一體化提升裝置在雙沖小型排澇泵站工程中的應用

聶小輝

（婁底經濟技術開發投資建設有限公司　婁底市　417000）

一體化提升裝置在雙沖小型排澇泵站工程中的應用

聶小輝

（婁底經濟技術開發投資建設有限公司婁底市417000）

一體化提升裝置目前在城市生活和工業污水處理領域廣泛應用。文章以雙沖小型排澇泵站為例，介紹了一體化提升裝置在小微型水利排澇工程中的設計方案選取、設計要點及實施后的效果，總結了應注意的問題。

一體化提升裝置泵站設計應用

一體化提升裝置是由水泵、集水箱、管道、閥門、液位計和電氣控制系統組成的高度集成的抽排系統，具有占地少、施工簡單、管理方便等特點。近年來，隨著我國經濟社會的繁榮發展和城市化進程的快速推進，一體化提升裝置在我國的城市生活和工業污水處理領域得到了大量應用，在水利工程中應用甚少。通過合理確定排澇流量、工程規模和水泵及提升裝置選型，可更多地發揮一體化提升裝置的優點，在排澇、排漬等小微型水利工程中推廣應用。

1　工程概況

婁底經濟開發區雙沖村北高南低，東西兩側和中部為山地，地勢較高，植被較好；山地之間的谷地地勢平坦，主要種植水稻。自2012年以來，雙沖村的南部納入了開發建設范圍，北部仍然為農業用地。2013～2014年上半年，工業園區和城市道路陸續建成，在雙沖村北部形成了一個約400畝的人工圍圩，圍圩內有水田100畝左右，其余為丘陵山地。2014年5～6月，降雨連綿不斷，由于園區和城市道路建設未考慮北部的排水，在北部圍圩內形成的堰塞湖積水最深處達6 m，庫容約8萬m3，倒塌民房1棟9間，農田絕收100余畝，30余人受災，不僅造成了較大的經濟損失，還造成了較大的社會影響。要排除圍圩內的洪澇災害，恢復圍圩內正常生產生活秩序，需在圍圩內建設一座排澇泵站，將積水提升至道路排水系統內，通過道路排水系統排入漣水河。

2　方案選擇

雙沖排澇泵站排澇區面積不大，排澇流量小，屬小（Ⅱ）型泵站。根據周邊地形、自然條件等因素，在泵房布置及水泵選型上有二個方案選擇。方案一：采用岸邊式布置泵房和配套臥式機組。該方案優點在于本地水府廟水庫庫區圍圩都采用此布置方案和類似設備，有較成熟的施工經驗，水泵及機電設備本地供應充足，選擇余地大；缺點是須新建泵房和蓄水池，占地多，出水管較長，工期長，難以實現自動控制，維護運營成本高，綜合投資較高，約1.8萬元/ kW。方案二：采用一體式提升裝置潛沒式布置泵房和配套潛水泵。該方案優點是設備成套供應，施工安裝簡單，工期短，可重復利用；無地面建筑物，占地小、美觀不影響環境；設備廠家直供，維護保養方便；具備自動控制、遠程控制、故障自投和定時多泵輪換等實用功能，運營成本較低；綜合投資略低于方案一，約1.6萬元/kW。缺點是新產品、新工藝沒有建設和使用經驗，設備采購投入較大。

經對比分析，為避免新征用地，運營管理方便，提高機電設備可靠度和降低工程投資，決定采用一體式提升裝置潛沒式布置泵房和配套潛污泵方案。

3　雙沖排澇泵站設計要點

3.1除澇設計標準及排澇設計流量

排澇區作物種植以水稻為主，無重要交通和工礦企業，允許短期小量蓄水，確定除澇標準為5年一遇3日暴雨5日排至水稻耐淹深度。查閱有關資料，該地區5年一遇3日暴雨量為180 mm，水稻耐淹深度為200 mm。排澇區總面積0.3 km2，主要由山地和谷地水田兩種地貌組成，山地植被較好，面積0.2 km2，徑流系數0.15；水田面積0.1 km2，滯蓄深度100 mm，田間蒸發量和滲漏量為（4～6）mm。

