陳 銳 袁海霞 萬(wàn)衛(wèi)勝

(1.揚(yáng)州市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇揚(yáng)州 225007;2.揚(yáng)州市綠化養(yǎng)護(hù)管理處 江蘇揚(yáng)州 225000)

故人西辭黃鶴樓,煙花三月下?lián)P州。古城揚(yáng)州是一座具有二千多年歷史的文化名城,進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái),城市建設(shè)取得令人矚目的成就,近年來(lái)先后獲得國(guó)家園林城市、國(guó)家生態(tài)示范市、中國(guó)最佳人居環(huán)境城市以及聯(lián)合國(guó)最佳人居環(huán)境城市等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào),作為市容市貌建設(shè)排頭兵的市政綠化建設(shè)發(fā)揮了極其重要的作用。但是隨著揚(yáng)州城市綠化面積的不斷增加,其養(yǎng)護(hù)與管理的工作量日益加大,如何更好的響應(yīng)節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的號(hào)召,結(jié)合地方特點(diǎn),采取因地制宜的措施,保障市政綠化建設(shè)的有序發(fā)展越發(fā)顯得重要,本文從河水綠化泵站的設(shè)計(jì)思路出發(fā),簡(jiǎn)要闡述河水綠化泵站在揚(yáng)州市政綠化工程養(yǎng)護(hù)中的高效節(jié)能應(yīng)用與推廣。

1 揚(yáng)州市政綠化及養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀

截止2009年底,揚(yáng)州市城區(qū)已有綠化面積300多萬(wàn)m2,同時(shí)每年以近5%的速度增加,綠化日常養(yǎng)護(hù)工作由揚(yáng)州市綠化養(yǎng)護(hù)管理處負(fù)責(zé)承擔(dān),養(yǎng)護(hù)主要工作有修剪、澆水、施肥、治蟲(chóng)等,其中綠化澆水所用的相關(guān)費(fèi)用為全年較高支出之一。揚(yáng)州市原先綠化用水均通過(guò)市政消防栓放取自來(lái)水,成本較高,同時(shí)使用時(shí)與消防用水時(shí)有沖突,為節(jié)約成本,避免沖突,近幾年來(lái)結(jié)合揚(yáng)州城區(qū)水體較多、水質(zhì)較好的特點(diǎn),經(jīng)相關(guān)部門(mén)同意,在城區(qū)投資建設(shè)了7座河水綠化泵站,基本覆蓋了主城區(qū)的綠化取水范圍,大大降低了養(yǎng)護(hù)水費(fèi)的開(kāi)支,取得良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),仍計(jì)劃在周邊新增綠化區(qū)域根據(jù)綠化建設(shè)速度繼續(xù)建設(shè)河水綠化泵站。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

綠化河水泵站是為綠化用水提供水源,根據(jù)其功能要求和位置,泵站布置應(yīng)著重做好以下幾點(diǎn)。

2.1.1 泵站布置隱蔽,與周邊景觀協(xié)調(diào)

為方便取水,河水綠化泵站取水水源均為城市內(nèi)部河道,而現(xiàn)階段城市河道兩側(cè)一般均為濱河景觀綠化,綠化小品布置精致,市民休閑廣場(chǎng)星羅棋布,水榭樓臺(tái)、疊石假山、市花名木更是比比皆是,如在此處建造常規(guī)泵站,即增加建設(shè)成本 (主要為綠化景觀修復(fù)工作),上部泵房建筑與周邊景觀、泵站進(jìn)水口與河岸景觀等也較難協(xié)調(diào),為此,河水綠化泵站的布置型式應(yīng)新穎隱蔽。

2.1.2 泵站使用快捷,日常維護(hù)方便

由于河水綠化泵站用途主要為滿(mǎn)足城市日常綠化用水,水泵需長(zhǎng)期使用且運(yùn)行開(kāi)啟頻繁,為降低工程運(yùn)行管理成本,必須提高水泵單次運(yùn)行效率,降低泵站的故障率,操作控制方便且無(wú)人值守,維修便捷。

2.2 方案比選

根據(jù)河水綠化泵站的設(shè)計(jì)思路,結(jié)合以往類(lèi)似工程的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)初始階段主要從水泵選型、泵站布置型式兩方面進(jìn)行方案比選。

