劉欣桐，潘孝兵

（安徽水安建設(shè)集團(tuán)股份有限公司綜合設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230009）

現(xiàn)階段水利工程不僅要解決防洪、灌溉、供水等問題，也面臨著嚴(yán)峻的水生態(tài)環(huán)境問題。隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，在城鄉(xiāng)“水清岸綠、魚蝦洄游、環(huán)境優(yōu)美”的建設(shè)步伐下，城鄉(xiāng)河湖治理需要兼顧防洪、排澇、灌溉、引水、改善水環(huán)境等功能。在泵站樞紐設(shè)計(jì)中，人們對功能及景觀方面也有了更高層次的要求，而水機(jī)設(shè)備的選型及布置設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，決定著其綜合效益是否能得到充分發(fā)揮。

1 工程規(guī)劃參數(shù)

斗溝排澇站工程位于安徽省臨泉縣泉河右堤與高鐵排澇溝交匯處，新建斗溝站具有抽排、自排及引水功能，設(shè)計(jì)抽排流量為36.0m3/s，設(shè)計(jì)自排流量為40.0m3/s。為避免站身直接防洪，選用堤后式泵房布置。

2 水泵機(jī)組選型

2.1 泵型選擇

該站設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為2.64m，凈揚(yáng)程運(yùn)行范圍為0～4.0m，適宜選用的水泵類型為軸流泵。根據(jù)軸流泵的結(jié)構(gòu)形式，其可分為常規(guī)軸流泵和潛水軸流泵。在技術(shù)上，此兩種泵的性能參數(shù)基本相同。潛水軸流泵安裝形式主要有立式安裝、臥式安裝（貫流式）、斜式安裝3種。其中斜式泵，相對而言可靠性不高，已經(jīng)很少使用。貫流式主要有潛水貫流、燈泡貫流、豎井貫流、全貫流等幾種形式。由于國內(nèi)應(yīng)用較少，運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)較為缺乏，因此該站亦不推薦使用。

立式軸流泵有技術(shù)相對成熟、維修方便、設(shè)備造價相對較低等優(yōu)點(diǎn)，但泵站噪聲和布置都對周圍環(huán)境有一定影響。潛水軸流泵雖然需返廠維修，水泵效率略低于立式軸流泵，但該泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝快捷方便、無須修建上部廠房、運(yùn)行起來對周圍環(huán)境影響較小等特點(diǎn)，特別是城市排澇泵站易于廠區(qū)景觀布置。鑒于該站位于城市規(guī)劃新區(qū)，屬城市排澇泵站，對泵站的環(huán)境及景觀要求較高，因此推薦選用立式潛水軸流泵方案。

2.2 水泵臺數(shù)確定

根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)總排澇流量，考慮到水泵實(shí)際出水能力與理論計(jì)算值可能會有一定的偏差，因此，水泵選型時留有一定余量，按總裝機(jī)流量的5%～10%考慮。由于該站規(guī)劃流量較大，為方便運(yùn)行管理采用大小泵搭配的形式，擬定2種潛水泵方案，方案1采用4臺（大泵）+2臺（小泵），方案2采用6臺（大泵）+1臺（小泵），2種方案進(jìn)行比選，比較情況如表1所示。

表1 機(jī)組臺數(shù)方案比較表

從表1可看出，2個方案的流量、揚(yáng)程等均能滿足規(guī)劃要求，均運(yùn)行在水泵的高效區(qū)。方案性能方面，方案1的大泵1600ZDBX-100J效率較方案2的1400ZDBX-125高3.9%，效率優(yōu)勢明顯，同時泵的nD值較低,水泵抗侵蝕性能較好。綜上所述，選擇方案1即4臺1600ZDBX-100J型潛水軸流泵加2臺1000ZDB-125型潛水軸流泵。

3 閘站布置形式比選

斗溝排澇站布置原則：（1）根據(jù)站址地形條件，優(yōu)化前池進(jìn)水池的布置，改善泵站進(jìn)出水流態(tài)，減少揚(yáng)程損失，提高泵站裝置效率；（2）同時具有抽排、自排功能的泵站，一般水位變幅不大，揚(yáng)程不高，盡量采用閘站合建布置形式，即泵站抽排、自排均共用一個穿堤壓力箱涵，以減少排澇出水涵數(shù)量；（3）盡量選用堤后式泵房布置，避免站身直接防洪。泵站的總體布置要做到布置緊湊、施工便利、少占耕地、運(yùn)行管理方便。

根據(jù)閘站規(guī)模、任務(wù)及進(jìn)出水條件，泵房選用堤后式布置，在選擇立式潛水軸流泵的前提下，可供選擇的閘站布置形式主要有3種方案。方案1：水閘與泵站并列分開布置。自排閘與泵站分開建設(shè)，各自設(shè)計(jì)獨(dú)立的進(jìn)、出水流道及穿堤箱涵，鑒于斗溝站以機(jī)排為主，泵站采用正向進(jìn)水、正向出水。方案2：立面分層布置。立面分層布置即泵站壓力水箱底板下設(shè)一底洞，通過閘門控制自排和抽排工況，泵站布置在水閘的上層，下層為箱涵式水閘，泵站與水閘共用進(jìn)、出水流道。方案3：水閘與泵站并列合建布置。此方案單向流道和雙向流道并行布置，6臺機(jī)組共用一個進(jìn)、出水流道，中間為4臺大機(jī)組，為單向流道，兩側(cè)小機(jī)組為立面分層布置，通過閘門控制可實(shí)現(xiàn)雙向引、排水。

