城市排澇泵站增點擴容工程規劃設計要點研究

韋乘林

（郎溪縣城市防洪管理處，安徽 宣城 242199）

0 引言

隨著城市化進程的加快，城區防洪排澇體系逐漸暴露出許多問題，主要體現在城市建設和極端降雨引起下墊面和流域產流特性發生較大變化，產流量加大，匯流過程漲落加快，峰現時刻提前，大流量持續時間延長等，這無疑加重了城市防洪排澇系統的負擔[1]。城市內澇積水和防洪排澇措施能力間的矛盾已尖銳對立，已受到眾多專家學者關注[2～3]。城市老城區由于建設年代久遠，市政基礎設施設計標準普遍不高，設施老化嚴重，治澇手段單一。郎溪縣城區周邊農田及溝塘被占用，區域下墊面條件改變，雨水失去滯蓄和緩沖余地，需機排的面積加大，且隨著排澇標準的提高，現狀東、西、北三面均建有排澇泵站抽排澇水，但其排澇能力已不能滿足要求，嚴重制約了當地的社會經濟發展。

1 研究區域概況

郎溪縣城現狀除澇體系主要由排澇泵站、自排涵閘、人工渠道、自然溝塘和少量排水管網所組成，是以鐘橋河、內隔堤、老郎川河、南北撇洪溝為界的相對獨立排澇區域，總面積約16.04 km2。城西片區是郎溪縣治澇系統工程的重要組成部分，匯水面積5.78 km2，地勢東北高、西南低，地面高程11.8 m～15.0 m。該區澇水由城西泵站和自排閘自排或抽排入老郎川河。現狀城西排澇站由二處泵房組成，一處安裝4 臺28ZLB-70水泵，單泵流量1.4 m3/s，配套電機130 kW，建成于1984 年；另一處安裝2 臺900ZLB-100 水泵，單泵流量2.7 m3/s，配套電機250 kW，建成于2002 年。

目前排澇問題主要體現在原有的排澇設施年代久遠，設備老化，城西片區現有的排澇能力不足，且部分不能充分發揮正常功能，同時溝塘調蓄能力降低，防洪排澇管理設施短缺。因此，需根據城市建設發展情況，結合現有的排水分區布置和水系調整，在排澇格局的基礎上提出系統排澇措施。

城西排澇分區及現有泵站布置見圖1。

圖1 城西排澇分區及現有排澇站工程位置圖

2 排澇治理

2.1 治理模式

在保障區域城排標準的前提下，結合劃分的排水區域，堅持充分利用地形、地勢條件，調整、控制河溝水系，采取優先自排的原則，利用自排機遇減少泵站運行費用，兼顧經濟社會效益；充分利用城西現有站的管理設施，統籌調度管理，采取就近新建一處泵站的“增點擴容”治理模式。

2.2 站點選址

新建排澇站工程是治澇工程的重要組成部分，是縣城治澇體系補充站點，需與其他泵站尤其與城西站協同工作，共同承擔片區的澇水排放工作。城西排澇站站址秉承就近城西站修建的原則，且二站的型式應盡可能與城西站相同或相近，以方便協調管理。

2.2.1 站址方案擬定

根據方案擬定原則和站址處地形、地質條件，在現狀城西站泵房東側選定兩條軸線作為擬建新站的站址軸線進行方案比選。

方案一：東側軸線距34 m 方案

擬建站址軸線距城西站軸線約34 m，軸線與老郎川河堤防軸線正交，泵站站身采用堤后式，依次設置檢修閘（攔污柵）、前池、泵房、壓力水箱、排澇穿堤涵和出口防洪閘。

方案二，東側軸線距133 m 方案。

擬建站址軸線距城西站軸線約133 m，軸線與老郎川河堤防軸線正交，泵站站身采用堤后式，依次設置檢修閘（攔污柵）、前池、泵房、壓力水箱、排澇穿堤涵和出口防洪閘。本方案中需新增場內道路100 m。

2.2.2 方案比選

從平面布置，施工條件，工程投資、建設地質條件及調度運行管理方面對兩方案予以綜合比較，見表1。

表1 站址方案比選

2.2.3 方案選定

由表1 可知兩方案地質條件、平面布置相差不大，泵站規模相當，泵房結構基本相同，但方案一進水條件、施工條件、地質條件和工程投資均較優于方案二，同時方案一與現狀城西站協調管理調度更方便、統一，故本次設計新建城西排澇站站址選擇方案一，即新站站址軸線位于城西站東側約34 m 處，站身軸線與老郎川河堤防軸線正交。

2.3 排澇流量

郎溪縣城西片規劃排水面積5.78 km2，泵站抽排模數為3.21 m3/s·km2，則城北片排澇流量為18.56 m3/s，扣除原有城西站裝機流量5.4 m3/s（考慮保留2 臺900ZLB-100 水泵），城西排澇站擴容改造設計流量為13.16 m3/s，設計泵站流確定為13.20 m3/s。

