潛水貫流泵在公園雙向泵閘中的應(yīng)用

摘要：泵閘作為水利片控制工程的重要組成部分，主要發(fā)揮排澇功能，兼顧引水、水資源調(diào)度等綜合功能，同時(shí)將泵閘等水工建筑與景觀公園布置相結(jié)合，打造和諧一體水工建筑。針對(duì)小型泵閘工程建設(shè)，考慮將潛水貫流泵和水閘啟閉機(jī)房布置在一起，節(jié)約用地空間，將功能建筑與現(xiàn)狀景觀結(jié)合，通過景觀建設(shè)，使城市與河道綠地的分界相互契合滲透，在城市中再現(xiàn)青山綠水。

關(guān)鍵詞：潛水貫流泵啟閉機(jī)房水泵選型設(shè)備布置

中圖分類號(hào)：TV136+.2

TheApplicationofSubmersibleFlowPumpsinBidirectionalPumpGatesinParks

SUNQiang

ShanghaiWaterEngineeringDesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，Shanghai，200241China

Abstract：Asanimportantcomponentofwaterconservancycontrolengineering，pumpgatesmainlyplayaroleindrainage，whilealsotakingintoaccountcomprehensivefunctionssuchaswaterdiversionandwaterresourcescheduling.Atthesametime，pumpgatesandotherhydraulicbuildingsarecombinedwithlandscapeparklayouttocreateaharmoniousandintegratedhydraulicbuilding.Fortheconstructionofsmall-scalepumpgateengineering，itisconsideredtoarrangethesubmersibleflowpumpandthewatergateopeningandclosingmachineroomtogether，tosavelandspace.Thefunctionalbuildingsarecombined?;withthecurrentlandscape，andtheboundarybetweenthecityandtherivergreenspaceisintegratedandpermeatedthroughthelandscapeconstruction，soastoreproducethegreenmountainsandriversinthecity.

KeyWords：Submersibleflowpump;Openingandclosingmachineroom;Waterpumpselection;Equipmentlayout

泵閘作為水利片控制工程的重要組成部分，主要發(fā)揮排澇功能，兼顧引水、水資源調(diào)度等綜合功能[1]。泵站、水閘樞紐有分建與合建兩大類。其中，傳統(tǒng)的泵閘分建方式，占地面積大，泵閘合建方式，具有布置緊湊、占地面積小、擋水面小、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，泵閘合建樞紐工程的布置形式主要有3種，包括一種于平面不對(duì)稱布置（水閘與泵站分居河道兩側(cè)）和兩種于平面對(duì)稱布置[2]（一種是“泵+閘+泵，即水閘位居河道中間，泵站對(duì)稱布置在水閘兩側(cè)，另一種是“閘+泵+閘”，即泵站位居河道中間，水閘對(duì)稱布置在泵站兩側(cè)）。

針對(duì)小型泵閘工程建設(shè)于公園等景觀要求較高的地方，通常水閘采用上翻門或下臥門等對(duì)景觀影響較小門型，兩側(cè)設(shè)置啟閉機(jī)房，為了保證整體景觀、盡量減小占地面積及水流形態(tài)較好，考慮將潛水貫流泵和水閘啟閉機(jī)房布置在一起。本文結(jié)合南通市栟茶古鎮(zhèn)水系聯(lián)通工程泵閘工程對(duì)水泵選型及布置分析。該種布置形式的應(yīng)用可為同類泵站的設(shè)計(jì)提供參考。

1工程概況

栟茶古鎮(zhèn)地塊位于如東縣栟茶鎮(zhèn)，在栟茶運(yùn)河南側(cè)，古鎮(zhèn)總用地面積約0.8km2，東至新225線、南至南堡河、西至南堡河文創(chuàng)園、北至栟茶運(yùn)河。古鎮(zhèn)主要位于岔栟河兩側(cè)，將重點(diǎn)打造古鎮(zhèn)夜游等游船旅游線路，但目前由于岔栟河受運(yùn)河水位的影響，水位變化幅度大，無法滿足景觀水位與通航水位的要求。為保證古鎮(zhèn)水質(zhì)控制區(qū)水位與水質(zhì)需求，設(shè)置泵站引入新鮮水源，提升控制區(qū)水位，加速控制區(qū)內(nèi)水體流動(dòng)，促進(jìn)水生生物進(jìn)行生命活動(dòng)，提升水體自凈能力，為控制區(qū)內(nèi)的生態(tài)凈化工藝提供較好的條件。為保障區(qū)域除澇能力，采用雙向泵站，引排兼顧。古鎮(zhèn)水質(zhì)控制區(qū)水面積4萬m2，按照6h抬升0.5m水位考慮，泵站引水流量為0.93m3/s。根據(jù)區(qū)域除澇標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期20年一遇，3日降雨量207.7mm，24h排出不受澇進(jìn)行計(jì)算。區(qū)域匯流面積0.38km2，排澇模數(shù)1.68m3/s/km2，排澇設(shè)計(jì)流量為0.64m3/s?？紤]一定的安全富余，泵站引排流量定為1.0m3/s。

