小型排灌結(jié)合泵站新型結(jié)構(gòu)型式的應(yīng)用

姚建忠 姜建波

（1.金湖縣城區(qū)河道管理所，江蘇淮安 211600；2.淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇淮安 223005）

1 簡(jiǎn)述

淮安市白馬湖寶應(yīng)湖洼地治理、大中型灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程中，常有灌溉渠道和排澇河道水系區(qū)分不明顯，導(dǎo)致泵站功能多樣化，使泵站同時(shí)具備引水灌溉、自排、提水灌溉及抽水排澇多項(xiàng)功能。筆者根據(jù)此類型泵站功能特點(diǎn)，提出三種新型結(jié)構(gòu)布置型式：①出水池與自排洞雙層布置，水泵采用單向出水普通立式軸流泵；②自排洞與泵站進(jìn)出水池并排布置，水泵采用單向出水普通立式軸流泵；③自排洞與泵站出水池分上、下層布置，水泵采用可控制雙向出水立式軸流泵。并通過(guò)對(duì)三種結(jié)構(gòu)型式的闡述，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

2 泵站新型結(jié)構(gòu)布置型式

2.1 出水池、自排洞雙層布置

如圖1所示，在出水池下設(shè)自排洞，形成出水池與自排洞雙層布置的結(jié)構(gòu)型式，自排洞既作為排水洞，也作為引水洞，自排洞底板和泵室底板在同一高程上，整體澆筑，分別在自排洞出口設(shè)閘門1、進(jìn)水池進(jìn)口設(shè)閘門2、出水池正向出水方向設(shè)閘門4、出水池側(cè)向設(shè)閘門3。這種型式具有自排、自灌、抽排、抽灌相結(jié)合的功能。當(dāng)內(nèi)河水位高于外河水位，滿足自排條件時(shí)，打開閘門1和2，利用自排洞排澇；當(dāng)外河水位高于內(nèi)河水位，需要自灌時(shí)，打開閘門1和2，使水流經(jīng)泵室自流灌溉；當(dāng)外河水位高于內(nèi)河水位，無(wú)法自排，需要抽排時(shí)，打開閘門2和4，關(guān)閉閘門1和3，開機(jī)排澇；當(dāng)內(nèi)河水位高于外河水位，且內(nèi)河需要補(bǔ)水灌溉時(shí)，打開閘門1和3，關(guān)閉閘門2和4，開機(jī)補(bǔ)水。

2.2 自排洞與泵站并排布置

如圖2所示，自排洞與泵站并排布置，整體澆筑，水泵正向進(jìn)水后，經(jīng)墩墻側(cè)向出水至自排洞室，泵室和洞室上下游各設(shè)一道工作閘門，形成“一站四閘”的型式。這種型式具有自排、自灌、抽排、抽灌相結(jié)合的功能。當(dāng)內(nèi)河水位高于外河水位，滿足自排條件時(shí)，打開閘門3和4，利用自排洞排澇；當(dāng)外河水位高于內(nèi)河水位，需要自灌時(shí)，打開閘門1和2，使水流經(jīng)泵室自流灌溉；當(dāng)外河水位高于內(nèi)河水位，需要抽排時(shí)，打開閘門1和3，關(guān)閉閘門2和4，開機(jī)排澇；當(dāng)內(nèi)河水位高于外河水位，且內(nèi)河需要補(bǔ)水灌溉時(shí)，打開閘門2和4，關(guān)閉閘門1和3，開機(jī)補(bǔ)水。

圖1 出水池、自排洞雙層布置示意圖

圖2 自排洞與泵站并排布置示意圖

2.3 自排洞與泵站上、下層布置

如圖3所示，自排洞與泵站上、下層布置，站房下層既是進(jìn)水池，又可作為引水或排水的涵洞，上層為出水池，進(jìn)水和出水都為雙向。下層涵洞兩端各設(shè)一道工作閘門，結(jié)合雙向出水軸流泵的工作閘閥，形成立面“X”形流道的型式。這種型式同樣具有自排、抽排、自灌、抽灌相結(jié)合的功能。當(dāng)內(nèi)河水位高于外河水位時(shí)，可以打開閘門1和2，內(nèi)河水則可自流排入外河；若外河水位較高不能自排，則關(guān)閉閘門2和閘閥1，打開閘門1和閘閥2，可抽排入外河。灌溉時(shí)，若外河水位較高，可開閘門1和2，自引外河水灌溉；若外河水位較低，則關(guān)閉閘門1和閘閥2，打開閘門2和閘閥1，進(jìn)行提水灌溉。

3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

圖3 自排洞與泵站上、下層布置示意圖

傳統(tǒng)排灌樞紐是將水閘和泵站分開布置，以便上下游水流平順銜接，但傳統(tǒng)布置型式布置疏散，占地面積大，管理不夠集中方便。筆者所提出的三種新型結(jié)構(gòu)型式與傳統(tǒng)分建型式相比，具有占地面積小、工程投資省、方便運(yùn)營(yíng)和管理等優(yōu)點(diǎn)。但這三種布置型式也存在一定缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)型式①（出水池、自排洞雙層布置）：首先，結(jié)構(gòu)底板比較狹長(zhǎng)，4臺(tái)啟閉機(jī)操作平臺(tái)小，其次，泵站在抽灌時(shí)，水流從外河通過(guò)涵洞進(jìn)入泵室，進(jìn)水流態(tài)差，同時(shí)，側(cè)向出水易產(chǎn)生回流，出水涵洞底板較高，出水時(shí)形成跌水，對(duì)出口處形成沖刷，需采取一定的消能防沖措施。結(jié)構(gòu)型式②（自排洞與泵站并排布置）：泵站在抽排和抽灌情況下，泵站側(cè)向出水，造成閘下單側(cè)泄流，會(huì)在泵站上下游產(chǎn)生強(qiáng)烈的回流和偏流，不僅增加了消能防沖設(shè)施的負(fù)擔(dān)，而且對(duì)整個(gè)站身安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。結(jié)構(gòu)型式③（自排洞與泵站上、下層布置）：占地面積小，土建工程量大幅減少，水泵價(jià)格略有增加，整體工程投資省。且在各種工況下，泵站均為正向進(jìn)出水，從而克服了結(jié)構(gòu)型式②上下游流態(tài)復(fù)雜的缺點(diǎn)。但這種型式通常泵站效率較低，阻力損失較大，在進(jìn)水池內(nèi)易產(chǎn)生渦帶，導(dǎo)致水泵及站房振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可能危及機(jī)組和站身安全。

4 結(jié)語(yǔ)

洼地治理、灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程中此類型排灌結(jié)合泵站一般均為?。?）、（2）型泵站。筆者提出的三種新型結(jié)構(gòu)布置型式的一些缺點(diǎn)，諸如站身上下游消能防沖設(shè)施的負(fù)擔(dān)、流態(tài)差以及站身安全影響等問(wèn)題，對(duì)于小型泵站來(lái)說(shuō)，可以考慮增設(shè)上下游消能防沖設(shè)施、調(diào)整上下游連接段布置、增加站身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等措施予以克服。

目前，在淮安市洼地治理、灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程中已陸續(xù)有多座泵站采用這三種新型結(jié)構(gòu)型式。工程占地面積小，減少了實(shí)施過(guò)程中征地拆遷矛盾，社會(huì)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)小；總體工程量小，投資低，施工期大幅縮短，可及早投入生產(chǎn)運(yùn)用；工程實(shí)際運(yùn)行后，運(yùn)行管理方便，通過(guò)閘門調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)排灌多功能。