（1）計算山地、水田的設計排澇模數qd、qw。

qd=R/（86.4T）

qw=（P-h1-ET`-F）/（86.4T）

式中R——徑流系數，取0.15；

T——排澇歷時，取5 d；

P——設計暴雨量，取180 mm；

h1——水田滯蓄深度，取100 mm；

ET`——歷時為T的水田蒸發量，取4 mm；

F——歷時為T的水田滲漏量，取4 mm。

經計算，qd=0.062 5 m3/（s·km2），qw=0.166 8 m3/（s·km2）。

（2）計算綜合設計排澇模數qp。

qp=（qdAd+qwAw）/（Ad+Aw）

式中Ad——山地面積，取0.2 km2；

Aw——水田面積，取0.1 km2。

經計算，qp=0.093 m3/（s.km2）。

（3）計算排澇泵站的設計流量Q。

Q=Aqp

式中A——排澇區面積，取0.3 km2；

經計算，Q=0.029 m3/s=105 m3/h。

3.2揚程計算

雙沖排澇泵站采用一體式提升裝置和潛水泵，只有小型埋地集水箱，未設進水池，會造成泵站實際揚程較其它泵站要略大一些。一是當水泵工作時，集水箱內的流速較大，泵站實際揚程增大。二是采用埋地集水箱，進口水位比進水池低，也增大了揚程。經計算，雙沖排澇泵站的進、出水口高差Hst=21 m，管道沿程水頭損失為hg=1.6 m，管道局部水頭損失為hg`=0.3 m，集水箱（進水池）內水頭損失hc=0.2 m，泵站總揚程為H=Hst+hg+hg`+hc=23.1 m。

3.3水泵及裝置選型

（1）水泵類型。排澇區內大部分地區植被較好，小部分受開發建設影響，水土保持設施不完善，汛期洪水含泥量較高，故選取水泵類型為離心式多通道無阻塞潛污泵。

（2）水泵臺數。排澇區以山地、丘陵為主，排澇過程中流量變化較大，選取水泵臺數為2臺。

（3）水泵選型及安裝方式。水泵選型需考慮加大流量和加大揚程，一般加大流量為設計流量的（1.05～1.1）倍，采用1.1倍計算得出加大流量為57.8 m3/h。加大揚程一般為總揚程的1.05倍，為24.6 m。查閱潛污泵的綜合型譜圖和水泵效率曲線，在既保證水泵滿足流量和揚程的要求，又使水泵在高效范圍內運行。最終選擇的2臺潛污泵型號為DRN 250/2/80 A1DT/50，額定流量75.6 m3/h，揚程25 m，配套電機功率11 kW。水泵安裝方式采用箱體底部耦合裝置安置。

（4）集水箱容積。為節約造價，集水箱體積滿足水泵正常運行的要求，箱內水位變化不能超過0.5 m/min。根據廠家提供的集水箱參數，經復核，最終選擇的箱體型號為BOX PRO J100D-2520，圓形筒體高2.52 m，直徑2.25 m，容積10 m3，材質為增厚的中密度聚乙烯材質。

3.4電氣控制系統

（1）2臺潛污泵互為備用，1用1備互換間隔運行；利用水位自動啟停泵感應器自動控制，排澇水量小于75 m3/h（集水箱水深在1.5 m以內時）啟動1臺泵，大于或等于75 m3/h（集水箱水深在1.5 m以上時）啟動2臺泵。

（2）泵站設工作狀態開關，可使水泵處于手動、自動狀態。

（3）設水泵故障自投和超水位報警。

（4）預留遠程控制端口，遠期可實現自動智能控制。

4　結語

一體化提升裝置在雙沖小型排澇泵站工程中投入運行半年以來，歷經了幾次暴雨、大暴雨等強降雨過程，設備運行正常，除澇效果良好，洪澇災害得到了有效的控制。一體化提升裝置在婁底經濟開發區水利工程中首次應用，發現優點主要有：設備成套，施工簡單，工期短；泵站占地少，沒有地面建筑物；自動控制，方便管理；綜合造價低，節約投資。缺點是配套水泵流量較小，只適用于小微型排澇、排漬泵站。特殊情況下，也可以將多個一體化提升裝置串聯在一起來提高排水能力，擴大應用范圍。所以，在建設此類泵站時，需重點考慮排澇流量、揚程、水泵選型、控制系統和投資規模等因素，以免出現排澇能力不足或浪費投資等現象。

[1]中華人民共和國國家標準（GB50265-2010）.泵站設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]丘傳忻.取水輸水建筑物叢書.泵站[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[3]鄧國清，鄧飛雄.水電工程實用手冊[M].湖南：湖南科學技術出版社，2007.

[4]王錫贊.農田水利學[M].北京：水利電力出版社，1992.

聶小輝（1980-），男，大學本科，工程師，主要從事水利和市政工程建設管理工作，手機：13973829967。

（2016-02-24）