栟茶運(yùn)河特征水位：正常水位2.01～2.30m，警戒水位2.61m，排澇控制水位3.0m，歷史最高水位3.72m，區(qū)域控制低水位1.21m。古鎮(zhèn)水系控制常水位定為2.50m，最高水位2.80m。排澇時(shí)，進(jìn)水側(cè)最低運(yùn)行水位取常水位下限2.01m，設(shè)計(jì)水位取常水位上限2.30m，最高水位取通航水位2.80m，出水側(cè)側(cè)最低運(yùn)行水位取常水位下限2.01m，設(shè)計(jì)水位取警戒水位2.61m，最高水位取通航水位2.80m。引水時(shí)，進(jìn)水側(cè)最低、設(shè)計(jì)運(yùn)行水位取常水位下限2.01m，最高水位取常水位上限2.30m，出水側(cè)側(cè)最低運(yùn)行水位取常水位下限2.01m，設(shè)計(jì)水位取古鎮(zhèn)控制水位2.50m，最高水位取通航水位2.80m。泵站特征揚(yáng)程如表1所示。

2設(shè)備選型與方案比較

泵站在滿足引水、排澇功能的前提下，機(jī)組臺(tái)數(shù)不宜過多，以減少投資和占地面積[3]。水泵臺(tái)數(shù)少則占地面積少、投資省、安裝維修工作量少、裝置效率較高，其缺點(diǎn)是運(yùn)行調(diào)度不靈活，當(dāng)某臺(tái)水泵發(fā)生故障時(shí)對(duì)總排水量影響較大，機(jī)組臺(tái)數(shù)多，則優(yōu)缺點(diǎn)與上述正好相反。本泵站對(duì)景觀要求高，考慮2臺(tái)的占地面積較少、投資較小、維修工程量小。2臺(tái)可以分側(cè)布置，對(duì)稱且對(duì)景觀影響較小。泵站與水閘合建，單泵故障對(duì)泵閘整體排澇影響不大，本次采用2臺(tái)水泵。

由于泵站單泵流量小、揚(yáng)程低，可以采用雙向流道的泵房布置形式。適合小型雙向泵站的結(jié)構(gòu)型式有立式軸流泵、臥式軸流泵、潛水軸流泵和潛水貫流泵。立式軸流泵需要上部泵房，與景區(qū)環(huán)境不協(xié)調(diào)。臥式軸流泵電機(jī)安裝高程較低，容易受潮，安全性要求較高[4]。這兩種方案都不適合于景區(qū)泵站。潛水軸流泵和潛水貫流泵這兩種泵型都采用了水泵和電機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡單，安裝和使用都比較方便。兩者都不需要修建上部廠房，土建投資比較省。可選用的泵型有改變出水方向的“X”型流道的潛水軸流泵和“S”型葉片的雙向潛水貫流泵，下面對(duì)兩種方案進(jìn)行方案比選，經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較如表2所示。

2.2.1潛水軸流泵方案

潛水軸流泵采用X型流道，工作閘門和拍門斷流。通過兩側(cè)工作閘門和流道的切換控制泵站引排水。引水時(shí)，打開岔栟河側(cè)進(jìn)水流道閘門，此時(shí)閘門正好將岔栟河側(cè)出水流道關(guān)閉，水流通過園區(qū)側(cè)出水流道出水，排水時(shí)，將岔栟河側(cè)進(jìn)水流道閘門關(guān)閉，園區(qū)側(cè)進(jìn)水流道閘門打開。由于泵站為泵閘合建，內(nèi)側(cè)布置了閘門啟閉機(jī)房，因此泵房只能設(shè)置于啟閉機(jī)房外側(cè)，采用箱涵引水。

