小型排澇泵站區(qū)域化設計探討

楊雪林 鄧金榮 王忠海

【摘要】針對小型排澇泵站揚程低、年運行時間短、分布點廣、區(qū)域內數量多的特點，探討在同一排澇區(qū)域內小型規(guī)模泵站集中設計的可行性，對泵房及進出水流道進行優(yōu)化設計，并對整個區(qū)域內的泵站輔助系統(tǒng)進行統(tǒng)一優(yōu)化配置。

【關鍵詞】小型泵站；區(qū)域化；設計

1.前言

近年來，隨著全球氣溫變暖，暴雨、臺風等極端天氣的出現越來越頻繁；由于我國城市化速度較快，綠地面積不斷縮小，導致匯流時間大幅縮短；加上排水管網設計標準偏低，排水不暢；低洼地區(qū)內澇災害頻發(fā)，對人們的生命財產安全構成了嚴重的威脅。為此，我國很多城市和地區(qū)興建了排澇泵站，效果顯著。

2.小型排澇站特點及現狀

排澇泵站的設計揚程普遍較低，按流量規(guī)模可分為大、中和小型泵站。其中，小型排澇泵站的總流量在10m3/s以下，但其數量多，分布點廣，年運行時間較短，連續(xù)運行時間一般在幾天到一周左右，年累計運行時間一般不超過一個月。

目前，已建的小型排澇泵站缺乏統(tǒng)籌設計，同一排澇區(qū)域內往往存在立式軸流泵、潛水軸流泵、潛水貫流泵等多種泵型及泵站結構型式，每種泵型的運行、管理和維護方式各不相同，給區(qū)域管理工作帶了一定的困擾。區(qū)域管理人員中往往存在大量年齡偏大、文化水平偏低的臨時兼職人員，日常的維護和保養(yǎng)工作不到位，當汛期來臨時，泵站往往不能充分發(fā)揮排澇功能。

3.區(qū)域化設計

3.1 泵型選擇

立式軸流泵是國內外廣泛使用的泵型，有成熟的設計、制造和運行、管理經驗。電機布置在地面上，運行維護方便，安全可靠。立式軸流泵一般需要設置地面泵房。

立式潛水軸流泵也是一種成熟的泵型，在國外和國內被廣泛使用，也有成熟的設計、制造和運行、管理經驗。該泵型可不設地面泵房。

對于排澇泵站而言，上述兩種水泵均屬于成熟可靠的泵型，且水力性能基本一致。下面對上述兩種泵型進行詳細的技術分析：

a.安裝

立式軸流泵組的安裝質量將直接影響水泵的安全運行，安裝步驟是水泵后電機，先固定部分后轉動部分的順序進行（拆除過程與安裝過程相反）。安裝前要嚴格按照所設計的安裝高程定出高程控制點，并放置水泵的縱、橫軸線；安裝過程需嚴格控制泵軸和電機軸的同心度、垂直度，葉輪間隙以及軸瓦與軸頸處的間隙等。泵組安裝過程復雜，安裝時間較長。

立式潛水軸流泵電機與水泵構成一體，現場安裝方便、快捷。小型潛水軸流泵多采用井筒式安裝，即潛水泵依靠自重落在座環(huán)上，安裝時只需將水泵吊入井筒就位即可，檢修時將泵組整體吊出。安裝過程中無同心、水平及高程調整等步驟。泵組安裝過程簡單，安裝時間短。

b.運行管理

立式軸流泵啟動前，主軸密封處需先進行充水潤滑；運行過程中，電機也可能需要提供冷卻水。小型泵站往往沒有專門的自來水接入，需要協(xié)調市政部門專門提供自來水管路，若水壓不夠，還需在管路上設置增壓泵。

