淺談宣城市圩區排澇泵站典型設計方案

靳立飛

（郎溪縣水利局，安徽 宣城242100）

0 引言

安徽省宣城市圩區有多座排水泵站，但大部分均建于上世紀七八十年代，機型老舊、水泵選型不合理，設備、泵房老化，導致城區排澇標準低，現狀排水能力遠不能滿足要求；2016 年，流域受暴雨襲擊，城市、農村均出現長時間內澇，造成區內居民出行不便、財產受損，甚至威脅到居民的生命安全，社會影響較大。為提高圩區排澇能力，相關部門規劃了系列排澇泵站群。本文結合圩區典型的錢滸一站設計實例，深入分析了圩區排澇泵站的設計特點，研究泵站的設計形式，使其各項參數選用的更加合理，結構更加優化。

1 圩區排澇現狀概況

宣城市位于安徽省東南部，總面積1.23 萬km2，總人口279.9 萬人。宣城市的圩區主要分布于宣州區和郎溪縣，圩區地勢較低，基本依靠強排排澇。

第一聯合圩下部易澇區位于郎川河北部、鐘橋河下游南部，面積20.8 km2，耕地2.1 萬畝，圩內大部分為農田，圩內農村人口1.7 萬人。由于汛期外河水位較高，澇水無法自流外排，第一聯合圩下部經常遭遇澇災。盡管本區內建有朱侯站、松林站、吼兒橋站、錢滸站4 座排澇站，總排水流量10.4 m3/s，排澇模數約0.5 m3/（s·km2），排澇標準不足10 年一遇。第一聯合圩下部現狀排澇標準不足10 年一遇，且多數泵站設備老化陳舊，部分區域澇水無法按照原設計能力排出。

2 工程設計原則

（1）工程規模需滿足片區總體排澇能力的要求。

（2）工程總體布置需與站址處現有景觀相融合，減少對現有景觀、綠化的破壞，避免重復建設。

（3）整體布置盡量減少占地范圍，同時滿足防洪、排澇等功能要求，對外交通便利。

（4）泵站管理用房等布置緊湊合理，管理調度方便；有利于設備布置、安裝運行及監測要求[1]。

3 排澇泵站工程設計

圩區泵站設計關鍵主要體現在以下幾個方面：

（1）泵站的選址和結構形式；

（2）泵站的總體布置；

（3）泵站機組選型和裝機臺數。

新建錢滸站為堤內式泵站，建筑物級別如下：泵房、進水池、進水閘、防洪閘等主要建筑物為4 級，其他次要建筑物為5級，臨時工程為5 級。穿堤箱涵建筑物級別應不低于對應堤防級別，老郎川河右岸堤防級別為4 級，鐘橋河左岸堤防級別為4級，因此穿堤箱涵建筑物級別同泵站主體建筑物一致，為4 級。

3.1 設計標準

1）防洪標準

由于堤防具體保護對象的不同，其防洪標準也存在一定的差異。根據相關規范規定老郎川河右岸堤防防洪標準為20 年一遇，鐘橋河左岸堤防防洪標準為20 年一遇。

2）排澇標準

排澇片內部的農村地區按照農排標準設計，抽排標準為10 年一遇24 h 暴雨24 h 排出。

3.2 泵站選址

排澇泵站站址宜選擇在排水區地勢低洼、能匯集排水區澇水，且靠近承泄區的地點。排水泵站出水口不應設在迎溜、崩岸或淤積嚴重的河段。錢滸站現狀設計流量2.0 m3/s，進水渠為第一聯合圩排水干渠，外河側為鐘橋河。錢滸站西側現有排水涵閘一座，閘孔2.0 m×2.5 m,運行正常。現錢滸站西側80 m，即下堤路，為便于征地，根據現場調研及主管部門溝通意見，本次錢滸站位置在錢滸老站與下堤路之間，進水側河道與泵站前池順接。具體選址情況見圖1。

圖1 錢滸一站選址圖

3.3 泵站總體布置

泵站工程由進水池、泵房（包括副廠房）、匯水箱、出水涵、防洪閘組成。泵站工程根據站址處的地形條件進行布置，采用正向進出水的總體布置方式，軸線與鐘橋河堤防基本垂直。泵房前沿設攔污柵，進水池共布置2 孔，單孔凈寬3.20 m，底板高程3.60 m，墻頂高程10.00 m。

