潛水貫流泵在公園雙向泵閘中的應用

摘要：泵閘作為水利片控制工程的重要組成部分，主要發揮排澇功能，兼顧引水、水資源調度等綜合功能，同時將泵閘等水工建筑與景觀公園布置相結合，打造和諧一體水工建筑。針對小型泵閘工程建設，考慮將潛水貫流泵和水閘啟閉機房布置在一起，節約用地空間，將功能建筑與現狀景觀結合，通過景觀建設，使城市與河道綠地的分界相互契合滲透，在城市中再現青山綠水。

關鍵詞：潛水貫流泵啟閉機房水泵選型設備布置

中圖分類號：TV136+.2

TheApplicationofSubmersibleFlowPumpsinBidirectionalPumpGatesinParks

SUNQiang

ShanghaiWaterEngineeringDesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，Shanghai，200241China

Abstract：Asanimportantcomponentofwaterconservancycontrolengineering，pumpgatesmainlyplayaroleindrainage，whilealsotakingintoaccountcomprehensivefunctionssuchaswaterdiversionandwaterresourcescheduling.Atthesametime，pumpgatesandotherhydraulicbuildingsarecombinedwithlandscapeparklayouttocreateaharmoniousandintegratedhydraulicbuilding.Fortheconstructionofsmall-scalepumpgateengineering，itisconsideredtoarrangethesubmersibleflowpumpandthewatergateopeningandclosingmachineroomtogether，tosavelandspace.Thefunctionalbuildingsarecombined?;withthecurrentlandscape，andtheboundarybetweenthecityandtherivergreenspaceisintegratedandpermeatedthroughthelandscapeconstruction，soastoreproducethegreenmountainsandriversinthecity.

KeyWords：Submersibleflowpump;Openingandclosingmachineroom;Waterpumpselection;Equipmentlayout

泵閘作為水利片控制工程的重要組成部分，主要發揮排澇功能，兼顧引水、水資源調度等綜合功能[1]。泵站、水閘樞紐有分建與合建兩大類。其中，傳統的泵閘分建方式，占地面積大，泵閘合建方式，具有布置緊湊、占地面積小、擋水面小、運行管理方便等優點。目前，泵閘合建樞紐工程的布置形式主要有3種，包括一種于平面不對稱布置（水閘與泵站分居河道兩側）和兩種于平面對稱布置[2]（一種是“泵+閘+泵，即水閘位居河道中間，泵站對稱布置在水閘兩側，另一種是“閘+泵+閘”，即泵站位居河道中間，水閘對稱布置在泵站兩側）。

針對小型泵閘工程建設于公園等景觀要求較高的地方，通常水閘采用上翻門或下臥門等對景觀影響較小門型，兩側設置啟閉機房，為了保證整體景觀、盡量減小占地面積及水流形態較好，考慮將潛水貫流泵和水閘啟閉機房布置在一起。本文結合南通市栟茶古鎮水系聯通工程泵閘工程對水泵選型及布置分析。該種布置形式的應用可為同類泵站的設計提供參考。

1工程概況

栟茶古鎮地塊位于如東縣栟茶鎮，在栟茶運河南側，古鎮總用地面積約0.8km2，東至新225線、南至南堡河、西至南堡河文創園、北至栟茶運河。古鎮主要位于岔栟河兩側，將重點打造古鎮夜游等游船旅游線路，但目前由于岔栟河受運河水位的影響，水位變化幅度大，無法滿足景觀水位與通航水位的要求。為保證古鎮水質控制區水位與水質需求，設置泵站引入新鮮水源，提升控制區水位，加速控制區內水體流動，促進水生生物進行生命活動，提升水體自凈能力，為控制區內的生態凈化工藝提供較好的條件。為保障區域除澇能力，采用雙向泵站，引排兼顧。古鎮水質控制區水面積4萬m2，按照6h抬升0.5m水位考慮，泵站引水流量為0.93m3/s。根據區域除澇標準，按設計暴雨重現期20年一遇，3日降雨量207.7mm，24h排出不受澇進行計算。區域匯流面積0.38km2，排澇模數1.68m3/s/km2，排澇設計流量為0.64m3/s。考慮一定的安全富余，泵站引排流量定為1.0m3/s。

栟茶運河特征水位：正常水位2.01～2.30m，警戒水位2.61m，排澇控制水位3.0m，歷史最高水位3.72m，區域控制低水位1.21m。古鎮水系控制常水位定為2.50m，最高水位2.80m。排澇時，進水側最低運行水位取常水位下限2.01m，設計水位取常水位上限2.30m，最高水位取通航水位2.80m，出水側側最低運行水位取常水位下限2.01m，設計水位取警戒水位2.61m，最高水位取通航水位2.80m。引水時，進水側最低、設計運行水位取常水位下限2.01m，最高水位取常水位上限2.30m，出水側側最低運行水位取常水位下限2.01m，設計水位取古鎮控制水位2.50m，最高水位取通航水位2.80m。泵站特征揚程如表1所示。