潛水軸流泵水流從電機四周經過，冷卻條件好，無需外接冷卻（潤滑）水。非汛期可將泵組整體吊出，放置在區(qū)域管理單位的倉庫內，并進行基本的維護，汛期再將泵組投入流道，可在一定程度上避免水質對泵組的腐蝕。

c.密封要求

立式軸流泵電機安裝在地面上，無特殊的密封要求。

立式潛水軸流泵的電機在流道內，必須有可靠的密封部件。目前，國產潛水軸流泵多采用兩道以上的機械密封，使電機與水密封隔離，并在機械密封之間設集水腔，集水腔內設漏水報警裝置，可有效的對潛水電機進行保護。

綜上所述，在區(qū)域管理單位許可的前提下，建議小型排澇泵站采用潛水軸流泵。

3.2泵站設計

a.泵房設計

隨著生活水平的不斷改善，人們對環(huán)境景觀的要求也越來越高，泵房的建筑方案已經成為設計的難點之一，既要滿足泵站的功能性需求，又要與周邊的建筑風格、環(huán)境景觀相統(tǒng)一。

為簡化設計，建議區(qū)域內小型潛水軸流泵站可不設計地面廠房，泵室上部采用輕質蓋板或陽光棚，該布置方式可大幅度減小土建施工費用及施工周期，基本不會對泵站所在位置的環(huán)境風貌造成破壞。

b.進出水流道及斷流方式

大中型立式泵多采用肘型、鐘型和簸箕型流道進水，水流條件好，但進水流道型線復雜、開挖深度大；小型立式泵可采用開敞式進水、水泵喇叭管吸水方式，以簡化進水流道型式，減少土建開挖量。出水流道采用直管出水的方式，設拍門配合斷流。

水泵出水管出口底高程可設計在出水側常水位以上，常水位停機狀態(tài)下，泵站外河水不會滲漏或倒流至內河。此布置方式可以取消進水側工作閘門，進水側僅設置檢修門槽。出水池底板高程可設計在外河常水位附近，泵組和拍門僅考慮在非汛期進行檢修，因此，出水側檢修閘門也可以取消。

該布置方式的優(yōu)點是簡化了泵房設計，減少了土建和閘門的投資。缺點是當出水側水位較低時，水泵揚程將被抬高，泵組軸功率增大，耗電量將有所增加，但考慮到小型排澇站軸功率較小，且年累計運行時間較短，能耗的增加較為有限。故小型排澇泵站采用該流道型式是合理的。

c.輔助系統(tǒng)配置

小型潛水軸流泵站的輔助系統(tǒng)主要是檢修排水系統(tǒng)和起重設備。由于泵站不設置地面廠房，無法采用傳統(tǒng)的橋式起重機或電動葫蘆起吊。以往的設計中，設計人員往往不專門配置起吊設備，或建議運行人員采用汽車吊。事實上，汽車吊的租賃價格較高，而且可能會受到泵站所在位置道路交通條件的影響，無法到達泵站現場。

泵站進行區(qū)域化設計，建議采用移動式龍門架+手拉葫蘆的起吊方式，該起吊方式不受地形和道路條件的限制，操作方便，運行人員經過簡單培訓即可輕松完成操作。

區(qū)域泵站的檢修排水系統(tǒng)可采用移動式潛水排污泵（帶軟管），整個區(qū)域內共用若干臺檢修泵，檢修泵平時可放在倉庫，需要時由運行管理人員帶到現場排水。

4.結語

綜上所述，同一排澇區(qū)域內的小型泵站，可統(tǒng)一采用潛水軸流泵，并簡化泵房設計和輔助系統(tǒng)，優(yōu)化泵站進出水流道，達到節(jié)約投資，方便管理的目的。

參考文獻：

[1]劉應瑞.淺談防洪堤以及排澇泵站管理[J].建筑與裝飾，2017年3月：283～284.

[2]秦世兵，陳明明，張璐.小型水利工程區(qū)域化集中管理模式[J].河南水利與南水北調，2016（3）：10～11.