淺析滁州市李灣河泵站站身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全立璽

（江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司滁州分公司，安徽 滁州 239000）

1 引言

隨著城市不斷建設(shè)發(fā)展，原有的城市防洪排澇工程標(biāo)準(zhǔn)低、設(shè)施陳舊，難以滿足新的城市發(fā)展需求，導(dǎo)致城市時(shí)常面臨內(nèi)澇問題。城市內(nèi)澇已成為制約城市可持續(xù)健康發(fā)展的主要問題之一。為解決城市內(nèi)澇問題，建設(shè)良好的城市防洪排澇系統(tǒng)顯得尤為重要。

滁州市瑯琊新區(qū)位于長(zhǎng)江流域滁河水系清流河左岸。近年來，隨著滁州市的快速發(fā)展，暴露出防洪、除澇等工程體系存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，其中排澇能力不足是清流河沿岸低洼圩區(qū)存在的重要問題。為滿足滁州市不斷發(fā)展的需要，保證瑯琊新區(qū)防洪、除澇安全，保障人民安居樂業(yè)、新區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建設(shè)科學(xué)合理的城市防洪排澇系統(tǒng)、加強(qiáng)瑯琊新區(qū)城市排澇能力、提高城市防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)已迫在眉睫。

李灣河泵站工程是瑯琊新區(qū)防洪排澇系統(tǒng)的重要組成部分，是滁州市城市防洪除澇保障的重要環(huán)節(jié)之一，該工程的建設(shè)是瑯琊區(qū)城市發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要保障。本文結(jié)合李灣河泵站工程的實(shí)際情況，主要探討李灣河泵站站身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以期為相似工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

2.1 現(xiàn)狀存在問題

（1）溝口不封閉，洪水倒灌，防洪排澇體系不完善。瑯琊新區(qū)內(nèi)的李灣河現(xiàn)狀為天然無堤防河道，主要為承接上游山丘區(qū)洪水的通道，承擔(dān)行洪功能，但下游受清流河洪水頂托，洪水下泄不暢，同時(shí)河口無防洪控制工程，清流河洪水倒灌后，造成區(qū)域內(nèi)因洪致澇情況嚴(yán)重。從總體布局來看，山洪未能得到有效攔截，區(qū)域尚未形成有效的防洪封閉圈；清流河洪水倒灌，內(nèi)部澇水無法排除，現(xiàn)狀未能形成有效的防洪除澇系統(tǒng)格局。

（2）現(xiàn)狀排澇溝系布置不合理且淤堵嚴(yán)重。排區(qū)現(xiàn)狀澇水由李灣河、瑯琊河匯流自流入清流河，遇外河高水位時(shí)，雨水無法外排，且區(qū)內(nèi)李灣河與瑯琊河等排澇水體未實(shí)現(xiàn)連通。

（3）現(xiàn)狀防洪排澇能力與規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)存在重大差距。瑯琊新區(qū)城市建設(shè)已初具規(guī)模，但防洪排澇工程設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后。從歷史洪水資料顯示瑯琊新區(qū)現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)不足20 年一遇，城市排澇標(biāo)準(zhǔn)不足10 年一遇，內(nèi)部排水系統(tǒng)不完善，李灣河淤積與河障較多，河道行洪能力不足20 年一遇，河道上控制建筑物水毀嚴(yán)重，存在較大的安全隱患?！冻菔谐鞘蟹篮橐?guī)劃》《滁州市瑯琊新區(qū)防洪規(guī)劃》與《滁河防洪治理近期工程滁州市2011 年度項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)》等均提出瑯琊新區(qū)段清流河防洪為以路代堤形式建設(shè)，防洪標(biāo)準(zhǔn)100 年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)30 年一遇，防洪排澇工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，現(xiàn)狀防洪排澇能力難以滿足要求。

（4）高低水混排。滁州市瑯琊新區(qū)北部界限為世紀(jì)大道，李灣河穿城而過，現(xiàn)狀李灣河為新區(qū)北部洪水泄洪通道，洪水穿城而過與瑯琊新區(qū)內(nèi)澇水匯集通過李灣河口自排入清流河，造成洪澇水不分，高低水混排的局面，加重瑯琊新區(qū)防洪排澇壓力。

2.2 水文與工程地質(zhì)情況

李灣河泵站位于瑯琊新區(qū)境內(nèi)，瑯琊新區(qū)主要河流為清流河，內(nèi)部主要河流水系有老龍洼河、李灣河及新開挖的瑯琊河。李灣河泵站排澇面積為7.11km2，排區(qū)北至銅陵路，西至濱河路、三官路，南至清流河，東至金山路、永陽路，匯水總面積除瑯琊新區(qū)匯水區(qū)外還包括瑯琊經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)拓展區(qū)銅陵路至世紀(jì)大道部分匯水區(qū)。