2.2.1 水泵選型

根據(jù)泵站的揚(yáng)程、流量范圍,結(jié)合以往城區(qū)類(lèi)似泵站工程的泵型,主要就兩種泵型進(jìn)行比選:潛水泵、離心泵。根據(jù)本工程為綠化用水泵站,運(yùn)行開(kāi)啟頻繁的特點(diǎn),在泵型的選擇上主要考慮以下幾點(diǎn)。

(1)水泵運(yùn)行安全,可靠性要求高;

(2)配套土建、泵房需較易與景觀協(xié)調(diào);

(3)泵組結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、成熟可靠,便于運(yùn)行、維護(hù)和管理;

(4)水泵裝置控制操作應(yīng)簡(jiǎn)單方便,便于觀察運(yùn)行情況;

(5)工程投資經(jīng)濟(jì)合理。

2.2.2 兩種泵型的特點(diǎn)比選如下

(1)潛水泵。潛水泵為現(xiàn)階段廣泛使用于城區(qū)的泵型,有成熟的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn),泵室為濕室。其優(yōu)點(diǎn)是泵室結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,上部泵房工程可省。其缺點(diǎn)是由于本工程單泵配套功率不到30KW,常規(guī)潛水泵只有一組機(jī)械密封 (30kW 以上潛水泵為串聯(lián)雙組機(jī)械密封),易受滲水而損壞,故障率較高;另因其密封工藝的特殊性,需回廠家維修檢測(cè)后才能使用,不能滿(mǎn)足斷水后的快修要求;設(shè)備造價(jià)相對(duì)較高。

(2)離心泵。離心泵亦為現(xiàn)階段廣泛使用于城區(qū)的泵型,設(shè)計(jì)成熟、制造運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)方便,泵室為干室。其優(yōu)點(diǎn)是泵室為干室,檢修安裝方便,設(shè)備造價(jià)較低。其缺點(diǎn)是泵室結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,泵站進(jìn)口布置較繁,需另設(shè)一套檢修泵。

經(jīng)比選,兩種泵型各有利弊,根據(jù)工程特點(diǎn)與要求,為保證工程水泵在運(yùn)行開(kāi)啟頻繁的情況安全運(yùn)行,且維修方便,同時(shí)配套土建應(yīng)與周邊景觀的協(xié)調(diào),為此選用離心泵。

2.2.3 泵站布置型式

由于本工程為河水綠化泵站,其布置型式的選擇將影響工程的安全使用,合理化的布置將確保工程的安全,大大節(jié)省工程投資和占地,利于工程的運(yùn)行管理及其與周邊地形的和諧,同時(shí)為周邊環(huán)境美化、綠化、亮化等措施留下較好的利用空間。為此本泵站布置型式根據(jù)工程功能和工程與周邊景觀的協(xié)調(diào)布置要求,結(jié)合所選用的離心泵泵型,推薦兩種布置型式進(jìn)行比選:布置型式一為地埋式布置;布置型式二為半地下式布置,從設(shè)備安裝檢修、工程占地、工程造價(jià)、與周邊景觀協(xié)調(diào)等4方面對(duì)兩種方案進(jìn)行比選,見(jiàn)表1。

從表中可以看出,兩方案均可行。方案一不占地,造價(jià)較省,對(duì)周邊景觀無(wú)影響,但現(xiàn)場(chǎng)安裝較為繁瑣;方案二需占地,造價(jià)較高,上部泵房需與周邊景觀協(xié)調(diào)布置,但現(xiàn)場(chǎng)安裝方便。由于河水綠化泵站一般均位于景觀綠化附近,對(duì)景觀要求較高,因此,在確保工程的安全運(yùn)行的同時(shí),選用地埋式布置型式。

表1 泵室布置型式比較表

2.3 工程設(shè)計(jì)

根據(jù)工程的功能要求和泵型、布置型式的比選結(jié)果,主要從水泵及配套設(shè)備、泵站土建和控制方式3方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3.1 水泵及配套設(shè)備設(shè)計(jì)

本泵站設(shè)計(jì)供水服務(wù)對(duì)象為灑水車(chē),灑水車(chē)的載水噸位一般在10t或12t,按正常自來(lái)水消防栓的出水速度,一般在12min左右可放滿(mǎn)一車(chē)。本設(shè)計(jì)水泵的放水速度按12min可放滿(mǎn)12t的灑水車(chē)水箱計(jì)算,設(shè)計(jì)流量為60m3/s,水泵揚(yáng)程根據(jù)泵室所在地勢(shì)和河道水位等具體情況確定,一般在8～12m左右,單泵配套功率約為11kW。