2設備選型與方案比較

泵站在滿足引水、排澇功能的前提下，機組臺數不宜過多，以減少投資和占地面積[3]。水泵臺數少則占地面積少、投資省、安裝維修工作量少、裝置效率較高，其缺點是運行調度不靈活，當某臺水泵發生故障時對總排水量影響較大，機組臺數多，則優缺點與上述正好相反。本泵站對景觀要求高，考慮2臺的占地面積較少、投資較小、維修工程量小。2臺可以分側布置，對稱且對景觀影響較小。泵站與水閘合建，單泵故障對泵閘整體排澇影響不大，本次采用2臺水泵。

由于泵站單泵流量小、揚程低，可以采用雙向流道的泵房布置形式。適合小型雙向泵站的結構型式有立式軸流泵、臥式軸流泵、潛水軸流泵和潛水貫流泵。立式軸流泵需要上部泵房，與景區環境不協調。臥式軸流泵電機安裝高程較低，容易受潮，安全性要求較高[4]。這兩種方案都不適合于景區泵站。潛水軸流泵和潛水貫流泵這兩種泵型都采用了水泵和電機結合成一個整體的結構形式，結構簡單，安裝和使用都比較方便。兩者都不需要修建上部廠房，土建投資比較省?？蛇x用的泵型有改變出水方向的“X”型流道的潛水軸流泵和“S”型葉片的雙向潛水貫流泵，下面對兩種方案進行方案比選，經濟技術比較如表2所示。

2.2.1潛水軸流泵方案

潛水軸流泵采用X型流道，工作閘門和拍門斷流。通過兩側工作閘門和流道的切換控制泵站引排水。引水時，打開岔栟河側進水流道閘門，此時閘門正好將岔栟河側出水流道關閉，水流通過園區側出水流道出水，排水時，將岔栟河側進水流道閘門關閉，園區側進水流道閘門打開。由于泵站為泵閘合建，內側布置了閘門啟閉機房，因此泵房只能設置于啟閉機房外側，采用箱涵引水。

2.2.2潛水貫流泵方案

采用“S”型葉片潛水貫流泵，通過電機正反轉實現泵站雙向引排水。泵站通過鋼管進出水，拍門和蝶閥斷流。常規潛水貫流泵設置地下干式泵房，泵房需要考慮到排水、通風、除濕，輔助設備較多，運行維護較麻煩。本工程為泵閘工程，水泵可以布置在閘門啟閉機房內，共用排水、通風、除濕等輔助設備，同時減少占地面積，景觀影響較小。

由于泵站位于景區內部，與水閘合建，對景觀要求高，潛水軸流泵只能布置在啟閉機房外側，需要通過箱涵引水，進出水流道需彎折90°，流態較差，工程量較大，工作閘門啟閉機影響泵閘整體景觀。同時“X”型流道水力性能較低，運行穩定性較差，運行時容易出現回流，產生異常振動[5]。潛水貫流泵可布置于啟閉機房內，采用管道引排水，流態較好，裝置效率高，工程量較小。常規潛水貫流泵地下泵房需要額外設置排水、通風、除濕設備和集水井等輔助設備，設備較多，發生故障可能性較大，運行成本較高。但本項目將水泵布置于啟閉機房內，閘門啟閉機房已經布置了排水、通風、除濕設備和集水井等輔助設備，不需要單獨設置，減少相關運行成本[6]。因此采用潛水貫流泵方案。

3泵站設備布置

泵站采用2臺500QGLS-130型潛水貫流泵，設計流量0.5m3/s，正向設計揚程2.00m，反向設計揚程1.80m，葉輪直徑450mm，轉速730r/min，葉片安裝角度+2°，配套電機功率22kW。潛水貫流泵和啟閉機共同放置于地下啟閉機房內，設備平面布置圖如圖1所示。機房順水流方向長度為14.50m，垂直水流方向寬度為6.50m，邊墩為0.90m寬，中墩為0.80m寬。啟閉機側寬2.50m，水泵側寬2.30m。

泵站頂標高4.20m，水泵安裝高程取0.05m，泵站底板上表面高程-1.65m。采用DN600進水管道進水，高程0.05m。采用DN600拍門斷流，高程0.05m，進出水流速1.76m/s。泵站采用DN600管道進出水，采用DN600拍門斷流。排澇時打開內河側蝶閥，關閉外河側蝶閥，通過外河側拍門出水。引水時打開內河側蝶閥，關閉外河側蝶閥，通過內河側拍門出水。水泵前后設檢修蝶閥。水泵在運行過程中人員不允許進入水泵層（-0.75m高程），僅在水泵維修養護時（水泵斷電后）進入水泵層（-0.75m高程）。啟閉機房采用電動可伸縮雨棚取代傳統混凝土蓋板，減小了啟閉機房蓋板整體啟閉工程量，便于潛水泵檢修時整體吊裝。

4結語

由于泵站雙向運行和低揚程的特點，特別適合潛水貫流泵，通過方案比選，確定采用雙向潛水貫流泵的設計方案，具有諸多優點。

參考文獻

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[2] 孫壯壯，王林，葛恒軍，等.大型潛水貫流泵裝置葉片區壓力脈動試驗[J].農業機械學，2023，54（4）：155-160，169.

[3] 薛穎.雙向潛水貫流泵可調直導葉內部流動及流固耦合特性研究[D].揚州：揚州大學，2024.

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[5] 石星星.雙向潛水貫流泵在城市水環境整治中的應用[J].水利技術監督，2021（10）：215-218.

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