韓 曄

（深圳市西倫土木結(jié)構(gòu)有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310024）

雙向貫流泵站在大浦河支流溝通工程中的應(yīng)用

韓 曄

（深圳市西倫土木結(jié)構(gòu)有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310024）

雙向泵站由于同時(shí)具有引水、排澇的功能，在城市水體環(huán)境整治中越來越多地得到應(yīng)用。通過對(duì)各種類型的雙向泵站的比較，選用適合平原河網(wǎng)地區(qū)城市河道的雙向貫流泵于杭州市蕭山區(qū)大浦河支流溝通工程中，并對(duì)該工程的總體布局、工程結(jié)構(gòu)布置、運(yùn)行控制等方面進(jìn)行了介紹。

引排水；雙向貫流泵；水系溝通

1 項(xiàng)目概況

杭州市蕭山區(qū)大浦河屬于城市次要河道，是城市東西走向的一條重要河道，東起官河，西至墩里吳河，長(zhǎng)約4 300 m，其中銀河小區(qū)東支流到金惠路成為斷頭河，該段成為盲腸段，水體環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響了周邊居民的生活生產(chǎn)以及城市區(qū)塊的功能定位和品質(zhì)提升。

按照民生為本、民享為先的理念，區(qū)級(jí)有關(guān)部門要加大投入，著力改善城市河道的水環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)“水清、流暢、岸綠、景美”水環(huán)境的目標(biāo)，實(shí)施大浦河支流溝通工程。工程主要任務(wù)為向北溝通此段斷頭河，與北塘河連接，并結(jié)合建設(shè)引配水閘站，以加強(qiáng)城市引配水功能，加強(qiáng)城市排洪防澇作用，改善區(qū)域水環(huán)境，并帶動(dòng)河道周圍的景觀建設(shè)。

大浦河支流溝通后，在支流與北塘河交匯處設(shè)置一引排水雙向泵站。泵站能通過該通道，排出內(nèi)河區(qū)域澇水至外河，從而進(jìn)一步保證城市區(qū)域的排澇安全；同時(shí)，該泵站兼具引水功能，從外河（北塘河）引水，加快內(nèi)外河水體的流動(dòng)和交換、改善內(nèi)河水質(zhì)。

城市用地的稀缺性、與周邊相關(guān)構(gòu)筑物的協(xié)調(diào)性對(duì)該泵站的布置、選型等提出了較高的要求。

2 泵站型式選擇

城市河道雙向泵站兼顧從外河引水，并排出內(nèi)河澇水的功能。該類型泵站有著大流量、低揚(yáng)程、引水頻率高等特點(diǎn)，同時(shí)工程建設(shè)上還應(yīng)考慮周邊城市用地、景觀設(shè)計(jì)等要求。

從泵站設(shè)置形式考慮，雙向引排水泵站可分為單泵單向型和單泵雙向型。

（1）單泵單向型：每臺(tái)泵組只承擔(dān)1個(gè)功能（引水或者排澇），控制運(yùn)行簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是機(jī)組臺(tái)數(shù)、泵站占地和機(jī)電土建費(fèi)用也相應(yīng)增加。

（2）單泵雙向型：泵站中每臺(tái)泵組同時(shí)承擔(dān)2個(gè)功能（引水和排澇），1個(gè)進(jìn)水口，通過出水口的控制閘（閥）來調(diào)整出水方向以實(shí)現(xiàn)雙向的功能。泵站占地相對(duì)減少，但相應(yīng)增加了進(jìn)水口控制系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行管理人員的要求較高。綜合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有城市河道雙向泵站工程，有開敞式立式軸流泵的雙出口流道型[1-2]、軸流泵雙出口管道型[3-4]和雙向貫流泵型[5-7]等。

開敞式軸流泵的雙出口流道型主要應(yīng)用于平原城市內(nèi)河與城市外圍外河，如浙江杭嘉湖、江蘇平原、珠三角地區(qū)的大中型城市的引水和排澇。這些城市河網(wǎng)密集，引水流量、排澇流量都很大，揚(yáng)程很低。開敞式雙向泵站剖面見圖1。該型式泵站站身高度大、控制閘門多（運(yùn)行管理復(fù)雜）、開挖深度大、工程造價(jià)高，且不利于閘站結(jié)合布置，適用于外江為較大規(guī)模江河的城市泵站。

