城市排澇泵站增點(diǎn)擴(kuò)容工程規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

韋乘林

（郎溪縣城市防洪管理處，安徽 宣城 242199）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，城區(qū)防洪排澇體系逐漸暴露出許多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在城市建設(shè)和極端降雨引起下墊面和流域產(chǎn)流特性發(fā)生較大變化，產(chǎn)流量加大，匯流過(guò)程漲落加快，峰現(xiàn)時(shí)刻提前，大流量持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)等，這無(wú)疑加重了城市防洪排澇系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)[1]。城市內(nèi)澇積水和防洪排澇措施能力間的矛盾已尖銳對(duì)立，已受到眾多專家學(xué)者關(guān)注[2～3]。城市老城區(qū)由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，市政基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍不高，設(shè)施老化嚴(yán)重，治澇手段單一。郎溪縣城區(qū)周邊農(nóng)田及溝塘被占用，區(qū)域下墊面條件改變，雨水失去滯蓄和緩沖余地，需機(jī)排的面積加大，且隨著排澇標(biāo)準(zhǔn)的提高，現(xiàn)狀東、西、北三面均建有排澇泵站抽排澇水，但其排澇能力已不能滿足要求，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 研究區(qū)域概況

郎溪縣城現(xiàn)狀除澇體系主要由排澇泵站、自排涵閘、人工渠道、自然溝塘和少量排水管網(wǎng)所組成，是以鐘橋河、內(nèi)隔堤、老郎川河、南北撇洪溝為界的相對(duì)獨(dú)立排澇區(qū)域，總面積約16.04 km2。城西片區(qū)是郎溪縣治澇系統(tǒng)工程的重要組成部分，匯水面積5.78 km2，地勢(shì)東北高、西南低，地面高程11.8 m～15.0 m。該區(qū)澇水由城西泵站和自排閘自排或抽排入老郎川河?，F(xiàn)狀城西排澇站由二處泵房組成，一處安裝4 臺(tái)28ZLB-70水泵，單泵流量1.4 m3/s，配套電機(jī)130 kW，建成于1984 年；另一處安裝2 臺(tái)900ZLB-100 水泵，單泵流量2.7 m3/s，配套電機(jī)250 kW，建成于2002 年。

目前排澇問(wèn)題主要體現(xiàn)在原有的排澇設(shè)施年代久遠(yuǎn)，設(shè)備老化，城西片區(qū)現(xiàn)有的排澇能力不足，且部分不能充分發(fā)揮正常功能，同時(shí)溝塘調(diào)蓄能力降低，防洪排澇管理設(shè)施短缺。因此，需根據(jù)城市建設(shè)發(fā)展情況，結(jié)合現(xiàn)有的排水分區(qū)布置和水系調(diào)整，在排澇格局的基礎(chǔ)上提出系統(tǒng)排澇措施。

城西排澇分區(qū)及現(xiàn)有泵站布置見(jiàn)圖1。

圖1 城西排澇分區(qū)及現(xiàn)有排澇站工程位置圖

2 排澇治理

2.1 治理模式

在保障區(qū)域城排標(biāo)準(zhǔn)的前提下，結(jié)合劃分的排水區(qū)域，堅(jiān)持充分利用地形、地勢(shì)條件，調(diào)整、控制河溝水系，采取優(yōu)先自排的原則，利用自排機(jī)遇減少泵站運(yùn)行費(fèi)用，兼顧經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益；充分利用城西現(xiàn)有站的管理設(shè)施，統(tǒng)籌調(diào)度管理，采取就近新建一處泵站的“增點(diǎn)擴(kuò)容”治理模式。

2.2 站點(diǎn)選址

新建排澇站工程是治澇工程的重要組成部分，是縣城治澇體系補(bǔ)充站點(diǎn)，需與其他泵站尤其與城西站協(xié)同工作，共同承擔(dān)片區(qū)的澇水排放工作。城西排澇站站址秉承就近城西站修建的原則，且二站的型式應(yīng)盡可能與城西站相同或相近，以方便協(xié)調(diào)管理。

