聶小輝

（婁底經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)投資建設(shè)有限公司　婁底市　417000）

一體化提升裝置在雙沖小型排澇泵站工程中的應(yīng)用

聶小輝

（婁底經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)投資建設(shè)有限公司婁底市417000）

一體化提升裝置目前在城市生活和工業(yè)污水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。文章以雙沖小型排澇泵站為例，介紹了一體化提升裝置在小微型水利排澇工程中的設(shè)計(jì)方案選取、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及實(shí)施后的效果，總結(jié)了應(yīng)注意的問(wèn)題。

一體化提升裝置泵站設(shè)計(jì)應(yīng)用

一體化提升裝置是由水泵、集水箱、管道、閥門(mén)、液位計(jì)和電氣控制系統(tǒng)組成的高度集成的抽排系統(tǒng)，具有占地少、施工簡(jiǎn)單、管理方便等特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的繁榮發(fā)展和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，一體化提升裝置在我國(guó)的城市生活和工業(yè)污水處理領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用，在水利工程中應(yīng)用甚少。通過(guò)合理確定排澇流量、工程規(guī)模和水泵及提升裝置選型，可更多地發(fā)揮一體化提升裝置的優(yōu)點(diǎn)，在排澇、排漬等小微型水利工程中推廣應(yīng)用。

1　工程概況

婁底經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)雙沖村北高南低，東西兩側(cè)和中部為山地，地勢(shì)較高，植被較好；山地之間的谷地地勢(shì)平坦，主要種植水稻。自2012年以來(lái)，雙沖村的南部納入了開(kāi)發(fā)建設(shè)范圍，北部仍然為農(nóng)業(yè)用地。2013～2014年上半年，工業(yè)園區(qū)和城市道路陸續(xù)建成，在雙沖村北部形成了一個(gè)約400畝的人工圍圩，圍圩內(nèi)有水田100畝左右，其余為丘陵山地。2014年5～6月，降雨連綿不斷，由于園區(qū)和城市道路建設(shè)未考慮北部的排水，在北部圍圩內(nèi)形成的堰塞湖積水最深處達(dá)6 m，庫(kù)容約8萬(wàn)m3，倒塌民房1棟9間，農(nóng)田絕收100余畝，30余人受災(zāi)，不僅造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，還造成了較大的社會(huì)影響。要排除圍圩內(nèi)的洪澇災(zāi)害，恢復(fù)圍圩內(nèi)正常生產(chǎn)生活秩序，需在圍圩內(nèi)建設(shè)一座排澇泵站，將積水提升至道路排水系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)道路排水系統(tǒng)排入漣水河。

2　方案選擇

雙沖排澇泵站排澇區(qū)面積不大，排澇流量小，屬小（Ⅱ）型泵站。根據(jù)周邊地形、自然條件等因素，在泵房布置及水泵選型上有二個(gè)方案選擇。方案一：采用岸邊式布置泵房和配套臥式機(jī)組。該方案優(yōu)點(diǎn)在于本地水府廟水庫(kù)庫(kù)區(qū)圍圩都采用此布置方案和類(lèi)似設(shè)備，有較成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，水泵及機(jī)電設(shè)備本地供應(yīng)充足，選擇余地大；缺點(diǎn)是須新建泵房和蓄水池，占地多，出水管較長(zhǎng)，工期長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本高，綜合投資較高，約1.8萬(wàn)元/ kW。方案二：采用一體式提升裝置潛沒(méi)式布置泵房和配套潛水泵。該方案優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備成套供應(yīng)，施工安裝簡(jiǎn)單，工期短，可重復(fù)利用；無(wú)地面建筑物，占地小、美觀不影響環(huán)境；設(shè)備廠家直供，維護(hù)保養(yǎng)方便；具備自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制、故障自投和定時(shí)多泵輪換等實(shí)用功能，運(yùn)營(yíng)成本較低；綜合投資略低于方案一，約1.6萬(wàn)元/kW。缺點(diǎn)是新產(chǎn)品、新工藝沒(méi)有建設(shè)和使用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備采購(gòu)?fù)度胼^大。

經(jīng)對(duì)比分析，為避免新征用地，運(yùn)營(yíng)管理方便，提高機(jī)電設(shè)備可靠度和降低工程投資，決定采用一體式提升裝置潛沒(méi)式布置泵房和配套潛污泵方案。

3　雙沖排澇泵站設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1除澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及排澇設(shè)計(jì)流量

排澇區(qū)作物種植以水稻為主，無(wú)重要交通和工礦企業(yè)，允許短期小量蓄水，確定除澇標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇3日暴雨5日排至水稻耐淹深度。查閱有關(guān)資料，該地區(qū)5年一遇3日暴雨量為180 mm，水稻耐淹深度為200 mm。排澇區(qū)總面積0.3 km2，主要由山地和谷地水田兩種地貌組成，山地植被較好，面積0.2 km2，徑流系數(shù)0.15；水田面積0.1 km2，滯蓄深度100 mm，田間蒸發(fā)量和滲漏量為（4～6）mm。