據(jù)滁縣水文站1958—2017 年資料統(tǒng)計(jì)：該區(qū)域多年平均降雨量為1023.6mm，最大年降雨量為2003 年的1686.2mm，最小年降雨量為1994 年的561.5mm；最大流量為1975 年的2050m3/s；歷史最高水位為15.12m（2003 年7 月5 日），最低水位為3.79m（1995 年3 月27 日）；汛期多年平均水位為5.74m，枯水期多年平均水位為5.23m。

該區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震基本烈度為6 度，場(chǎng)地特征周期值（Tg）為0.40s，本場(chǎng)地屬于對(duì)抗震一般地段。水質(zhì)分析結(jié)果表明，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均無腐蝕性，在干濕交替環(huán)境下對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。該場(chǎng)地未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性較好；在本工程擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖溶、滑坡、崩塌、地震液化、采空區(qū)、水庫坍岸等影響本工程場(chǎng)地整體穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。該場(chǎng)地和地基較穩(wěn)定，適宜本工程建設(shè)。本次勘察土料場(chǎng)土料質(zhì)量及數(shù)量基本滿足本工程要求，但土料天然含水率大于最優(yōu)含水率，應(yīng)晾曬后再使用。

2.3 工程等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)

李灣河泵站工程設(shè)計(jì)抽排流量為25.9m3/s，根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50265-2010），泵站規(guī)模屬中型，泵站等別為Ⅲ等，本工程所在堤防為滁州市城市防洪堤，規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年，本段清流河堤防級(jí)別為1 級(jí)，擬建李灣河站為堤身式，泵站主要建筑物級(jí)別提高至1 級(jí)。李灣河站工程防洪標(biāo)準(zhǔn)100 年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇。見表1。

3 泵站站身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

3.1 站身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

李灣河泵站為自排抽排一體站，位于李灣河口，采用堤身式正向進(jìn)、出水布置型式。泵站順?biāo)飨蛞来螢榍俺?、攔污柵、泵房及防洪閘、出口消能防沖設(shè)施等。根據(jù)瑯琊區(qū)水利局《關(guān)于李灣河排澇站工程任務(wù)改變的工作聯(lián)系函》，上游的李灣閘取消，此次設(shè)計(jì)李灣河泵站增加了景觀蓄水的功能。根據(jù)李灣河泵站工程實(shí)際情況，泵站站身可采取以下兩種結(jié)構(gòu)方案。

3.1.1 方案一：上下層自排抽排流道一體式

設(shè)計(jì)采用6 臺(tái)1200ZLB-125 機(jī)組，在平面上呈一列式布置，泵室底板頂高程8.00m，流道凈寬3.50m，中墩、邊墩厚度1.0m，站身總寬度34.0m；上層為抽排流道，下層為自排流道，設(shè)計(jì)將泵室及進(jìn)出水流道矩形段置于同一分縫段內(nèi)，底板總長(zhǎng)26.2m，以水泵軸線為中心進(jìn)水側(cè)長(zhǎng)12.75m，出水側(cè)長(zhǎng)12.25m。進(jìn)水流道入口處設(shè)蓄水閘門并配套QY-125kN 液壓式啟閉機(jī)，共6 扇閘門，6 臺(tái)啟閉機(jī)，并在蓄水閘門后設(shè)1 扇檢修閘門并配套電動(dòng)MD1-2×50kN-10m電動(dòng)葫蘆起吊。上層抽排流道出口處設(shè)快速防洪閘門并配套QPK-125kN 快速卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，共6 扇閘門，6 臺(tái)啟閉機(jī)。下層自排流道出口處設(shè)快速防洪閘門并配套QP-160kN 卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，共6 扇閘門，6 臺(tái)啟閉機(jī)。本方案閘門及啟閉設(shè)備共19 臺(tái)套，站身縱剖面圖如圖1 所示。

