河津市小型灌溉提水泵站工程改造方案優(yōu)選

宋必連

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 泵站基本現(xiàn)狀

西王村、黃村兩座泵站位于河津市東北方向的汾河灘上，興建于上世紀(jì)70 年代初期，兩座泵站均為汾河提水泵站，主要水源為汾河水，總控制灌溉面積88.73 hm2，其中：西王泵站55.40 hm2、黃村泵站33.33 hm2，大部分為汾河灘地。每座泵站均安裝兩臺(tái)機(jī)組，設(shè)計(jì)提水流量分別為0.21 m3/s 和0.26 m3/s，機(jī)組進(jìn)出水管均為鋼管，管徑分別為DN 500 mm、DN 400 mm，出水管長(zhǎng)度分別為12 m 和80 m；出水管末端設(shè)C20 混凝土出水池，池深為1.5 m，池寬為2.0 m，池長(zhǎng)分別為3.72 m 和4.35 m。泵房共三層，一、二層為水泵層，基礎(chǔ)均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，三層為辦公用房?，F(xiàn)狀兩座泵房由于年久失修，水泵、控制閥、電機(jī)、變壓器等設(shè)備機(jī)組老化、磨損，均已無(wú)法正常使用。

小梁鄉(xiāng)泵站位于河津市汾河南垣的峨嵋?guī)X臺(tái)地上，水源以汾河水為主，河灘群井為輔助水源。該工程興建于1971 年2 月，設(shè)計(jì)引水流量1.2 m3/s，總裝機(jī)24 臺(tái)，裝機(jī)容量3 737 kW，總地形揚(yáng)程219 m，設(shè)計(jì)灌溉面積0.21 萬(wàn)hm2。目前泵站引水渠及前池風(fēng)化剝蝕，閘門(mén)銹蝕，廠房陳舊，水泵、控制閥、電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備老化，運(yùn)行效率低，出水管、出水池銹蝕剝蝕嚴(yán)重。另外，3 座泵站在2021 年受秋汛洪水的沖刷、淹沒(méi)、淤積，造成了泵站廠房墻體裂縫，基礎(chǔ)嚴(yán)重變形等安全隱患。

2 泵站比選

根據(jù)3 座泵站的現(xiàn)狀，從泵站位置、型式、投資等多方面對(duì)改造方案做出詳細(xì)的比選。

2.1 泵站位置比選

從泵站布設(shè)位置來(lái)看，本次改造有兩種布置方案：一是泵站建于堤防內(nèi)側(cè)、主槽外灘地上；二是泵站建于堤防外側(cè)、靠近堤頂外坡附近。

（1）泵站建于堤防內(nèi)側(cè)、主槽外灘地上，本方案通過(guò)穿越堤防的供水管輸水。該方案的優(yōu)點(diǎn)是引水渠較短，清淤費(fèi)用較低，投資小，不存在工程占地問(wèn)題；缺點(diǎn)是泵站需要考慮防洪安全，泵站運(yùn)行管理需要布置專用進(jìn)場(chǎng)道路，泵站占地對(duì)河道行洪存在一定的影響。

（2）泵站建于堤防外側(cè)、靠近堤頂外坡附近，本方案是將引水渠及沉砂池布置于河道內(nèi)灘地上，通過(guò)穿堤涵洞與進(jìn)水池連接進(jìn)行輸水。該方案的優(yōu)點(diǎn)是泵站的防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，無(wú)需考慮防洪安全，不需要修建專門(mén)進(jìn)場(chǎng)道路；缺點(diǎn)是堤外基本農(nóng)田的占地問(wèn)題突出，用地審批困難，引水渠較長(zhǎng)，需要修建穿堤引水涵洞；洪水期存在不同程度的倒灌，在多泥沙的汾河上，引水渠及取水口的淤積嚴(yán)重，清淤費(fèi)用較大。

綜合以上因素，結(jié)合工程的現(xiàn)狀，泵站選擇在堤防內(nèi)側(cè)、主槽外灘地上布置。

2.2 泵站型式比選

根據(jù)工程實(shí)際，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)、國(guó)際新技術(shù)、新設(shè)備的運(yùn)行情況，泵站型式選擇預(yù)制一體化泵站和常規(guī)混凝土泵站兩種型式進(jìn)行比選。

2.2.1 預(yù)制一體化泵站

（1）概念

預(yù)制一體化泵站就是在工廠內(nèi)將井筒、水泵、格柵、管道、閥門(mén)、控制系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)等主體部件集成一體，并在出廠前進(jìn)行預(yù)安裝和調(diào)試后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝的智能化泵站。預(yù)制一體化泵站由頂部提升系統(tǒng)、玻璃鋼罐、進(jìn)水過(guò)濾系統(tǒng)、出水管路系統(tǒng)、混凝土底座、智能控制平臺(tái)等部分組成，預(yù)制一體化泵站結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