（1）計(jì)算山地、水田的設(shè)計(jì)排澇模數(shù)qd、qw。

qd=R/（86.4T）

qw=（P-h1-ET`-F）/（86.4T）

式中R——徑流系數(shù)，取0.15；

T——排澇歷時(shí)，取5 d；

P——設(shè)計(jì)暴雨量，取180 mm；

h1——水田滯蓄深度，取100 mm；

ET`——?dú)v時(shí)為T(mén)的水田蒸發(fā)量，取4 mm；

F——?dú)v時(shí)為T(mén)的水田滲漏量，取4 mm。

經(jīng)計(jì)算，qd=0.062 5 m3/（s·km2），qw=0.166 8 m3/（s·km2）。

（2）計(jì)算綜合設(shè)計(jì)排澇模數(shù)qp。

qp=（qdAd+qwAw）/（Ad+Aw）

式中Ad——山地面積，取0.2 km2；

Aw——水田面積，取0.1 km2。

經(jīng)計(jì)算，qp=0.093 m3/（s.km2）。

（3）計(jì)算排澇泵站的設(shè)計(jì)流量Q。

Q=Aqp

式中A——排澇區(qū)面積，取0.3 km2；

經(jīng)計(jì)算，Q=0.029 m3/s=105 m3/h。

3.2揚(yáng)程計(jì)算

雙沖排澇泵站采用一體式提升裝置和潛水泵，只有小型埋地集水箱，未設(shè)進(jìn)水池，會(huì)造成泵站實(shí)際揚(yáng)程較其它泵站要略大一些。一是當(dāng)水泵工作時(shí)，集水箱內(nèi)的流速較大，泵站實(shí)際揚(yáng)程增大。二是采用埋地集水箱，進(jìn)口水位比進(jìn)水池低，也增大了揚(yáng)程。經(jīng)計(jì)算，雙沖排澇泵站的進(jìn)、出水口高差Hst=21 m，管道沿程水頭損失為hg=1.6 m，管道局部水頭損失為hg`=0.3 m，集水箱（進(jìn)水池）內(nèi)水頭損失hc=0.2 m，泵站總揚(yáng)程為H=Hst+hg+hg`+hc=23.1 m。

3.3水泵及裝置選型

（1）水泵類(lèi)型。排澇區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)植被較好，小部分受開(kāi)發(fā)建設(shè)影響，水土保持設(shè)施不完善，汛期洪水含泥量較高，故選取水泵類(lèi)型為離心式多通道無(wú)阻塞潛污泵。

（2）水泵臺(tái)數(shù)。排澇區(qū)以山地、丘陵為主，排澇過(guò)程中流量變化較大，選取水泵臺(tái)數(shù)為2臺(tái)。

（3）水泵選型及安裝方式。水泵選型需考慮加大流量和加大揚(yáng)程，一般加大流量為設(shè)計(jì)流量的（1.05～1.1）倍，采用1.1倍計(jì)算得出加大流量為57.8 m3/h。加大揚(yáng)程一般為總揚(yáng)程的1.05倍，為24.6 m。查閱潛污泵的綜合型譜圖和水泵效率曲線，在既保證水泵滿(mǎn)足流量和揚(yáng)程的要求，又使水泵在高效范圍內(nèi)運(yùn)行。最終選擇的2臺(tái)潛污泵型號(hào)為DRN 250/2/80 A1DT/50，額定流量75.6 m3/h，揚(yáng)程25 m，配套電機(jī)功率11 kW。水泵安裝方式采用箱體底部耦合裝置安置。

（4）集水箱容積。為節(jié)約造價(jià)，集水箱體積滿(mǎn)足水泵正常運(yùn)行的要求，箱內(nèi)水位變化不能超過(guò)0.5 m/min。根據(jù)廠家提供的集水箱參數(shù)，經(jīng)復(fù)核，最終選擇的箱體型號(hào)為BOX PRO J100D-2520，圓形筒體高2.52 m，直徑2.25 m，容積10 m3，材質(zhì)為增厚的中密度聚乙烯材質(zhì)。

3.4電氣控制系統(tǒng)

（1）2臺(tái)潛污泵互為備用，1用1備互換間隔運(yùn)行；利用水位自動(dòng)啟停泵感應(yīng)器自動(dòng)控制，排澇水量小于75 m3/h（集水箱水深在1.5 m以?xún)?nèi)時(shí)）啟動(dòng)1臺(tái)泵，大于或等于75 m3/h（集水箱水深在1.5 m以上時(shí)）啟動(dòng)2臺(tái)泵。

（2）泵站設(shè)工作狀態(tài)開(kāi)關(guān)，可使水泵處于手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)。

（3）設(shè)水泵故障自投和超水位報(bào)警。

（4）預(yù)留遠(yuǎn)程控制端口，遠(yuǎn)期可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能控制。

4　結(jié)語(yǔ)

一體化提升裝置在雙沖小型排澇泵站工程中投入運(yùn)行半年以來(lái)，歷經(jīng)了幾次暴雨、大暴雨等強(qiáng)降雨過(guò)程，設(shè)備運(yùn)行正常，除澇效果良好，洪澇災(zāi)害得到了有效的控制。一體化提升裝置在婁底經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)水利工程中首次應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)主要有：設(shè)備成套，施工簡(jiǎn)單，工期短；泵站占地少，沒(méi)有地面建筑物；自動(dòng)控制，方便管理；綜合造價(jià)低，節(jié)約投資。缺點(diǎn)是配套水泵流量較小，只適用于小微型排澇、排漬泵站。特殊情況下，也可以將多個(gè)一體化提升裝置串聯(lián)在一起來(lái)提高排水能力，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。所以，在建設(shè)此類(lèi)泵站時(shí)，需重點(diǎn)考慮排澇流量、揚(yáng)程、水泵選型、控制系統(tǒng)和投資規(guī)模等因素，以免出現(xiàn)排澇能力不足或浪費(fèi)投資等現(xiàn)象。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB50265-2010）.泵站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.

[2]丘傳忻.取水輸水建筑物叢書(shū).泵站[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[3]鄧國(guó)清，鄧飛雄.水電工程實(shí)用手冊(cè)[M].湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[4]王錫贊.農(nóng)田水利學(xué)[M].北京：水利電力出版社，1992.

聶小輝（1980-），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事水利和市政工程建設(shè)管理工作，手機(jī)：13973829967。

（2016-02-24）