圖1 方案一站身縱剖面圖

3.1.2 方案二：采用簸箕形進(jìn)水流道、單獨(dú)自排流道式

設(shè)計(jì)將自排防洪閘位于河道及泵站的中部，閘底高程8.00m，孔口凈尺寸5.4m×3.6m（寬×高），采用2 扇平面滾動(dòng)鋼閘門（雙向擋水，互為備用），配2 臺(tái)QPK-2×80kN 卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。防洪閘兩側(cè)分別設(shè)2 臺(tái)1600ZDBX-125J 機(jī)組在平面上呈一列式布置，水泵采用整體式抽離。流道凈寬4.1m，中墩厚度0.7m，邊墩厚度1.0m，站身總寬度33.0m；設(shè)計(jì)將泵室及進(jìn)出水流道矩形段置于同一分縫段內(nèi)，底板總長(zhǎng)25.0m，以水泵軸線為中心進(jìn)水側(cè)長(zhǎng)11.62m，出水側(cè)長(zhǎng)13.38m。進(jìn)水流道入口處設(shè)1 扇檢修閘門并配套MD1-2×50kN-10m 電動(dòng)葫蘆起吊，抽排流道設(shè)斷流閘門并配套QPK-125kN 卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，共4 扇閘門，4 臺(tái)啟閉機(jī)。本方案閘門及啟閉設(shè)備共10 臺(tái)套，站身縱剖面圖如圖2。

圖2 方案二站身縱剖面圖

3.2 方案比選

3.2.1 從工程投資方面比較

兩方案設(shè)計(jì)規(guī)模相同，均為設(shè)計(jì)抽排流量25.9m3/s 泵站。方案一采用立式軸流泵，總裝機(jī)1500kW，工程投資約5000 萬元；方案二采用潛水軸流泵，總裝機(jī)1420kW，工程投資約4800 萬元。方案二總投資經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于方案一。

3.2.2 從工程施工方面比較

方案一電機(jī)、水泵分別吊裝，安裝較為復(fù)雜。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行維修處理，管理人員需具有較高的技術(shù)水平才能完成機(jī)組的維護(hù)、檢修。維修需要排除流道積水，排澇期維修困難。方案二整體吊裝，快捷方便。潛水電泵電機(jī)和水泵結(jié)構(gòu)緊湊，故障率相對(duì)較低，平時(shí)運(yùn)行維護(hù)工作量少，對(duì)運(yùn)行管理人員專業(yè)技能要求不高。維修無需排除流道積水，任何時(shí)候均可檢修。從工程施工方面方案二優(yōu)于方案一。

3.2.3 從環(huán)境影響方面比較

方案一立式軸流泵電機(jī)安裝在電機(jī)層，電機(jī)運(yùn)行時(shí)直接將熱量散發(fā)到泵房?jī)?nèi)，尤其是汛期時(shí)廠房溫度高、濕度大，電機(jī)的運(yùn)行使廠房?jī)?nèi)溫度升高，廠房?jī)?nèi)需設(shè)置專門的通風(fēng)措施；且電機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音大，使工作環(huán)境惡劣。方案二潛水泵在水中運(yùn)行，噪音低，對(duì)周邊環(huán)境幾乎沒有影響。

3.2.4 從工程管理方面比較

方案一機(jī)組6 臺(tái)套立式軸流泵，可研階段進(jìn)出水閘門及啟閉設(shè)備總數(shù)量13 套，本階段增加蓄水功能，增加6 套閘門及啟閉設(shè)備，閘門及啟閉設(shè)備總數(shù)量19套，控制運(yùn)用復(fù)雜，管理較難。沿清流岸邊排澇泵站大多數(shù)為立式軸流泵，運(yùn)行管理人員運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)多，已經(jīng)能熟練操作；方案二采用4 臺(tái)潛水軸流泵，閘門及啟閉設(shè)備總數(shù)量10 套，比方案一減少近一半，但是潛水軸流泵管理經(jīng)驗(yàn)較少，初期管理運(yùn)行難度略大。

以上分析可知，從工程投資、工程施工、環(huán)境影響方面比較，方案二均較優(yōu)。方案一管理經(jīng)驗(yàn)較多，但閘門及啟閉機(jī)較多；方案二管理經(jīng)驗(yàn)較少，但是本站配備自動(dòng)化控制系統(tǒng)，一個(gè)指令完成改變機(jī)組運(yùn)行工況的各項(xiàng)操作，泵站建成后工作人員通過相應(yīng)培訓(xùn)即可上崗。綜合考慮，方案二整體優(yōu)于方案一，泵站站身采用方案二，即采用簸箕形進(jìn)水流道、單獨(dú)自排流道式。

4 結(jié)語

為保障滁州市瑯琊新區(qū)防洪排澇安全，本文結(jié)合李灣河泵站工程實(shí)際情況，提出李灣河泵站站身結(jié)構(gòu)兩種設(shè)計(jì)方案，并從工程投資、施工管理、環(huán)境影響和工程管理方面對(duì)兩種泵站站身結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行綜合比較分析。最終采用整體性更為優(yōu)良的方案二：簸箕形進(jìn)水流道、單獨(dú)自排流道式作為李灣河泵站站身結(jié)構(gòu)方案