杏花村排澇站總體布置設(shè)計

殷憲柱 舒 楠 顧 雙

（1.宿遷市水務(wù)勘測設(shè)計研究有限公司 宿遷 223800；2. 江蘇省駱運水利工程管理處宿遷 223800）

杏花村排澇站建于1970年，裝機5 臺套，總功率775kW；1983年擴建2 臺，增加容量310kW；1987年擴建3 臺，增加容量465kW；1999年對杏花村排澇站實施了技術(shù)改造，更換10 臺套電機和軸流泵；2000年杏花村排澇站實施了除險加固，將穿堤箱涵進行加固并向外河側(cè)進行了接長，重建出口控制工程。經(jīng)過多年的運行，技術(shù)狀態(tài)差，運用指標(biāo)無法達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，建筑物存在嚴(yán)重安全問題，達不到安全、正常運行要求，現(xiàn)對其進行拆建。

1 自然條件

根據(jù)勘察成果，站址土層自上而下分別為：①人工填土（Q4ml）：灰黃、棕色、灰褐色，稍密。②粉質(zhì)粘土灰黃色、灰色，軟塑，局部可塑，偶見灰藍色條帶狀高嶺土浸染。③粘土（Q3al+pl）：灰黃色-棕紅色，可塑-硬塑，偶見細(xì)小砂礫。④礫石夾粘土（Q3al+pl）：雜色，密實，礫石成分主要為石灰石、砂巖、硅質(zhì)巖和燧石等組成，礫石大小不一，直徑在0.5～8cm 不等，分選性差。⑤粘土夾礫石（Q3al+pl）：灰黃色，可塑-硬塑，搖震反應(yīng)無，干強度高，韌性高，中等壓縮性。⑥粘土（Q3al+pl）：灰黃色，軟塑，局部可塑，搖震反應(yīng)無，干強度中等，韌性高，中等壓縮性。⑦中風(fēng)化灰?guī)r（Tn）：三迭系下統(tǒng)南陵湖組。青灰-灰白色，中-厚層狀，中風(fēng)化，該巖體多較完整巖芯，裂隙較發(fā)育，局部較破碎，巖溶發(fā)育。

2 總體布置方案選擇

2.1 站址選擇

杏花村排澇站的匯流主要是通過1#干溝、杏村排澇干溝完成，目前兩條干溝水系基本完成，城區(qū)排水管網(wǎng)亦已與其連通，同時干溝均位于老城區(qū)，想改變現(xiàn)有的水系難度較大。同時原站址周邊的供電、交通、管理等均已完善，經(jīng)過多年的實踐驗證，原站址選擇基本合理，故本次工程采用原址拆建。

2.2 總體布置

2.2.1 總體布置方案比選

由于泵站位于1#干溝、杏村排澇干溝交匯處，其中1#干溝平行于堤防，杏村排澇干溝與堤防夾角為104°；現(xiàn)狀白洋河堤防堤頂高程17.90m，堤頂寬8m，外邊坡1︰3，內(nèi)坡在高程14.50m 處設(shè)6m寬平臺，堤腳平臺高程11.50～10.00m，河道灘面高程為8.00～11.50m，灘面寬約120m?，F(xiàn)根據(jù)這一條件對泵站總體布置進行比選。

方案一：泵室布置于現(xiàn)在泵室南35m，泵室與1#干溝閘、杏村排澇干溝閘呈品字形布置，兩條干溝水流相匯后進入清污機橋、前池、泵站。 泵室軸線垂直于堤防，與杏村排澇干溝軸線的夾角為13°；與1#干溝夾角為85°。

方案二：泵室布置于現(xiàn)在泵室南14m 的引河內(nèi)，泵室中心線平行于堤防且經(jīng)過1#干溝閘閘室末端中心。 泵室軸線與杏村排澇干溝軸線的夾角為102°；與1#干溝夾角為2°。

上述兩種方案對比見表1。

由表1 可知，方案一在占地、施工難易程度、運行安全、與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性方面等基本一致；方案一只是在進水條件不如方案二，而在出水流態(tài)及穿堤箱涵長度上具有較為明顯的優(yōu)勢，故為進一步驗證方案一的進水流態(tài)的合理性，本次工程采用Proe 軟件對進水模型進行簡化，運用CFX 軟件對其進行數(shù)值模擬。根據(jù)兩條干溝不同的來水量確定四種工況，見圖1。