2.2.1 站址方案擬定

根據(jù)方案擬定原則和站址處地形、地質(zhì)條件，在現(xiàn)狀城西站泵房東側(cè)選定兩條軸線作為擬建新站的站址軸線進(jìn)行方案比選。

方案一：東側(cè)軸線距34 m 方案

擬建站址軸線距城西站軸線約34 m，軸線與老郎川河堤防軸線正交，泵站站身采用堤后式，依次設(shè)置檢修閘（攔污柵）、前池、泵房、壓力水箱、排澇穿堤涵和出口防洪閘。

方案二，東側(cè)軸線距133 m 方案。

擬建站址軸線距城西站軸線約133 m，軸線與老郎川河堤防軸線正交，泵站站身采用堤后式，依次設(shè)置檢修閘（攔污柵）、前池、泵房、壓力水箱、排澇穿堤涵和出口防洪閘。本方案中需新增場(chǎng)內(nèi)道路100 m。

2.2.2 方案比選

從平面布置，施工條件，工程投資、建設(shè)地質(zhì)條件及調(diào)度運(yùn)行管理方面對(duì)兩方案予以綜合比較，見(jiàn)表1。

表1 站址方案比選

2.2.3 方案選定

由表1 可知兩方案地質(zhì)條件、平面布置相差不大，泵站規(guī)模相當(dāng)，泵房結(jié)構(gòu)基本相同，但方案一進(jìn)水條件、施工條件、地質(zhì)條件和工程投資均較優(yōu)于方案二，同時(shí)方案一與現(xiàn)狀城西站協(xié)調(diào)管理調(diào)度更方便、統(tǒng)一，故本次設(shè)計(jì)新建城西排澇站站址選擇方案一，即新站站址軸線位于城西站東側(cè)約34 m 處，站身軸線與老郎川河堤防軸線正交。

2.3 排澇流量

郎溪縣城西片規(guī)劃排水面積5.78 km2，泵站抽排模數(shù)為3.21 m3/s·km2，則城北片排澇流量為18.56 m3/s，扣除原有城西站裝機(jī)流量5.4 m3/s（考慮保留2 臺(tái)900ZLB-100 水泵），城西排澇站擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)流量為13.16 m3/s，設(shè)計(jì)泵站流確定為13.20 m3/s。

2.4 自排規(guī)模

根據(jù)現(xiàn)狀泵站調(diào)度原則，城西泵站在外水較高的情況下需開(kāi)啟泵站抽排，當(dāng)外水位較低時(shí)采用自排，以減少泵站的運(yùn)行費(fèi)用。自排標(biāo)準(zhǔn)采用非汛期（當(dāng)年10 月1 日～次年4 月30 日）20 年一遇最大一日降雨按平均排除法確定。根據(jù)排頻計(jì)算，非汛期20 年最大1 日降雨77.25 mm，推求得自排流量為5.17 m3/s。

2.5 工程總平面布置

排澇站的總體布置根據(jù)站址的地形、地質(zhì)條件、水流條件、工程性質(zhì)、利用要求和站身型式等因素綜合考慮，盡量做到布置緊湊、運(yùn)行安全，管理方便，美觀協(xié)調(diào)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形，擬建泵站位置位于郎川河凹岸，堤防迎水坡陡立，現(xiàn)狀迎水坡沖刷嚴(yán)重，為保證河勢(shì)穩(wěn)定，設(shè)計(jì)對(duì)泵站兩側(cè)進(jìn)行防護(hù)處理，處理方式采用格賓堰防護(hù)，防護(hù)頂高程為14.60 m，底高程至坡腳，邊坡為1∶2.5。

新建城西排澇站建筑物包括：引水渠、檢修閘（攔污柵）、前池、站身、壓力水箱、穿堤涵等。見(jiàn)圖2～圖3。

圖2 泵站平面布置圖

圖3 泵站縱剖面布置圖

2.5.1 南北引水渠改造

將原宗家墩橋至老站清污機(jī)橋段裁彎取直，確保水流平順?lè)€(wěn)定，其中改造段長(zhǎng)約267 m，裁彎取直段長(zhǎng)約62 m。南北干溝改造斷面為：河底高程7.10 m，河底寬12.00 m，兩側(cè)采用自然放坡，放坡至河道頂部高程12.50 m，坡度為1∶2.5。