因?yàn)樵撜咀耘帕髁勘缺谜緳C(jī)排流量大，經(jīng)綜合分析認(rèn)為，方案2由于下層水閘為箱涵過流，系孔口出流，過流能力差，同時，水閘泄流經(jīng)過鐘形進(jìn)水流道，水流邊界條件較差，適用于自排過流量較小的泵站。方案1水閘與泵站并列分開建設(shè)，泵站和水閘有單獨(dú)進(jìn)、出水流道，水流條件較好，過流能力有保障。此方案需設(shè)2道進(jìn)出水流道及穿堤箱涵，工程占地和建筑規(guī)模均較大；同時，自排與抽排共設(shè)置4道閘門，運(yùn)行管理不方便。方案3水閘與泵站并列合建，泵站與水閘均為正向進(jìn)水、正向出水，中間4臺大機(jī)組為單向流道，兩端小機(jī)組雙向流道。此種布置形式一方面很大程度上規(guī)避了大、中型泵站閘站合建布置形式產(chǎn)生的水流問題，另一方面通過大小泵結(jié)合布置形式，方便了運(yùn)行管理，開機(jī)快速，不需要等內(nèi)河水位抬高。同時，小機(jī)組采用立面分層布置，通過閘門控制可實(shí)現(xiàn)自排、機(jī)排的切換?？傊桨?（水閘與泵站并列合建布置）總體布置緊湊，相應(yīng)土建工程量小，管理運(yùn)行方便。

4 閘站總體布置形式的選擇及成果

斗溝排澇站工程采用方案3布置形式。具體如下：站身為堤后式，泵室規(guī)模為6孔，共安裝4臺1600ZDBX-100J型和2臺1000ZDB-125型潛水泵，配4臺YQGN990-6（帶減速器）和2臺YQGN740-12電機(jī)。6臺機(jī)組在平面上呈一列式布置，其中4臺1600ZDBX-100J型潛水泵布置在中間，采用肘型進(jìn)水流道，單臺水泵進(jìn)水室凈寬4.6m，墩墻厚1.0m，機(jī)組中心距為5.6m，流道進(jìn)口設(shè)置簡易攔污柵、檢修閘門，出口設(shè)置事故快速閘門和拍門。2臺1000ZDB-125型潛水泵布置在站身兩端，進(jìn)水室高程為26.2m，凈寬4.0m，流道進(jìn)口設(shè)置簡易攔污柵，出口設(shè)置拍門。水泵出水流道中心高程分別為31.35m和31.40m，檢修層高程為35.90m，高出內(nèi)河防洪水位2.3m。站身上部不設(shè)主廠房，水泵、電機(jī)及閘門安裝、檢修采用汽車吊。站身出水側(cè)設(shè)壓力水箱，在平面上呈梯形布置，始端寬31.2m，末端與出水箱涵等寬為8.70m，順?biāo)飨蜷L22.0m，箱內(nèi)設(shè)5個分流墩，分水墩厚0.6m。

5 結(jié)束語

泵站與排水閘結(jié)合的排澇泵站樞紐，樞紐布置時除了滿足泵站抽排的要求，還要考慮可能的自排、自引、抽引等功能需求，以達(dá)到一站多用的目的。

從水閘與泵站合建的角度看，方案2（立面分層布置）水閘與泵站結(jié)合最密切，兩者共用進(jìn)、出水流道，水閘與泵站在平面上重疊，工程占地最小，這種布置形式適合于小型泵站，自排流量較小情況。對于大中型泵站，閘站合建布置形式產(chǎn)生的水流問題需采取必要措施，需通過數(shù)模和水力模型試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

方案3（水閘與泵站并列合建布置），根據(jù)排澇泵站樞紐功能優(yōu)先順序，優(yōu)先保證排澇泵站樞紐的抽排功能要求，保障此種工況的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。通過大小泵結(jié)合，方便運(yùn)行管理，小機(jī)組采用立面分層布置，通過閘門控制可實(shí)現(xiàn)自排、機(jī)排的切換。對于有引水、抽灌任務(wù)的泵站，在壓力水箱上層邊墻設(shè)控制閘，可實(shí)現(xiàn)一站多用的目標(biāo)。此方案總體布置占地小、穿堤工程量少、工程運(yùn)行管理方便，適合絕大多數(shù)抽排流量較大又需要兼顧其他功能的泵站樞紐。

總之，方案1為常規(guī)方案，適用條件較廣；方案2、方案3能減少穿堤工程量，各有特點(diǎn)和適用條件。因排澇閘站往往以機(jī)排為主，因而方案3較方案2在大中型泵站中有著較廣泛的應(yīng)用前景，能夠達(dá)到一站多用的目的。