（2）特點(diǎn)

一是應(yīng)用廣泛。預(yù)制一體化泵站具有高度集成、固定防護(hù)裝置容量大而且安全等優(yōu)點(diǎn)，可用于市政地下排水、生活排污、城市生活供水、地鐵排水、管道下穿道路等廣泛領(lǐng)域。本工程泵站布置在堤防內(nèi)側(cè)、主槽外灘地上，主槽常水位高程相比灘地低約2～3 m，更適合于一體化泵站的布置。

二是結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。泵站設(shè)備主體采用外面纏繞纖維的玻璃鋼體結(jié)構(gòu)，其抗壓強(qiáng)度是傳統(tǒng)玻璃鋼的2 倍，可抵抗外部撕裂及化學(xué)腐蝕等破壞，抗壓強(qiáng)度高，整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，基礎(chǔ)處理簡(jiǎn)單，同時(shí)采用地埋方式可有效解決工程的占地問(wèn)題。

三是工期短。預(yù)制一體化泵站為成套產(chǎn)品供貨，泵站在出廠前就已完成各個(gè)部件的安裝調(diào)試，這樣可大大縮短現(xiàn)場(chǎng)的安裝調(diào)試時(shí)間，同時(shí)縮短工期。

四是高效環(huán)保。泵站可通過(guò)液位浮球自動(dòng)控制水泵的開(kāi)停機(jī)，自控系統(tǒng)可根據(jù)外部用水量的大小準(zhǔn)確地控制水泵自動(dòng)高效的運(yùn)行，自動(dòng)化程度較高；同時(shí)還可以進(jìn)行自我清潔，不產(chǎn)生雜質(zhì)沉淀，整體空間密閉無(wú)臭氣，滿足環(huán)保要求。

五是成本低、壽命長(zhǎng)。預(yù)制一體化泵站工程量小，成本只占常規(guī)混凝土泵站的1/5～1/3；泵站自控運(yùn)行，無(wú)人值守；泵站各種部件安裝維修均可在場(chǎng)外進(jìn)行，工人不必進(jìn)入筒體內(nèi)，整體安裝維修便捷。泵站自潔式的光滑井筒和底座均采用防腐材料制成，不需要采取任何養(yǎng)護(hù)措施，使用壽命較長(zhǎng)。

2.2.2 常規(guī)泵站

常規(guī)泵站是采用常規(guī)磚石、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房的泵站，因?yàn)槠洳馁|(zhì)采用現(xiàn)場(chǎng)澆鑄的鋼筋混凝土，工程占地面積較大，建設(shè)周期較長(zhǎng)，而且造價(jià)一直居高不下，隨著時(shí)間的推移，混凝土?xí)l(fā)生腐蝕，導(dǎo)致地基產(chǎn)生沉降變形，泵房發(fā)生裂縫破壞；常規(guī)泵站的土建工程和設(shè)備安裝相互獨(dú)立，二者匹配度較低，泵站運(yùn)行前必須預(yù)留出設(shè)備的安裝空間和調(diào)試時(shí)間；常規(guī)混凝土泵站的泵坑底部沉積下來(lái)的雜質(zhì)，不僅會(huì)減小泵站容積，還會(huì)增加水泵的磨損和故障率，縮短水泵壽命，甚至?xí)?dǎo)致惡臭氣體揮發(fā)中毒事件，帶來(lái)一些安全隱患。

從多方面對(duì)預(yù)制一體化泵站和常規(guī)泵站進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 預(yù)制一體化泵站和常規(guī)泵站特性對(duì)比表

3 結(jié)論

從泵站型式對(duì)比表可以看出：常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)泵站除了需要修建蓄水池，大部分泵站還需設(shè)置泵房，泵站整體占地遠(yuǎn)大于集成式一體化預(yù)制泵站，且鋼筋混凝土工程量大，施工人員多，投資大。取小梁鄉(xiāng)一級(jí)泵站為例，主、副廠房混凝土結(jié)構(gòu)泵站預(yù)計(jì)需要240 m2，而一體化預(yù)制泵站泵筒直徑3.8 m，高8.7 m，因泵站布設(shè)在河道內(nèi)，需布置管理房15 m2，二者加起來(lái)建筑面積不足28 m2，且預(yù)制泵站整體成型，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)即可安裝，鋼筋混凝土等用量大大減少，工程投資較小。

綜上所述，預(yù)制一體化泵站具有占地少、使用年限長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐腐蝕、完全防水、無(wú)人值守、投資小和不影響周?chē)h(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，克服了常規(guī)混凝土泵站易老化、易滲漏的特點(diǎn)。本次泵站改造選擇在堤防內(nèi)側(cè)、主槽外灘地上布置的預(yù)制化一體泵站方案。