2.5.2 檢修閘（清污機(jī)橋）

檢修閘位于南北干溝進(jìn)水渠末端，與泵站前池相接，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)13 m，垂直水流向長(zhǎng)13.00 m，閘室分3 孔，單孔凈寬3.4 m，底板頂高程為7.10 m，橋面高程為12.5 m，邊墩及中墩分別厚0.6 m 及0.8 m。清污機(jī)橋引水渠設(shè)檢修閘門3 套，采用鋼閘門，上設(shè)啟閉機(jī)房，采用QPK2×40 kN-5 m 控制，檢修閘門后側(cè)設(shè)置4.1 m 寬交通便橋和2.7 m 寬清污機(jī)橋。清污機(jī)橋上下游采用圓弧翼墻與南北干溝及前池相銜接。

2.5.3 前池

將原城西泵站前池與東側(cè)原有水塘連通后做為新、老泵站的進(jìn)水前池。前池北岸采用坡比為1∶10 的土坡形式，南岸新建泵站，東西岸均采用邊坡與擋墻相結(jié)合的型式，邊坡坡比均為1∶10，擋墻采用鋼筋砼扶壁與懸臂相結(jié)合布置型式，底板頂高程為6.00 m～7.10 m，頂高程為10.50 m～12.50 m，其中東側(cè)高程為10.50 m 的擋墻墻頂與高程為12.50 m 的地面之間以坡比為1∶3 的邊坡相接，西側(cè)翼墻與老泵站前池翼墻相接。

2.5.4 泵房

新建城西排澇站站身采用堤后式，其中泵房與副廠房合并布置，共安裝4 臺(tái)1000ZLB-7 型立式軸流泵，4 臺(tái)機(jī)組在平面上呈一列式布置，每臺(tái)水泵均采用分池進(jìn)水，每個(gè)流道凈寬3.3 m，底板高程6.0 m，底板厚0.8 m，邊墩厚0.8 m，中墩厚0.7 m，水泵安裝層頂面高程8.287 m，水泵安裝固定在0.4 m 寬×0.6 m高的兩道混凝土水泵大梁上，水泵層下游側(cè)設(shè)C30 鋼筋混凝土泵房后墻，后墻距水泵中心線2.358 m，墻厚0.6 m，水泵與后墻之間設(shè)導(dǎo)流墻。

2.5.5 壓力水箱

水泵副廠房后接壓力水箱，壓力水箱分別與出水管道及穿堤箱涵相連接，采用C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)12.0 m，底板頂高程9.70 m，凈高2.0 m，凈寬從10.7 m 漸變至5.0 m，頂板厚0.4 m，底板厚0.5 m，墩墻厚0.6 m。

2.5.6 穿堤涵洞

穿堤涵洞采用雙孔鋼筋混凝土箱涵，單節(jié)長(zhǎng)8.0 m，共3節(jié)，孔口尺寸2.5 m×2.0 m×2（寬×高×孔數(shù)），頂板厚度為0.4 m，側(cè)墻厚度為0.5 m。底板厚0.5 m，底板頂面高程9.70 m。節(jié)間設(shè)永久縫，縫寬0.02 m，縫中設(shè)WB4-300-10（R=10）橡膠止水和止銅片各一道，縫內(nèi)填充高強(qiáng)度聚乙烯閉孔泡沫板，騎縫設(shè)置鋼筋混凝土抱箍。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了郎溪縣老城區(qū)防洪排澇系統(tǒng)存在的問(wèn)題，針對(duì)性地提出了“增點(diǎn)擴(kuò)容”的治澇模式。從新建泵站選址遵循的原則，排水流量確定，自排規(guī)模核定及工程總平面布置等方面系統(tǒng)梳理了排澇設(shè)施擴(kuò)容改造的治理思路，對(duì)解決我國(guó)普遍存在的老城區(qū)內(nèi)澇問(wèn)題提出了很好的解決途徑，可為城市老城區(qū)構(gòu)建新型排澇系統(tǒng)提供技術(shù)借鑒。