軸流泵雙出口管道型泵站為原常規(guī)立式軸流泵或潛水軸流泵的改進(jìn)型，通過增加一反方向出水管道，并相應(yīng)增加進(jìn)出口控制閘門和閥門進(jìn)行操作管理以實(shí)現(xiàn)雙向功能。雙出口管道型雙向泵站剖面見圖2。該型泵站總體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、站身高度低、泵體檢修方便，只是相應(yīng)增加了出口蝶閥和控制閘門，相應(yīng)增加了控制難度，適用于城市河道的引排水。

貫流泵型經(jīng)過近十幾年的應(yīng)用發(fā)展，技術(shù)逐漸成熟可靠。貫流泵由于是直線型流道，減少了立式泵的水流轉(zhuǎn)彎及跌落產(chǎn)生的水頭損失，具有水力特性好、裝置效率高、水泵結(jié)構(gòu)尺寸小、水泵井及泵房的工程量小，工程投資省，且易于觀察、便于管理等優(yōu)點(diǎn)，有時(shí)上部建筑物可以不要。但也存在著檢修不便、電機(jī)井通風(fēng)不良、效率相對(duì)偏低等問題。

圖1 開敞式雙向泵站剖面圖

圖2 雙出口管道型雙向泵站剖面圖

該型泵有“S”型葉片、水泵調(diào)頭反轉(zhuǎn)、葉片旋轉(zhuǎn)180°三種型式，其中將葉片設(shè)計(jì)成“S”型，通過電機(jī)的正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)水泵雙向抽水的要求是最為合適的。近幾年在蘇州青龍橋河樞紐、上海楊樹浦港閘泵工程、上海國(guó)際汽車城水利工程等中得到了成功應(yīng)用。

通過對(duì)現(xiàn)有各類型雙向泵站的綜合比較，以及工程區(qū)周邊地塊的規(guī)劃要求，本工程擬選用結(jié)構(gòu)緊湊、上部通透、易于周圍景觀協(xié)調(diào)的雙向貫流泵型式。

3 工程設(shè)計(jì)

大浦河泵站的排澇規(guī)模為6.0 m3/s，引配水規(guī)模為2.8 m3/s（運(yùn)行時(shí)間根據(jù)河道水質(zhì)實(shí)際情況確定）。泵站選用3臺(tái)900QGLS-130雙向潛水貫流泵。單機(jī)正、反向設(shè)計(jì)流量均為2.0 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程2.80 m，配套電機(jī)功率為132 kW，正反向設(shè)計(jì)工況點(diǎn)效率分別為69.1%和67.1%。

泵站運(yùn)行工況：當(dāng)內(nèi)澇期，城市內(nèi)部區(qū)域澇水無法外排，此時(shí)關(guān)閉泵站側(cè)的水閘，通過泵站進(jìn)行強(qiáng)排內(nèi)澇水至外河北塘河；當(dāng)枯水期或者內(nèi)河水體惡化時(shí)，通過泵站引入北塘河（源水來至錢塘江引水）的活水至內(nèi)河，促進(jìn)水體改善。

泵站主體部分順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)15.50 m，垂直水流方向?qū)?4.30 m。泵房采用地下室結(jié)構(gòu)，使噪音不擴(kuò)散至周邊的居住區(qū)，泵房?jī)?nèi)設(shè)置3臺(tái)雙向潛水貫流泵，中心間距3.00 m，泵室內(nèi)凈尺寸為12.10 m×5.60 m。泵室底板頂高程為0.72 m，水泵中心線高程為1.90 m。

為使內(nèi)外河區(qū)塊整體通透，泵站上部不設(shè)管理房。上部亦不設(shè)置固定的起吊裝置，采用汽車吊車對(duì)水泵以及相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行安裝和日常的維修保養(yǎng)。泵房6.50 m高程設(shè)置吊物孔，方便水泵安裝和檢修。在泵室內(nèi)中部3.70 m高程設(shè)寬1.20 m 的操作通道，通道平臺(tái)設(shè)3座鋼梯下至泵室底部。

