采用柔性减振支承，下壳体采用间隔布置的拉杆、撑杆与混凝土基础连接，有效防振减振；并通过混凝土填料与混凝土基础连成整体，进一步加强防振减振效果，避免轻微振动引起水泵机组固定连接部位产生松动、移位现象。
来源： 秘书处（原创） 中国水利水电勘测设计协会