表1 杏花村排澇站泵站布置型式優(yōu)缺點對比表

根據(jù)模擬結(jié)果可知，工況二、工況三水流流態(tài)較好，工況一、四會出現(xiàn)局部回流區(qū)域；考慮到工況一、四均為一條干溝大流量來水工況，其發(fā)生的概率較小，同時泵站布置方案二也存在類似問題，故上述兩種方案的進水流態(tài)差別不大，均滿足要求。故本次設(shè)計推薦方案一。

2.2.2 泵站總體布置

杏花村排澇站采用堤后式布置，泵室布置于現(xiàn)在泵室南35m，順?biāo)鞣较蛞来尾贾脤?dǎo)流段、清污機橋、前池、站身、壓力水箱、穿堤箱涵、防洪閘。

泵站導(dǎo)流段采用鋼筋混凝土懸臂墻，其北側(cè)起點為杏村排澇干溝消力池末端翼墻終點，經(jīng)北偏西54°直線段24.28m+36°圓弧段段（半徑為10.00m）+12.30m 直線段與清污機橋北端側(cè)墻銜接；導(dǎo)流墻南側(cè)起點為1#排澇干溝閘閘室末端22.50m 處，其走向同現(xiàn)有翼墻走向（北偏西7°），經(jīng)5.00m 直線段+83°圓弧段（半徑為10.00m）+7.00m 直線段與清污機橋南側(cè)墻銜接。

清污機橋采用墩墻承臺、板式橋面結(jié)構(gòu)，橋面頂高程為11.30m，共4 跨，單跨凈寬3.7m，總寬18.40m。清污機選擇HQN-3.7×6.3 型回轉(zhuǎn)式清污機四臺，柵體傾角為75°，配SPW800 型皮帶輸送機。

清污機橋與泵室間設(shè)置前池，前池頂高程從5.0m 以1︰6 斜坡漸變至高程2.80m，長13.20m；前池兩側(cè)設(shè)置扶壁墻，擴散角為16°，口寬從14.1m 漸擴至17.2m。

圖1 兩條干溝不同工況下的進水流態(tài)圖

泵站選用2 臺1200QZ-70（0°）+2 臺900QZ-70B（-2°）立式潛水軸流泵，站身采用塊基型結(jié)構(gòu)，順?biāo)飨蜷L16.60m，寬15.50m。2#、3#機組采用簸箕型進水流道，圓矩異型擴管式直線型出水流道。1#、4#機組采用雙向流道，以滿足抽排、引水及自排的功能需要。泵室主廠房南端布置檢修間、北端為控制樓（中控室、辦公室、配電柜室等），控制樓與檢修間、主廠房呈L 型布置；主廠房與檢修間均為一層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，控制樓為二層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

壓力水箱長17.5m，進口段寬15.5m，末端寬6.5m，箱內(nèi)設(shè)置3 個隔墩，各分流墩以每臺泵出水流速相等為原則確定，壓力水箱末端頂板設(shè)置檢修孔，孔頂設(shè)密封鋼板層及頂部混凝土蓋板層。

穿堤涵為兩孔鋼筋混凝土箱涵式結(jié)構(gòu)，單孔尺寸為3.0m×2.5m（高×寬），共4 節(jié)，總長43.00m，涵洞出口設(shè)置防洪閘，配置兩扇潛孔式平面鋼閘門。箱涵出口設(shè)置消力池，總長9.0m，消力池底部設(shè)置反濾層。兩側(cè)翼墻采用直線+圓弧+直線布置形式。翼墻末端設(shè)置30.50m 長混凝土護底及30.00m 長混凝土護坡。

排澇站設(shè)集中管理區(qū)（同現(xiàn)有管理區(qū)），周邊設(shè)置鐵藝圍墻圍封。廠區(qū)內(nèi)設(shè)置5m 寬瀝青道路與現(xiàn)有廠區(qū)道路銜接，并與市政道路銜接，以便進、出泵站管理區(qū)。

為滿足城市景觀要求，在現(xiàn)有堤后灘面處設(shè)置景觀步道，及沿導(dǎo)流墻的鵝卵石步道，工程區(qū)內(nèi)的裸露地面均鋪設(shè)草皮及栽植景觀樹木。

3 研究結(jié)論

根據(jù)杏花村排澇站的工程特點結(jié)合排澇溝的實際情況，選取合適的布置方案及進水方式。該研究采用Proe 軟件對進水模型進行簡化，運用CFX 軟件對其進行數(shù)值模擬，對設(shè)計成果提供了有利數(shù)據(jù)支撐。同時杏花村排澇站建成后，經(jīng)近兩年的運行，整體效果較好，達到設(shè)計要求，為同類型的泵站布置、方案比選和流態(tài)分析提供了一定的參考價值■