2.4 自排規模

根據現狀泵站調度原則，城西泵站在外水較高的情況下需開啟泵站抽排，當外水位較低時采用自排，以減少泵站的運行費用。自排標準采用非汛期（當年10 月1 日～次年4 月30 日）20 年一遇最大一日降雨按平均排除法確定。根據排頻計算，非汛期20 年最大1 日降雨77.25 mm，推求得自排流量為5.17 m3/s。

2.5 工程總平面布置

排澇站的總體布置根據站址的地形、地質條件、水流條件、工程性質、利用要求和站身型式等因素綜合考慮，盡量做到布置緊湊、運行安全，管理方便，美觀協調。

根據現場地形，擬建泵站位置位于郎川河凹岸，堤防迎水坡陡立，現狀迎水坡沖刷嚴重，為保證河勢穩定，設計對泵站兩側進行防護處理，處理方式采用格賓堰防護，防護頂高程為14.60 m，底高程至坡腳，邊坡為1∶2.5。

新建城西排澇站建筑物包括：引水渠、檢修閘（攔污柵）、前池、站身、壓力水箱、穿堤涵等。見圖2～圖3。

圖2 泵站平面布置圖

圖3 泵站縱剖面布置圖

2.5.1 南北引水渠改造

將原宗家墩橋至老站清污機橋段裁彎取直，確保水流平順穩定，其中改造段長約267 m，裁彎取直段長約62 m。南北干溝改造斷面為：河底高程7.10 m，河底寬12.00 m，兩側采用自然放坡，放坡至河道頂部高程12.50 m，坡度為1∶2.5。

2.5.2 檢修閘（清污機橋）

檢修閘位于南北干溝進水渠末端，與泵站前池相接，順水流向長13 m，垂直水流向長13.00 m，閘室分3 孔，單孔凈寬3.4 m，底板頂高程為7.10 m，橋面高程為12.5 m，邊墩及中墩分別厚0.6 m 及0.8 m。清污機橋引水渠設檢修閘門3 套，采用鋼閘門，上設啟閉機房，采用QPK2×40 kN-5 m 控制，檢修閘門后側設置4.1 m 寬交通便橋和2.7 m 寬清污機橋。清污機橋上下游采用圓弧翼墻與南北干溝及前池相銜接。

2.5.3 前池

將原城西泵站前池與東側原有水塘連通后做為新、老泵站的進水前池。前池北岸采用坡比為1∶10 的土坡形式，南岸新建泵站，東西岸均采用邊坡與擋墻相結合的型式，邊坡坡比均為1∶10，擋墻采用鋼筋砼扶壁與懸臂相結合布置型式，底板頂高程為6.00 m～7.10 m，頂高程為10.50 m～12.50 m，其中東側高程為10.50 m 的擋墻墻頂與高程為12.50 m 的地面之間以坡比為1∶3 的邊坡相接，西側翼墻與老泵站前池翼墻相接。

2.5.4 泵房

新建城西排澇站站身采用堤后式，其中泵房與副廠房合并布置，共安裝4 臺1000ZLB-7 型立式軸流泵，4 臺機組在平面上呈一列式布置，每臺水泵均采用分池進水，每個流道凈寬3.3 m，底板高程6.0 m，底板厚0.8 m，邊墩厚0.8 m，中墩厚0.7 m，水泵安裝層頂面高程8.287 m，水泵安裝固定在0.4 m 寬×0.6 m高的兩道混凝土水泵大梁上，水泵層下游側設C30 鋼筋混凝土泵房后墻，后墻距水泵中心線2.358 m，墻厚0.6 m，水泵與后墻之間設導流墻。

2.5.5 壓力水箱

水泵副廠房后接壓力水箱，壓力水箱分別與出水管道及穿堤箱涵相連接，采用C30 鋼筋混凝土結構，長12.0 m，底板頂高程9.70 m，凈高2.0 m，凈寬從10.7 m 漸變至5.0 m，頂板厚0.4 m，底板厚0.5 m，墩墻厚0.6 m。

2.5.6 穿堤涵洞

穿堤涵洞采用雙孔鋼筋混凝土箱涵，單節長8.0 m，共3節，孔口尺寸2.5 m×2.0 m×2（寬×高×孔數），頂板厚度為0.4 m，側墻厚度為0.5 m。底板厚0.5 m，底板頂面高程9.70 m。節間設永久縫，縫寬0.02 m，縫中設WB4-300-10（R=10）橡膠止水和止銅片各一道，縫內填充高強度聚乙烯閉孔泡沫板，騎縫設置鋼筋混凝土抱箍。

3 結語

本文分析了郎溪縣老城區防洪排澇系統存在的問題，針對性地提出了“增點擴容”的治澇模式。從新建泵站選址遵循的原則，排水流量確定，自排規模核定及工程總平面布置等方面系統梳理了排澇設施擴容改造的治理思路，對解決我國普遍存在的老城區內澇問題提出了很好的解決途徑，可為城市老城區構建新型排澇系統提供技術借鑒。