淺析滁州市李灣河泵站站身結構設計

全立璽

（江蘇省水利勘測設計研究院有限公司滁州分公司，安徽 滁州 239000）

1 引言

隨著城市不斷建設發展，原有的城市防洪排澇工程標準低、設施陳舊，難以滿足新的城市發展需求，導致城市時常面臨內澇問題。城市內澇已成為制約城市可持續健康發展的主要問題之一。為解決城市內澇問題，建設良好的城市防洪排澇系統顯得尤為重要。

滁州市瑯琊新區位于長江流域滁河水系清流河左岸。近年來，隨著滁州市的快速發展，暴露出防洪、除澇等工程體系存在諸多薄弱環節，其中排澇能力不足是清流河沿岸低洼圩區存在的重要問題。為滿足滁州市不斷發展的需要，保證瑯琊新區防洪、除澇安全，保障人民安居樂業、新區經濟快速發展，建設科學合理的城市防洪排澇系統、加強瑯琊新區城市排澇能力、提高城市防洪排澇標準已迫在眉睫。

李灣河泵站工程是瑯琊新區防洪排澇系統的重要組成部分，是滁州市城市防洪除澇保障的重要環節之一，該工程的建設是瑯琊區城市發展和經濟建設的重要保障。本文結合李灣河泵站工程的實際情況，主要探討李灣河泵站站身結構設計方案，以期為相似工程提供借鑒經驗。

2 工程概況

2.1 現狀存在問題

（1）溝口不封閉，洪水倒灌，防洪排澇體系不完善。瑯琊新區內的李灣河現狀為天然無堤防河道，主要為承接上游山丘區洪水的通道，承擔行洪功能，但下游受清流河洪水頂托，洪水下泄不暢，同時河口無防洪控制工程，清流河洪水倒灌后，造成區域內因洪致澇情況嚴重。從總體布局來看，山洪未能得到有效攔截，區域尚未形成有效的防洪封閉圈；清流河洪水倒灌，內部澇水無法排除，現狀未能形成有效的防洪除澇系統格局。

（2）現狀排澇溝系布置不合理且淤堵嚴重。排區現狀澇水由李灣河、瑯琊河匯流自流入清流河，遇外河高水位時，雨水無法外排，且區內李灣河與瑯琊河等排澇水體未實現連通。

（3）現狀防洪排澇能力與規劃標準存在重大差距。瑯琊新區城市建設已初具規模，但防洪排澇工程設施建設相對滯后。從歷史洪水資料顯示瑯琊新區現狀防洪標準不足20 年一遇，城市排澇標準不足10 年一遇，內部排水系統不完善，李灣河淤積與河障較多，河道行洪能力不足20 年一遇，河道上控制建筑物水毀嚴重，存在較大的安全隱患。《滁州市城市防洪規劃》《滁州市瑯琊新區防洪規劃》與《滁河防洪治理近期工程滁州市2011 年度項目初步設計》等均提出瑯琊新區段清流河防洪為以路代堤形式建設，防洪標準100 年一遇，排澇標準30 年一遇，防洪排澇工程建設標準高，現狀防洪排澇能力難以滿足要求。

（4）高低水混排。滁州市瑯琊新區北部界限為世紀大道，李灣河穿城而過，現狀李灣河為新區北部洪水泄洪通道，洪水穿城而過與瑯琊新區內澇水匯集通過李灣河口自排入清流河，造成洪澇水不分，高低水混排的局面，加重瑯琊新區防洪排澇壓力。

2.2 水文與工程地質情況

李灣河泵站位于瑯琊新區境內，瑯琊新區主要河流為清流河，內部主要河流水系有老龍洼河、李灣河及新開挖的瑯琊河。李灣河泵站排澇面積為7.11km2，排區北至銅陵路，西至濱河路、三官路，南至清流河，東至金山路、永陽路，匯水總面積除瑯琊新區匯水區外還包括瑯琊經濟開發區拓展區銅陵路至世紀大道部分匯水區。

據滁縣水文站1958—2017 年資料統計：該區域多年平均降雨量為1023.6mm，最大年降雨量為2003 年的1686.2mm，最小年降雨量為1994 年的561.5mm；最大流量為1975 年的2050m3/s；歷史最高水位為15.12m（2003 年7 月5 日），最低水位為3.79m（1995 年3 月27 日）；汛期多年平均水位為5.74m，枯水期多年平均水位為5.23m。

該區域地震動峰值加速度為0.05g，地震基本烈度為6 度，場地特征周期值（Tg）為0.40s，本場地屬于對抗震一般地段。水質分析結果表明，地下水對混凝土結構無腐蝕性，在干濕交替環境下對鋼筋混凝土結構中鋼筋均無腐蝕性，在干濕交替環境下對鋼結構具弱腐蝕性。該場地未發現活動斷裂，區域穩定性較好；在本工程擬建場地范圍內未發現巖溶、滑坡、崩塌、地震液化、采空區、水庫坍岸等影響本工程場地整體穩定性的不良地質作用。該場地和地基較穩定，適宜本工程建設。本次勘察土料場土料質量及數量基本滿足本工程要求，但土料天然含水率大于最優含水率，應晾曬后再使用。

2.3 工程等級和標準

李灣河泵站工程設計抽排流量為25.9m3/s，根據《泵站設計規范》（GB50265-2010），泵站規模屬中型，泵站等別為Ⅲ等，本工程所在堤防為滁州市城市防洪堤，規劃防洪標準為100 年，本段清流河堤防級別為1 級，擬建李灣河站為堤身式，泵站主要建筑物級別提高至1 級。李灣河站工程防洪標準100 年一遇，排澇標準為30 年一遇。見表1。