泵房采用堤后式布置形式，由主副廠房、匯水箱等組成。廠區各建筑物均在堤防內側布置。主廠房內共設2 套機組，按“一”字型布置，安裝間根據進場道路的布置設于廠房西側。為主、副廠房平行布置，位于主泵房頂部，使主副廠房共用一個整體基礎，既可以減少基礎工程量，又可防止發生不均勻沉降。主副廠房平面總尺寸為12.70 m×13.90 m。泵室底板高程3.60 m，順水流向長18.00 m，垂直流向寬13.90 m。電機層高程10.00 m，略高于附近地面9.70 m，出水箱涵高程5.50 m。

匯水箱設在副廠房北側，泵房后的匯水箱與出水箱涵連接，共長8.70 m。出水箱涵穿過鐘橋河右側堤防，穿堤箱涵為單孔，單孔凈寬1.5 m×1.80 m，總長16 m。新建出水箱涵上部堤防按20 年一遇標準設計，堤頂超高1.5 m，堤頂寬度根據現狀取值6 m，內坡度1∶3，外坡度1∶2.5。

出水箱涵外側設一座防洪閘，既保證泵站和大堤的防洪安全，又兼做泵站下游的檢修閘門。防洪閘設一道閘門，采用平板鋼閘門，啟閉機平臺高程13.90 m。

泵站管理區布置于泵房西側空地上，管理區內設置交通道路，與鐘橋河大堤堤頂道路連通，交通方便靈活。具體布置方案見圖2 和圖3。

圖2 錢滸一站平面布置圖

圖3 錢滸一站縱斷面布置圖

3.4 泵站機組選型

由于泵站揚程低，宜選用軸流泵，適用的泵型有立式軸流泵、立式潛水（軸流）泵。立式軸流泵技術成熟，具有豐富的設計、運行、管理經驗，機組結構簡單，安全可靠，本工程推薦采用立式軸流泵型。

3.4.1 水泵進出水流形式

錢滸一站考慮開敞式進水和簸箕型進水兩種形式，按相同的水泵葉輪中心安裝高程進行分析比較。兩種不同進水形式泵房尺寸比較見表1。

通過比較，開敞式進水由于水流沒有約束，水泵吸水口四周需考慮一定的水容量致使流道較寬，占河道寬度略大；簸箕型進水流道中水流受到約束，沿型線流動，流道高、寬滿足一定的流速要求即可。考慮小型泵站流道尺寸小，按有壓流道的型線施工有一定的難度，且有壓流道檢修排水系統較開敞式復雜，以往小泵站多數采用開敞式進水的形式，運行維護簡單方便。因此，推薦采用開敞式進水形式。

表1 不同進水流道形式下泵房尺寸差異

3.4.2 泵站機組參數

據泵站參數，查詢相關樣本，根據泵站總揚程，錢滸站選擇900ZLB-100 型（低速）立式軸流泵，出水管直徑φ900 mm。根據水力損失計算及水泵工作性能曲線圖，試算后確定水泵各特征性能參數見表2。

表2 錢滸一站性能參數

由此，根據流量和揚程，確定機組參數見表3。

表3 錢滸一站泵組參數

3.4.3 泵站機組臺數

根據本站的流量及揚程，結合選定的軸流泵相關參數及結構，可選擇裝機2 臺或3 臺，所對應的單泵流量分別為2.1 m3/s及1.4 m3/s。若選擇3 臺泵，單泵流量稍小，調度偏靈活，但相對的結構尺寸、土建造價及工程占地等資金會相應增加；若選擇2 臺泵，設備臺數少1 臺，調度靈活度相對不足，但節約了土建成本。因此，經綜合考慮，推薦安裝2 臺機方案。具體見表4。本站是按10 年一遇的排澇標準設計的，正常情況下，泵站全開的時段很短，有充裕的檢修時間，故可確定本工程不必設置備用泵。

表4 錢滸一站設置裝機臺數

4 結語

本文對宣城市圩區錢滸排澇站設計方案進行了討論。泵站站址選在匯集排水區澇水，且靠近承泄區的地勢低洼處；泵站總體嚴格遵循工程設計原則進行布置；由于泵站揚程較低，泵站機組選用軸流泵，其進出流形式則對比了開敞式進水和簸箕型進水兩種形式，考慮泵站流道尺寸及施工難易程度，選擇開敞式進水；機組參數根據查詢的相關樣本和泵站總揚程，確定為900ZLB-100 型（低速）立式軸流泵，并根據本站流量和土建成本，確定機組臺數為2 臺。由于錢滸排澇站水文情勢及地質特性在圩區較典型，故此方案可對圩區內其他泵站設計提供參考。