在城市排澇泵站中高壓潛水泵的應用——以南昌市前湖電排站為例

陶柏強 張李蓀

（江西省水利規劃設計院 ,南昌 330029）

在城市排澇泵站中高壓潛水泵的應用
——以南昌市前湖電排站為例

陶柏強 張李蓀

（江西省水利規劃設計院 ,南昌 330029）

結合前湖排澇泵站選用高壓潛水泵的實踐,分析新型高壓潛水泵與常規軸流泵的優缺點、安全性、經濟性,說明此類工程中選用該泵帶來的經濟、環境和社會效益。

城市水利;潛水泵;泵站

南昌市位于江西省中偏北部,地處贛江中下游,北濱鄱陽湖,屬贛撫平原尾閭區。城區地處贛江下游湖積沖積平原,地勢平坦,河湖港汊交錯,地面高程一般在17～22m之間。城區內湖泊眾多,是城區的天然蓄澇區,也是城市寶貴的自然環境資源和休閑旅游的勝地。為適應南昌市城市的快速發展,滿足“一江兩岸”的城市布局,沿贛江兩岸作為城市休閑、旅游、觀光帶的建設和發展區,昌北、昌南東部城區建設成為高級文教、科研、高新產業為主的高新產業園區。而在這些區域內又是城市排澇泵站建設的站址區,二十世紀90年代后期建設的青山湖、吳公廟、新洲電排站,采用的常規軸流泵站布置,與城市江岸布置的觀光、休閑帶顯然不協調。因此,在城市排澇泵站設計中,需注意滿足城市規劃要求,把美化、亮化城市環境,提高城市品位,使城市充滿生機和活力,作為城市排澇泵站設計的指導思想;把先進技術產品、先進的設計理念,應用到工程設計中去,并善于總結經驗,才能使城市排澇泵站滿足美化、亮化城市環境的要求。筆者通過南昌市前湖電排站中大型高壓潛水軸流泵（以下簡稱潛水泵）的應用為例,介紹了潛水泵在城市排澇泵站中的應用,供各位同仁參考。

1 潛水泵的簡介

潛水泵是機電一體化高科技產品。近年來,由于潛水泵在密封、絕緣、冷卻和監控等技術有了長足進展,同時還成功地實現了泵站與自排閘的出水管道共用,從而使大口徑潛水泵的推廣應用速度明顯加快。由于泵站采用潛水泵,在工程布置上做到一個新形布置方式,使抽排、自排共用一個建筑物。而常規泵站,泵站與自排閘為分建式布置,抽排、自排不能共用一個建筑物,工程投資大。另外,潛水泵能夠快速安裝檢修、運行噪音低,設備的可靠性和使用壽命都有顯著提高,是常規軸流泵站無法相比照。

潛水泵近幾年來在國內發展很快,單機容量最大已達1000kW,進水流道一般采用簸箕型流道,泵室一般為混凝土井筒式。潛水泵的電動機是干式全封閉潛水三相異步電動機,可長期浸入水中運行,具有傳統機組無可比擬的優點。潛水泵與立式軸流泵相比較其優點如下。

（1）電機與泵構成一體,無需在安裝現場進行電機--傳動機構--水泵軸線對中的裝配工序,現場安裝方便、快速。

（2）由于潛入水中運行,可以大大簡化泵站上部建筑工程。

（3）泵站噪聲低,無高溫,改善操作環境,保持地面的環境風貌。

（4）潛水電機采用雙重或三重機械密封,防潮絕緣。

（5）操作方便,易于實現自動控制。

（6）解決水位漲落大的沿江、湖泊地區建泵站的防洪問題。

2 前湖電排站中泵的選型比較

前湖電排站位于南昌市紅角洲地區,是南昌市高級文教、科研、商住園區,規劃總用地面積25km2,總人口25萬人。前湖電排站承擔南昌市紅角洲城區的排水任務,泵站位于沿江大堤4+300m附近,緊鄰贛江南大道的西側布置。由于沿江大堤西側為贛江南大道,因此,前湖電排站站址,不能緊鄰沿江大堤堤后布置,由此出水涵管需穿越贛江南大道、沿江大堤后,把澇水排入贛江,出水涵管單根總長度為160m。紅角洲地區總集雨面積61.8km2,其中前湖水庫壩址以上47.1km2,壩址以下14.7km2。前湖電排站是一座自排、抽排、供水多功能泵站;是結合城市建設景觀的花園式泵站;是結合城市防洪、防內澇調控自動化的泵站。前湖電排站設計排澇流量27.7m3/s,排澇泵站裝機容量3000kW,供水泵站裝機容量190kW,供水流量2.8m3/s,泵站總裝機容量3190kW。前湖電排站設計內水位為17.50m,最低運行內水位16.80m,最高運行內水位18.50m。根據堤防的設計標準,確定泵站最高運行外水位為24.26m（P=1%）,設計外水位23.09m（P=5%洪水3日平均水位）,最低運行外水位17.5m（取水泵啟排水位）[1]。