為防止河水中雜物進(jìn)入泵體,造成對(duì)水泵和灑水車(chē)進(jìn)出水口的的損壞,同時(shí)還需保證足夠的過(guò)水?dāng)嗝?設(shè)計(jì)時(shí)在水泵進(jìn)水流道上設(shè)大通道攔污過(guò)流組合件,為保證平常更換,需安排小批量定制加工。該組合件在揚(yáng)州河水綠化泵站近三年來(lái)的實(shí)際運(yùn)行中,取得了非常好的效果。

2.3.2 泵站土建設(shè)計(jì)

本泵室為地埋式結(jié)構(gòu),泵室均為鋼筋砼,泵室內(nèi)凈寬2.5m,凈長(zhǎng)2.5m,凈高3.0m。泵室內(nèi)設(shè)并聯(lián)兩臺(tái)工作泵,一用一備;水泵進(jìn)口處均設(shè)底閥一支和大通道攔污過(guò)流組合件一組,為防止沉降不均造成進(jìn)水管的損壞,進(jìn)水管上需設(shè)柔性接頭一支;水泵出口經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)、管道與改造后的消防栓連接;為防止水體滲入或水泵檢修時(shí)水體進(jìn)入泵室,泵室內(nèi)設(shè)自排水泵一臺(tái),該水泵啟動(dòng)設(shè)液位控制系統(tǒng),自動(dòng)開(kāi)停;為保證泵室內(nèi)的通風(fēng),在泵室頂部設(shè)排風(fēng)管;為方便工作和檢修人員的進(jìn)入,在泵室頂部設(shè)進(jìn)人孔1座;泵室頂部覆土至少0.5m厚以鋪設(shè)綠化。具體布置見(jiàn)下圖。

2.3.3 控制方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的灑水車(chē)在消防栓放水時(shí),通常由灑水工用消防扳手打開(kāi)消防栓,放滿(mǎn)水后,再用消防扳手關(guān)閉消防栓。河水綠化泵站設(shè)計(jì)初期應(yīng)業(yè)主要求,泵站運(yùn)行時(shí)需無(wú)人值守,水泵開(kāi)啟運(yùn)行控制模式為壓力信號(hào)控制模式,即在水泵出口處設(shè)電接點(diǎn)壓力表一支,通過(guò)壓力設(shè)定值變動(dòng)自動(dòng)開(kāi)停水泵;當(dāng)消防栓開(kāi)啟時(shí),管道壓力釋放后,水泵接收信號(hào)立即啟動(dòng);當(dāng)消防栓關(guān)住后,管道內(nèi)壓力增加至設(shè)定值時(shí),水泵接收信號(hào)立即停機(jī)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)用,發(fā)現(xiàn)由于消防栓非精密閥門(mén),使用數(shù)月后,近50%的消防栓都有輕微滲滴現(xiàn)象的發(fā)生,導(dǎo)致水泵在無(wú)工作狀態(tài)時(shí),常常開(kāi)停,以保持管道內(nèi)的壓力穩(wěn)定,壓力升降頻繁,即浪費(fèi)電力,又損傷水泵,還易導(dǎo)致控制柜因過(guò)流自保而暫停自動(dòng)控制的功能,為此,需經(jīng)常拆洗消防栓的密封件、單向閥的閥芯和啟動(dòng)控制柜的復(fù)位開(kāi)關(guān),給綠化養(yǎng)護(hù)帶來(lái)極大的不便。

如何在無(wú)人值守的前提下滿(mǎn)足功能需求,為此,設(shè)計(jì)人員、業(yè)主及工控設(shè)備人員等經(jīng)過(guò)不斷的摸索和嘗試,對(duì)控制模式做出如下調(diào)整。

(1)采用無(wú)線(xiàn)電控制模式替代原有的壓力信號(hào)控制模式。在電路設(shè)計(jì)中,接收電路的濾波電容采用630V的電容器,采用較高的集成化電路,配100m的強(qiáng)力微型遙控發(fā)射器進(jìn)行控制水泵運(yùn)行。

(2)為防止誤操作,經(jīng)微機(jī)編程后設(shè)定20m in的定時(shí)控制模塊,即時(shí)啟動(dòng)定時(shí),關(guān)泵自動(dòng)消時(shí),定時(shí)控制交流接觸線(xiàn)圈,每次啟泵時(shí)均從“0”時(shí)計(jì)時(shí)。

