雙向貫流泵站在大浦河支流溝通工程中的應用

韓 曄

（深圳市西倫土木結構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用

韓 曄

（深圳市西倫土木結構有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310024）

雙向泵站由于同時具有引水、排澇的功能，在城市水體環(huán)境整治中越來越多地得到應用。通過對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，并對該工程的總體布局、工程結構布置、運行控制等方面進行了介紹。

引排水；雙向貫流泵；水系溝通

1 項目概況

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提升。

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

大浦河支流溝通后，在支流與北塘河交匯處設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，從而進一步保證城市區(qū)域的排澇安全；同時，該泵站兼具引水功能，從外河（北塘河）引水，加快內(nèi)外河水體的流動和交換、改善內(nèi)河水質。

城市用地的稀缺性、與周邊相關構筑物的協(xié)調(diào)性對該泵站的布置、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、低揚程、引水頻率高等特點，同時工程建設上還應考慮周邊城市用地、景觀設計等要求。

從泵站設置形式考慮，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：每臺泵組只承擔1個功能（引水或者排澇），控制運行簡單。缺點是機組臺數(shù)、泵站占地和機電土建費用也相應增加。

（2）單泵雙向型：泵站中每臺泵組同時承擔2個功能（引水和排澇），1個進水口，通過出水口的控制閘（閥）來調(diào)整出水方向以實現(xiàn)雙向的功能。泵站占地相對減少，但相應增加了進水口控制系統(tǒng)，對運行管理人員的要求較高。綜合國內(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（運行管理復雜）、開挖深度大、工程造價高，且不利于閘站結合布置，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型，通過增加一反方向出水管道，并相應增加進出口控制閘門和閥門進行操作管理以實現(xiàn)雙向功能。雙出口管道型雙向泵站剖面見圖2。該型泵站總體結構較為簡單、站身高度低、泵體檢修方便，只是相應增加了出口蝶閥和控制閘門，相應增加了控制難度，適用于城市河道的引排水。

貫流泵型經(jīng)過近十幾年的應用發(fā)展，技術逐漸成熟可靠。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、水泵結構尺寸小、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，有時上部建筑物可以不要。但也存在著檢修不便、電機井通風不良、效率相對偏低等問題。

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、葉片旋轉180°三種型式，其中將葉片設計成“S”型，通過電機的正反向運轉，實現(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、上海國際汽車城水利工程等中得到了成功應用。

通過對現(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，本工程擬選用結構緊湊、上部通透、易于周圍景觀協(xié)調(diào)的雙向貫流泵型式。

3 工程設計

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（運行時間根據(jù)河道水質實際情況確定）。泵站選用3臺900QGLS-130雙向潛水貫流泵。單機正、反向設計流量均為2.0 m3/s，設計揚程2.80 m，配套電機功率為132 kW，正反向設計工況點效率分別為69.1%和67.1%。

泵站運行工況：當內(nèi)澇期，城市內(nèi)部區(qū)域澇水無法外排，此時關閉泵站側的水閘，通過泵站進行強排內(nèi)澇水至外河北塘河；當枯水期或者內(nèi)河水體惡化時，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，促進水體改善。

泵站主體部分順水流方向長15.50 m，垂直水流方向寬14.30 m。泵房采用地下室結構，使噪音不擴散至周邊的居住區(qū)，泵房內(nèi)設置3臺雙向潛水貫流泵，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，泵站上部不設管理房。上部亦不設置固定的起吊裝置，采用汽車吊車對水泵以及相關構件進行安裝和日常的維修保養(yǎng)。泵房6.50 m高程設置吊物孔，方便水泵安裝和檢修。在泵室內(nèi)中部3.70 m高程設寬1.20 m 的操作通道，通道平臺設3座鋼梯下至泵室底部。

泵站順水流方向（內(nèi)河至外河）依次布置漿砌塊石護底、鋼筋混凝土消力池、攔污柵、檢修閘門、主泵室以及出口側的檢修閘門、攔污柵、鋼筋混凝土消力池和出口側漿砌塊石護底。為增加水泵運行的安全性，在進出口處的消力池端部增設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、出口側的檢修鋼閘門（亦兼做工作閘門主要作用是滿足水泵啟動時從停機狀態(tài)到水泵電機為額定轉速狀態(tài)時控制流量的要求以及可以在停機時快速動水關閉截斷水流。另外同時關閉時還可以保證水泵機組的檢修。

檢修閘門通過10 t的手電兩用螺桿啟閉機啟閉。進出水口的閘門根據(jù)運行工況進行開啟或者關閉。進水側閘門平時開啟，出口側閘門平時關閉。出口側閘門啟閉機的控制與水泵運行進行聯(lián)動，以便水泵安全穩(wěn)定的出水。

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

泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)由泵組LCU、閘門LCU和集中控制層構成。控制方式為計算機監(jiān)控為主，就地手動控制為輔。現(xiàn)地單元LCU擁有最高控制等級，備有簡單的常規(guī)電氣二次控制回路。水泵采用軟啟動方式，螺桿啟閉機采用全壓啟動方式。

工程自2014年底完工至今安全運行，對區(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 語本工程選擇雙向潛水貫流泵機組的布置型式，具有占地小，上部結構簡單，工程施工、設備安裝簡便等優(yōu)點。建成后將滿足工程水系溝通的目的，促進該區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展。隨著人們對城市水系排澇能力、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用。

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

[2] 關醒凡，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研究[J].水泵技術，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)境整治中的應用[J].機械排灌，2005(6)：23 - 25.

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

[5]樊建苗.雙控拍門研究[J].中國水運(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計應用[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計特點[J].水利水電工程設計，2006(3)：7 - 10.

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

（責任編輯 姚小槐）

TV74

B

1008 - 701X(2017)03 - 0047 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.03.014

2016-11-22

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