泵站順?biāo)鞣较颍▋?nèi)河至外河）依次布置漿砌塊石護(hù)底、鋼筋混凝土消力池、攔污柵、檢修閘門、主泵室以及出口側(cè)的檢修閘門、攔污柵、鋼筋混凝土消力池和出口側(cè)漿砌塊石護(hù)底。為增加水泵運(yùn)行的安全性，在進(jìn)出口處的消力池端部增設(shè)1道攔污柵封閉。泵站平面布置見圖3，縱剖面見圖4。

圖3 泵站平面布置圖

圖4 泵站縱剖面圖

進(jìn)、出口側(cè)的檢修鋼閘門（亦兼做工作閘門主要作用是滿足水泵啟動(dòng)時(shí)從停機(jī)狀態(tài)到水泵電機(jī)為額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)時(shí)控制流量的要求以及可以在停機(jī)時(shí)快速動(dòng)水關(guān)閉截?cái)嗨?。另外同時(shí)關(guān)閉時(shí)還可以保證水泵機(jī)組的檢修。

檢修閘門通過10 t的手電兩用螺桿啟閉機(jī)啟閉。進(jìn)出水口的閘門根據(jù)運(yùn)行工況進(jìn)行開啟或者關(guān)閉。進(jìn)水側(cè)閘門平時(shí)開啟，出口側(cè)閘門平時(shí)關(guān)閉。出口側(cè)閘門啟閉機(jī)的控制與水泵運(yùn)行進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，以便水泵安全穩(wěn)定的出水。

考慮泵站雙向抽排，在泵站前后側(cè)都銜接1段20.00 m長(zhǎng)鋼筋混凝土懸臂式擋墻，以降低泵站出水水流對(duì)底部及兩側(cè)翼墻、橋墩的沖刷，與北塘河銜接處拋塊石護(hù)底。然后與現(xiàn)有北塘河護(hù)岸和新開支流新建護(hù)岸過渡銜接。

泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由泵組LCU、閘門LCU和集中控制層構(gòu)成。控制方式為計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，就地手動(dòng)控制為輔?，F(xiàn)地單元LCU擁有最高控制等級(jí)，備有簡(jiǎn)單的常規(guī)電氣二次控制回路。水泵采用軟啟動(dòng)方式，螺桿啟閉機(jī)采用全壓?jiǎn)?dòng)方式。

工程自2014年底完工至今安全運(yùn)行，對(duì)區(qū)域水系的防洪排澇、水環(huán)境改善發(fā)揮了重要的作用。

4 結(jié) 語本工程選擇雙向潛水貫流泵機(jī)組的布置型式，具有占地小，上部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程施工、設(shè)備安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。建成后將滿足工程水系溝通的目的，促進(jìn)該區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展。隨著人們對(duì)城市水系排澇能力、水環(huán)境要求的不斷提高，雙向貫流泵必將得到更廣泛的應(yīng)用。

[1] 戴立明.雙向流道泵站的特點(diǎn)分析[J].江蘇水利，1999(7)：33 - 34.

[2] 關(guān)醒凡，商明華，謝衛(wèi)東，等.望虞河雙向開敞式軸流泵裝置模型試驗(yàn)研究[J].水泵技術(shù)，2010(2)：8 - 10.

[3] 趙政，盧智靈，陸衛(wèi)安，等.雙向大型立式潛水泵在城市水環(huán)境整治中的應(yīng)用[J].機(jī)械排灌，2005(6)：23 - 25.

[4] 谷瑞新.平原水庫(kù)雙向泵站的結(jié)構(gòu)型式選擇與比較[J].黑龍江水利科技，2013(3)：70 - 71.

[5]樊建苗.雙控拍門研究[J].中國(guó)水運(yùn)(下半月)，2015(8)：132 - 133.

[6] 鄔亦俊，沈裘昌.貫流泵在城市河道引排水泵站的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].給水排水，2005(10)：83 - 86.

[7] 趙井根，趙政，朱麗娟，等.楊樹浦港泵閘工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].水利水電工程設(shè)計(jì)，2006(3)：7 - 10.

[8] 王安利，孫建國(guó).蘇州青龍橋河樞紐雙向貫流式水泵安裝工藝[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2006(3)：41 - 42.

（責(zé)任編輯 姚小槐）

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2016-11-22

韓 曄(1982 - )，女，工程師，大學(xué)本科，主要從事市政給水排水工程設(shè)計(jì)工作。E - mail：454452435@qq.com