2.2.2潛水貫流泵方案

采用“S”型葉片潛水貫流泵，通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)泵站雙向引排水。泵站通過鋼管進(jìn)出水，拍門和蝶閥斷流。常規(guī)潛水貫流泵設(shè)置地下干式泵房，泵房需要考慮到排水、通風(fēng)、除濕，輔助設(shè)備較多，運(yùn)行維護(hù)較麻煩。本工程為泵閘工程，水泵可以布置在閘門啟閉機(jī)房內(nèi)，共用排水、通風(fēng)、除濕等輔助設(shè)備，同時(shí)減少占地面積，景觀影響較小。

由于泵站位于景區(qū)內(nèi)部，與水閘合建，對(duì)景觀要求高，潛水軸流泵只能布置在啟閉機(jī)房外側(cè)，需要通過箱涵引水，進(jìn)出水流道需彎折90°，流態(tài)較差，工程量較大，工作閘門啟閉機(jī)影響泵閘整體景觀。同時(shí)“X”型流道水力性能較低，運(yùn)行穩(wěn)定性較差，運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)回流，產(chǎn)生異常振動(dòng)[5]。潛水貫流泵可布置于啟閉機(jī)房內(nèi)，采用管道引排水，流態(tài)較好，裝置效率高，工程量較小。常規(guī)潛水貫流泵地下泵房需要額外設(shè)置排水、通風(fēng)、除濕設(shè)備和集水井等輔助設(shè)備，設(shè)備較多，發(fā)生故障可能性較大，運(yùn)行成本較高。但本項(xiàng)目將水泵布置于啟閉機(jī)房內(nèi)，閘門啟閉機(jī)房已經(jīng)布置了排水、通風(fēng)、除濕設(shè)備和集水井等輔助設(shè)備，不需要單獨(dú)設(shè)置，減少相關(guān)運(yùn)行成本[6]。因此采用潛水貫流泵方案。

3泵站設(shè)備布置

泵站采用2臺(tái)500QGLS-130型潛水貫流泵，設(shè)計(jì)流量0.5m3/s，正向設(shè)計(jì)揚(yáng)程2.00m，反向設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.80m，葉輪直徑450mm，轉(zhuǎn)速730r/min，葉片安裝角度+2°，配套電機(jī)功率22kW。潛水貫流泵和啟閉機(jī)共同放置于地下啟閉機(jī)房內(nèi)，設(shè)備平面布置圖如圖1所示。機(jī)房順?biāo)鞣较蜷L度為14.50m，垂直水流方向?qū)挾葹?.50m，邊墩為0.90m寬，中墩為0.80m寬。啟閉機(jī)側(cè)寬2.50m，水泵側(cè)寬2.30m。

泵站頂標(biāo)高4.20m，水泵安裝高程取0.05m，泵站底板上表面高程-1.65m。采用DN600進(jìn)水管道進(jìn)水，高程0.05m。采用DN600拍門斷流，高程0.05m，進(jìn)出水流速1.76m/s。泵站采用DN600管道進(jìn)出水，采用DN600拍門斷流。排澇時(shí)打開內(nèi)河側(cè)蝶閥，關(guān)閉外河側(cè)蝶閥，通過外河側(cè)拍門出水。引水時(shí)打開內(nèi)河側(cè)蝶閥，關(guān)閉外河側(cè)蝶閥，通過內(nèi)河側(cè)拍門出水。水泵前后設(shè)檢修蝶閥。水泵在運(yùn)行過程中人員不允許進(jìn)入水泵層（-0.75m高程），僅在水泵維修養(yǎng)護(hù)時(shí)（水泵斷電后）進(jìn)入水泵層（-0.75m高程）。啟閉機(jī)房采用電動(dòng)可伸縮雨棚取代傳統(tǒng)混凝土蓋板，減小了啟閉機(jī)房蓋板整體啟閉工程量，便于潛水泵檢修時(shí)整體吊裝。

4結(jié)語

由于泵站雙向運(yùn)行和低揚(yáng)程的特點(diǎn)，特別適合潛水貫流泵，通過方案比選，確定采用雙向潛水貫流泵的設(shè)計(jì)方案，具有諸多優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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