(3)為防止空氣開(kāi)關(guān)的損壞及其它原因?qū)е碌娜毕?在電路中加載缺相保護(hù)斷電裝置,最大限度的降低維修量。

經(jīng)過(guò)以上對(duì)控制模板的調(diào)整設(shè)計(jì),基本上使無(wú)人值守的河水綠化泵站實(shí)現(xiàn)智能化控制,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和故障率,保障了城市綠化用水的供給。

3 效益分析

至2009年底,揚(yáng)州市綠化養(yǎng)護(hù)管理處現(xiàn)有19輛灑水車(chē)(按10輛灑水車(chē)進(jìn)行效益分析,另9輛車(chē)主要服務(wù)于城區(qū)周邊區(qū)域,仍按使用市政消防栓用自來(lái)水統(tǒng)計(jì)),共建設(shè)綠化河水泵站7座,配套改造后的消防栓7支。本工程效益分析主要為經(jīng)濟(jì)效益分析,根據(jù)揚(yáng)州市現(xiàn)階段綠化用水的具體安排(12次/天/車(chē))和年用水時(shí)間(約180天/年),對(duì)建設(shè)河水綠化泵站取水和利用市政自來(lái)水消防栓取水兩種不同的取水方式的年運(yùn)行成本進(jìn)行計(jì)算,相同部份(如灑水設(shè)備購(gòu)置維護(hù)、灑水工工資福利等)不進(jìn)行比較。

3.1 使用綠化河水泵站取水

使用綠化泵站取水年運(yùn)行費(fèi)用主要包括電費(fèi)、泵站維護(hù)費(fèi)兩項(xiàng);但該方式需先期投資建設(shè)綠化河水泵站,每座泵站投資約為25萬(wàn)元/座(包括土建費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、變配電費(fèi)、控制工藝費(fèi)、河道護(hù)岸及綠化恢復(fù)費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、建管費(fèi)等)。

(1)電費(fèi)。

1車(chē)次用電:11kW×0.2h(12min)=2.2kW?h(度);

1車(chē)單天用電:2.2×12=26.4kW?h(度);

10車(chē)180 天用電:26.4×10×180=47520kW?h(度)。

根據(jù)揚(yáng)州市政公用用電電價(jià)為0.84元/度,1年用電費(fèi)用為:47520×0.84=39916.8元。

(2)泵站維護(hù)費(fèi)。

泵站維護(hù)費(fèi)主要包括一名維護(hù)工的年工資和設(shè)備配件的更換,各地不同,粗按平均9萬(wàn)元/年計(jì)。

以上兩項(xiàng)一年運(yùn)行費(fèi)用約為13萬(wàn)元左右。

3.2 使用市自來(lái)水消防栓取水

使用市自來(lái)水消防栓取水年運(yùn)行費(fèi)用主要為水費(fèi)。

1車(chē)單天用水量:12×12=144t

10車(chē)180 天用量:144×10×180=259200t

根據(jù)揚(yáng)州市物價(jià)局關(guān)于市政公用用水的水價(jià)可知:均價(jià)為3元/T,1年用水水費(fèi)為:259200×3=777600元。

根據(jù)以上計(jì)算,如類(lèi)似揚(yáng)州市綠化養(yǎng)護(hù)管理處建造7座綠化河水泵站,雖需前期投資了約180萬(wàn),但年運(yùn)行費(fèi)用僅為13萬(wàn)元,三年總支出約為220萬(wàn)元,同時(shí)多座泵站的合理布局還能導(dǎo)致灑水車(chē)油費(fèi)減少等年運(yùn)行成本的節(jié)省;而如果仍以市政消防用水為取水方式,三年總支出可達(dá)到230萬(wàn)元,已大于建造7座綠化河水泵站取水養(yǎng)護(hù)的建設(shè)與養(yǎng)護(hù)總費(fèi)用。為此可以看出,僅需花三年時(shí)間即可將前期泵站建設(shè)的費(fèi)用省出,三年后綠化河水泵站工程就將發(fā)揮具大的節(jié)約效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)離不開(kāi)用水的建設(shè)。揚(yáng)州市綠化養(yǎng)護(hù)管理處利用城區(qū)擁有較多河道的天然優(yōu)勢(shì),在水體的水質(zhì)滿(mǎn)足市政綠化用水的前提下,通過(guò)新建7座河水綠化泵站,改變?cè)芯G化取水方式,大大降低了綠化養(yǎng)護(hù)運(yùn)行成本,提高了養(yǎng)護(hù)效率,更好的服務(wù)于城市建設(shè),發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,河水綠化泵站建設(shè)與推廣勢(shì)在必行。