3 泵站站身結構設計方案

3.1 站身結構設計方案

李灣河泵站為自排抽排一體站，位于李灣河口，采用堤身式正向進、出水布置型式。泵站順水流向依次為前池、攔污柵、泵房及防洪閘、出口消能防沖設施等。根據瑯琊區水利局《關于李灣河排澇站工程任務改變的工作聯系函》，上游的李灣閘取消，此次設計李灣河泵站增加了景觀蓄水的功能。根據李灣河泵站工程實際情況，泵站站身可采取以下兩種結構方案。

3.1.1 方案一：上下層自排抽排流道一體式

設計采用6 臺1200ZLB-125 機組，在平面上呈一列式布置，泵室底板頂高程8.00m，流道凈寬3.50m，中墩、邊墩厚度1.0m，站身總寬度34.0m；上層為抽排流道，下層為自排流道，設計將泵室及進出水流道矩形段置于同一分縫段內，底板總長26.2m，以水泵軸線為中心進水側長12.75m，出水側長12.25m。進水流道入口處設蓄水閘門并配套QY-125kN 液壓式啟閉機，共6 扇閘門，6 臺啟閉機，并在蓄水閘門后設1 扇檢修閘門并配套電動MD1-2×50kN-10m電動葫蘆起吊。上層抽排流道出口處設快速防洪閘門并配套QPK-125kN 快速卷揚式啟閉機，共6 扇閘門，6 臺啟閉機。下層自排流道出口處設快速防洪閘門并配套QP-160kN 卷揚式啟閉機，共6 扇閘門，6 臺啟閉機。本方案閘門及啟閉設備共19 臺套，站身縱剖面圖如圖1 所示。

圖1 方案一站身縱剖面圖

3.1.2 方案二：采用簸箕形進水流道、單獨自排流道式

設計將自排防洪閘位于河道及泵站的中部，閘底高程8.00m，孔口凈尺寸5.4m×3.6m（寬×高），采用2 扇平面滾動鋼閘門（雙向擋水，互為備用），配2 臺QPK-2×80kN 卷揚式啟閉機。防洪閘兩側分別設2 臺1600ZDBX-125J 機組在平面上呈一列式布置，水泵采用整體式抽離。流道凈寬4.1m，中墩厚度0.7m，邊墩厚度1.0m，站身總寬度33.0m；設計將泵室及進出水流道矩形段置于同一分縫段內，底板總長25.0m，以水泵軸線為中心進水側長11.62m，出水側長13.38m。進水流道入口處設1 扇檢修閘門并配套MD1-2×50kN-10m 電動葫蘆起吊，抽排流道設斷流閘門并配套QPK-125kN 卷揚式啟閉機，共4 扇閘門，4 臺啟閉機。本方案閘門及啟閉設備共10 臺套，站身縱剖面圖如圖2。

圖2 方案二站身縱剖面圖

3.2 方案比選

3.2.1 從工程投資方面比較

兩方案設計規模相同，均為設計抽排流量25.9m3/s 泵站。方案一采用立式軸流泵，總裝機1500kW，工程投資約5000 萬元；方案二采用潛水軸流泵，總裝機1420kW，工程投資約4800 萬元。方案二總投資經濟性優于方案一。

3.2.2 從工程施工方面比較

方案一電機、水泵分別吊裝，安裝較為復雜。在現場對故障點進行維修處理，管理人員需具有較高的技術水平才能完成機組的維護、檢修。維修需要排除流道積水，排澇期維修困難。方案二整體吊裝，快捷方便。潛水電泵電機和水泵結構緊湊，故障率相對較低，平時運行維護工作量少，對運行管理人員專業技能要求不高。維修無需排除流道積水，任何時候均可檢修。從工程施工方面方案二優于方案一。

3.2.3 從環境影響方面比較

方案一立式軸流泵電機安裝在電機層，電機運行時直接將熱量散發到泵房內，尤其是汛期時廠房溫度高、濕度大，電機的運行使廠房內溫度升高，廠房內需設置專門的通風措施；且電機運行時噪音大，使工作環境惡劣。方案二潛水泵在水中運行，噪音低，對周邊環境幾乎沒有影響。

3.2.4 從工程管理方面比較

方案一機組6 臺套立式軸流泵，可研階段進出水閘門及啟閉設備總數量13 套，本階段增加蓄水功能，增加6 套閘門及啟閉設備，閘門及啟閉設備總數量19套，控制運用復雜，管理較難。沿清流岸邊排澇泵站大多數為立式軸流泵，運行管理人員運行經驗多，已經能熟練操作；方案二采用4 臺潛水軸流泵，閘門及啟閉設備總數量10 套，比方案一減少近一半，但是潛水軸流泵管理經驗較少，初期管理運行難度略大。

以上分析可知，從工程投資、工程施工、環境影響方面比較，方案二均較優。方案一管理經驗較多，但閘門及啟閉機較多；方案二管理經驗較少，但是本站配備自動化控制系統，一個指令完成改變機組運行工況的各項操作，泵站建成后工作人員通過相應培訓即可上崗。綜合考慮，方案二整體優于方案一，泵站站身采用方案二，即采用簸箕形進水流道、單獨自排流道式。

4 結語

為保障滁州市瑯琊新區防洪排澇安全，本文結合李灣河泵站工程實際情況，提出李灣河泵站站身結構兩種設計方案，并從工程投資、施工管理、環境影響和工程管理方面對兩種泵站站身結構方案進行綜合比較分析。最終采用整體性更為優良的方案二：簸箕形進水流道、單獨自排流道式作為李灣河泵站站身結構方案