馬圩二號排澇站設(shè)計方案比選

武 蒙，曹 亮，李 媛，王桂智，趙泱軍，常葉青

(1.江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司，江蘇 揚州 225127；2.江蘇揚州廣陵經(jīng)濟開發(fā)區(qū)水利管理服務(wù)站，江蘇 揚州 225000)

1 工程概況

江蘇省環(huán)太湖大堤剩余工程即對江蘇省境內(nèi)不滿足流域100年一遇防洪要求的堤防、護岸以及環(huán)湖口門建筑物進行加固處理，鞏固和提升太湖大堤堤防安全度和防洪標準，增強太湖防洪調(diào)蓄和水資源調(diào)控能力；新建(改造)堤頂防汛道路、上堤道路以及新建部分跨港瀆橋梁，完善工程管理設(shè)施，以便于防汛搶險及工程日常管理；同時對湖西濱湖地區(qū)進行治理，確保在提高太湖設(shè)計洪水位后的濱湖地區(qū)防洪排澇安全。

馬圩二號排澇站為江蘇省環(huán)太湖大堤剩余工程中的一個口門建筑物工程，位于湖山河、環(huán)堤河和太湖交匯處，是馬圩防洪排澇的重要水利工程之一。該工程本次的主要建設(shè)內(nèi)容為原址拆除重建馬圩二號排澇站。工程建成后，將與太湖側(cè)的堤防共同組成防洪系統(tǒng)，保證馬圩片區(qū)的安全。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 設(shè)計參數(shù)

馬圩二號排澇站[1]設(shè)計參數(shù)見表1。

馬圩二站排澇站工程設(shè)計流量為15.5m3/s。工程等別為Ⅱ等[2]，主要建筑物級別為2級。地震設(shè)防烈度為7度。

2.2 站身方案[3]

根據(jù)該站的設(shè)計參數(shù)和運行要求及其本身的特點，在對已建成的類似泵站進行調(diào)查和分析的基礎(chǔ)

表1 馬圩二號排澇站設(shè)計參數(shù)

上，結(jié)合水工結(jié)構(gòu)布置采用立式軸流泵機組結(jié)構(gòu)形式和全貫流潛水泵機組結(jié)構(gòu)型式進行臺數(shù)及泵型比選[4]。如圖1—3所示。

方案一：4臺3.9m3/s立式軸流泵。泵房內(nèi)安裝4臺1200ZLB—85立式軸流泵，泵房底板4臺水泵機組共用一塊底板，底板垂直水流向長17.2m，順水流向23.5m，底板厚0.80m，沿底板長度方向上分為4孔，單孔凈寬3.5m。進水方式采用開敞式箱型流道進水，底面高程為▽-3.0m，水泵葉輪中心安裝高程為▽-1.5m[5]，管道中心高程為▽1.70m，通過壓力箱涵接入泵站上游。

圖1 4臺立式軸流泵站身剖面圖(方案一)

圖2 6臺立式軸流泵站身剖面圖(方案二)

方案二：6臺2.6m3/s立式軸流泵。泵房內(nèi)安裝6臺1000ZLB-85立式軸流泵，泵房底板6臺水泵機組共用一塊底板，底板垂直水流向長24.2m，順水流向23.5m，底板厚0.80m，沿底板長度方向上分為6孔，單孔凈寬3.2m。進水方式采用開敞式箱型流道進水，底面高程為▽-3.0m，水泵葉輪中心安裝高程為▽-1.6m，管道中心高程為▽1.40m，通過壓力箱涵接入泵站上游。

方案三：6臺2.6m3/s全貫流潛水泵。泵房內(nèi)安裝6臺QGWZ1000-85全貫流潛水泵，泵房底板6臺水泵機組共用一塊底板，單孔凈寬3.0m。底板垂直水流向長23.1m，順水流向23.5m，底板厚0.80m。進水方式采用開敞式箱型進水，底面高程為▽-3.0m，水泵葉輪中心安裝高程為▽-2.1m。

圖3 6臺潛水泵站身剖面圖(方案三)

3 方案比選

3.1 機組臺數(shù)及工程總布置

三種方案特性對比見表2。

經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)場無10kv高壓線路。管理單位反映：馬圩一站及三站設(shè)計均為15.5m3/s，均采用6

表2 三種方案特性對比表

臺機組方案，供電為0.4kv低壓方式；目前運行管理人員缺乏高壓電氣設(shè)備管理經(jīng)驗。本次設(shè)計推薦采用6臺機組的方案。

3.2 泵型比較

泵站站身結(jié)構(gòu)布置主要與泵型有關(guān)。根據(jù)揚程、工程場區(qū)情況和國內(nèi)泵型情況等綜合考慮選取立式軸流泵和潛水貫流泵進行比較。

(1)立式軸流泵[7]。近年來新建了多座大型立式軸流泵站，經(jīng)過多年管理運行，在機組安裝、檢修、運行、維護方面積累了豐富成熟的經(jīng)驗。目前立式軸流泵國內(nèi)生產(chǎn)較為成熟，質(zhì)量亦有保證。運行管理方面，立式軸流泵機組電機安裝在水泵上部，不易受潮。葉輪位于水泵層，檢修時先將葉輪橫移至水泵層，再移至吊物孔，最后吊至地面進行檢修維護。

(2)全貫流潛水泵[8]。潛水貫流式機組的水泵轉(zhuǎn)輪、后導葉、齒輪箱、電機連為一體直接布置在流道中，機組段采用全金屬殼體，整體吊裝，安裝方便。潛水貫流式機組利用了潛水電泵的技術(shù)，保持了貫流泵水力性能好、效率高的特點[9]，具有土建結(jié)構(gòu)簡單、機組結(jié)構(gòu)緊湊、流道水力損失小等優(yōu)點，但設(shè)備可靠性要求高，密封止水要求高。

3.3 裝置效率

方案二：本方案單機設(shè)計流量為2.6m3/s，結(jié)合泵站揚程和流量的要求，此方案原型水泵型號為1000ZLB-85，水泵葉輪直徑為870mm，轉(zhuǎn)速490r。在設(shè)計流量下初步計算裝置水力損失為1.13m，考慮清污機過柵落差為0.15m，箱涵水力損失0.15m，則設(shè)計流量下總水損為1.43m。

方案三：本方案單機設(shè)計流量為2.6m3/s，結(jié)合泵站揚程和流量的要求，此方案原型水泵型號為1000QGWZ-85，水泵葉輪直徑為870mm，轉(zhuǎn)速490r。在設(shè)計流量下初步計算裝置水力損失為0.52m，考慮清污機過柵落差為0.15m，箱涵水力損失0.15m，則設(shè)計流量下總水損約為0.82m。

3.4 工程投資(泵站站身直接投資)

兩種方案主要參數(shù)及技術(shù)經(jīng)濟比較見表3。

4 結(jié)論

(1)工程所在位置的實際情況及運行管理人員的技術(shù)水平，對機組的選擇有很大的影響，站身結(jié)構(gòu)、裝置效率及工程投資，則對方案的選擇起關(guān)鍵作用。本工程綜合考慮工程總平面布置、泵型及裝置效率、工程投資以及目前的運行管理條件，選用6臺套1000QGWZ-85貫流式機組方案。

表3 兩種方案主要參數(shù)及技術(shù)經(jīng)濟比較

(2)全貫流潛水泵站站身結(jié)構(gòu)簡單，但設(shè)備可靠性及密封止水要求高，且后期檢修維護較困難，類似工程在選用的時候需充分考慮。