南昌市地處贛江下游,贛江水位漲落大,汛期贛江水位高時泵站需開機排水,其余時段為澇水自排入贛江,解決出水涵管自排與電排的共用問題,可節省涵管長度50%,選用什么樣的泵型才能解決涵管的共用問題;同時前湖電排站處于紅角洲城區贛江觀光帶處,泵站布置是園林式還是工業廠房型,將直接影響城市景觀。為此,前湖電排站的泵型比較,綜合了泵站布置,并首創提出潛水泵站與自排閘,交叉、平行、錯層式的閘站合建布置方法,使潛水泵在城市排水泵站的應用前途更為寬廣。在軸流泵泵站布置中,中小型軸流泵按濕室型泵站布置時,閘站合建布置是常用方法,但大型軸流泵,進水流道一般需布置肘型或鐘形流道等,泵房布置采用干室型泵站,在泵房內布置自排流道將切割泵房水泵層通道,故閘站分建式;泵站水泵運行揚程在9.0m以下,且排澇流量較大,適合采用立式軸流泵或潛水軸流泵。為了優選方案,選擇了1600ZLB-6型、1200ZLB-85型立式軸流泵和1300ZDB-50型潛水軸流泵三個方案進行比較。我們對上述三個方案作了進一步的技術經濟比較工作,詳見表1。

表1 各方案技術經濟指標比較表

從表1可以看出,方案二較方案一、三具有以下優點。

（1）方案二采用的潛水泵方案是機電一體化產品,技術先進,結構緊湊,噪音低,運行穩定性好,電機置于流道中,電機發熱通過水體帶走,冷卻效果好。同時,機組預埋件少,安裝簡單,可縮短安裝工期;運行維護工作量小,設備控制相應簡單。

（2）方案二可充分利用已建自排出水箱涵和金結設備,相應節省該項投資,同時可縮短施工周期。

（3）從三個方案的綜合經濟指標來看,方案二比方案一節省投資356.25萬元,比方案三節省投資115.91萬元。

綜上所述,方案二比方案一、方案三優越,故推薦采用方案二。該方案為6臺1300ZDB-50型潛水軸流泵,配套異步電機型號為YQGN990-16。泵站結構圖見圖1。

圖1 泵站結構圖

3 前湖電排站的布置

南昌市前湖電排站位于沿江大堤紅角洲喻家村段,根據城市規劃,紅角洲地區是文教、科研、商住園區和休閑旅游渡假區,將建成阿姆斯特丹水城,工程緊鄰儺文化公園和贛江市民公園。

前湖電排站根據潛水軸流泵的特點,在機組混凝土井筒之間布置了自排和引水流道,并通過閘門控制,使自排閘與電排站有機結合,穿堤箱涵起到了抽排、自排和城市景觀換水三者合一的功能。泵站進水流道為簸箕型,流道寬度2.99m,混凝土井筒內徑1.8m。機組最小間距4.05m,自排閘底板高程14.4m,進水流道底板高程12.20m。因流道寬度大于機組尺寸1.0m以上,且自排閘閘底位于流道上部,故泵站與自排閘采用交叉、平行、錯層布置,即兩臺機組之間設自排閘為一組,共三組。機組井筒混凝土為自排閘閘墩,迎水面總寬31.73m。如采用泵站自排閘平行分段布置,則迎水面長度達38.5m,現泵站與自排閘交叉、平行、錯層布置,縮小前池及泵房段寬度6.77m,減少了工程投資和占地。總體布置效果圖見圖2。

圖2 總體布置效果圖

建筑物立面簡潔明快,純凈透出“古典”與“現代”的品味。運用紅瓦、面磚墻和白色的角線、柱式等歐式造型元素以及大片玻璃等材質,尤其是巧妙地將羅馬柱廊與水泵出口通氣孔及拍門起吊結合,形成了本工程的一道亮麗風景,使建筑物更具歐式特色和園林式風格,在國內泵站工程中實屬首創。

實踐證明,綜合自動化系統建成后,經過4年的運行,不僅提高了泵站運行的安全性、穩定性和可靠性,提高了工程抗災能力,而且降低了運行維護成本,社會效益、經濟效益和生態效益均非常明顯。該系統的成功應用,為南昌市水利建設現代化、信息化事業奠定了一個良好的基礎,也為城市防汛信息系統的建設提供了寶貴的經驗。

4 結 語

前湖電排站根據工程所處位置,在水泵選型上突破了傳統思維的約束,通過技術、經濟和環境友好等諸多環節進行綜合比較后,選擇采用大型高壓潛水泵方案。通過采用一種新型交叉、平行、錯層布置形式,不僅減少了工程投資和占地,使抽排、自排和城市景觀換水三者合為一體,達到了工程總體布局與周邊環境融為一體的良好水生態效果。在當今城市排澇工程與城市現代化建設緊密結合的年代,潛水泵將越來越受到城市水利建設者的關注,前湖電排站的建設經驗,對城市建設景觀相協調,提出了一些具體的對策,實現了人、水生態環境與城市的和諧發展,對建設山水城市、生態城市,提高南昌市城市品位,妥善處理城市排澇工程建設與城市建設發展的關系,發揮了及其重要的作用。工程經過4年多的運行,不僅安全、穩定和可靠,而且降低了運行維護成本,社會效益、經濟效益和生態效益均非常明顯。該工程在2009年榮獲江西省第十三次勘察設計“四優”評選二等獎。

[1]南昌市前湖電排站初步設計報告[R].江西省水利規劃設計院.江西,2006

TH31

B

1008-1305（2011）01-0057-04

10.3969/j.issn.1008-1305.2011.01.019

陶柏強（1953年-）,男,工程師。

簡 訊