浅谈宣城市圩区排涝泵站典型设计方案

靳立飞

（郎溪县水利局，安徽 宣城242100）

0 引言

安徽省宣城市圩区有多座排水泵站，但大部分均建于上世纪七八十年代，机型老旧、水泵选型不合理，设备、泵房老化，导致城区排涝标准低，现状排水能力远不能满足要求；2016 年，流域受暴雨袭击，城市、农村均出现长时间内涝，造成区内居民出行不便、财产受损，甚至威胁到居民的生命安全，社会影响较大。为提高圩区排涝能力，相关部门规划了系列排涝泵站群。本文结合圩区典型的钱浒一站设计实例，深入分析了圩区排涝泵站的设计特点，研究泵站的设计形式，使其各项参数选用的更加合理，结构更加优化。

1 圩区排涝现状概况

宣城市位于安徽省东南部，总面积1.23 万km2，总人口279.9 万人。宣城市的圩区主要分布于宣州区和郎溪县，圩区地势较低，基本依靠强排排涝。

第一联合圩下部易涝区位于郎川河北部、钟桥河下游南部，面积20.8 km2，耕地2.1 万亩，圩内大部分为农田，圩内农村人口1.7 万人。由于汛期外河水位较高，涝水无法自流外排，第一联合圩下部经常遭遇涝灾。尽管本区内建有朱侯站、松林站、吼儿桥站、钱浒站4 座排涝站，总排水流量10.4 m3/s，排涝模数约0.5 m3/（s·km2），排涝标准不足10 年一遇。第一联合圩下部现状排涝标准不足10 年一遇，且多数泵站设备老化陈旧，部分区域涝水无法按照原设计能力排出。

2 工程设计原则

（1）工程规模需满足片区总体排涝能力的要求。

（2）工程总体布置需与站址处现有景观相融合，减少对现有景观、绿化的破坏，避免重复建设。

（3）整体布置尽量减少占地范围，同时满足防洪、排涝等功能要求，对外交通便利。

（4）泵站管理用房等布置紧凑合理，管理调度方便；有利于设备布置、安装运行及监测要求[1]。

3 排涝泵站工程设计

圩区泵站设计关键主要体现在以下几个方面：

（1）泵站的选址和结构形式；

（2）泵站的总体布置；

（3）泵站机组选型和装机台数。

新建钱浒站为堤内式泵站，建筑物级别如下：泵房、进水池、进水闸、防洪闸等主要建筑物为4 级，其他次要建筑物为5级，临时工程为5 级。穿堤箱涵建筑物级别应不低于对应堤防级别，老郎川河右岸堤防级别为4 级，钟桥河左岸堤防级别为4级，因此穿堤箱涵建筑物级别同泵站主体建筑物一致，为4 级。

3.1 设计标准

1）防洪标准

由于堤防具体保护对象的不同，其防洪标准也存在一定的差异。根据相关规范规定老郎川河右岸堤防防洪标准为20 年一遇，钟桥河左岸堤防防洪标准为20 年一遇。

2）排涝标准

排涝片内部的农村地区按照农排标准设计，抽排标准为10 年一遇24 h 暴雨24 h 排出。

3.2 泵站选址

排涝泵站站址宜选择在排水区地势低洼、能汇集排水区涝水，且靠近承泄区的地点。排水泵站出水口不应设在迎溜、崩岸或淤积严重的河段。钱浒站现状设计流量2.0 m3/s，进水渠为第一联合圩排水干渠，外河侧为钟桥河。钱浒站西侧现有排水涵闸一座，闸孔2.0 m×2.5 m,运行正常。现钱浒站西侧80 m，即下堤路，为便于征地，根据现场调研及主管部门沟通意见，本次钱浒站位置在钱浒老站与下堤路之间，进水侧河道与泵站前池顺接。具体选址情况见图1。

图1 钱浒一站选址图

3.3 泵站总体布置

泵站工程由进水池、泵房（包括副厂房）、汇水箱、出水涵、防洪闸组成。泵站工程根据站址处的地形条件进行布置，采用正向进出水的总体布置方式，轴线与钟桥河堤防基本垂直。泵房前沿设拦污栅，进水池共布置2 孔，单孔净宽3.20 m，底板高程3.60 m，墙顶高程10.00 m。

泵房采用堤后式布置形式，由主副厂房、汇水箱等组成。厂区各建筑物均在堤防内侧布置。主厂房内共设2 套机组，按“一”字型布置，安装间根据进场道路的布置设于厂房西侧。为主、副厂房平行布置，位于主泵房顶部，使主副厂房共用一个整体基础，既可以减少基础工程量，又可防止发生不均匀沉降。主副厂房平面总尺寸为12.70 m×13.90 m。泵室底板高程3.60 m，顺水流向长18.00 m，垂直流向宽13.90 m。电机层高程10.00 m，略高于附近地面9.70 m，出水箱涵高程5.50 m。

汇水箱设在副厂房北侧，泵房后的汇水箱与出水箱涵连接，共长8.70 m。出水箱涵穿过钟桥河右侧堤防，穿堤箱涵为单孔，单孔净宽1.5 m×1.80 m，总长16 m。新建出水箱涵上部堤防按20 年一遇标准设计，堤顶超高1.5 m，堤顶宽度根据现状取值6 m，内坡度1∶3，外坡度1∶2.5。

出水箱涵外侧设一座防洪闸，既保证泵站和大堤的防洪安全，又兼做泵站下游的检修闸门。防洪闸设一道闸门，采用平板钢闸门，启闭机平台高程13.90 m。

泵站管理区布置于泵房西侧空地上，管理区内设置交通道路，与钟桥河大堤堤顶道路连通，交通方便灵活。具体布置方案见图2 和图3。

图2 钱浒一站平面布置图

图3 钱浒一站纵断面布置图

3.4 泵站机组选型

由于泵站扬程低，宜选用轴流泵，适用的泵型有立式轴流泵、立式潜水（轴流）泵。立式轴流泵技术成熟，具有丰富的设计、运行、管理经验，机组结构简单，安全可靠，本工程推荐采用立式轴流泵型。

3.4.1 水泵进出水流形式

钱浒一站考虑开敞式进水和簸箕型进水两种形式，按相同的水泵叶轮中心安装高程进行分析比较。两种不同进水形式泵房尺寸比较见表1。

通过比较，开敞式进水由于水流没有约束，水泵吸水口四周需考虑一定的水容量致使流道较宽，占河道宽度略大；簸箕型进水流道中水流受到约束，沿型线流动，流道高、宽满足一定的流速要求即可。考虑小型泵站流道尺寸小，按有压流道的型线施工有一定的难度，且有压流道检修排水系统较开敞式复杂，以往小泵站多数采用开敞式进水的形式，运行维护简单方便。因此，推荐采用开敞式进水形式。

表1 不同进水流道形式下泵房尺寸差异

3.4.2 泵站机组参数

据泵站参数，查询相关样本，根据泵站总扬程，钱浒站选择900ZLB-100 型（低速）立式轴流泵，出水管直径φ900 mm。根据水力损失计算及水泵工作性能曲线图，试算后确定水泵各特征性能参数见表2。

表2 钱浒一站性能参数

由此，根据流量和扬程，确定机组参数见表3。

表3 钱浒一站泵组参数

3.4.3 泵站机组台数

根据本站的流量及扬程，结合选定的轴流泵相关参数及结构，可选择装机2 台或3 台，所对应的单泵流量分别为2.1 m3/s及1.4 m3/s。若选择3 台泵，单泵流量稍小，调度偏灵活，但相对的结构尺寸、土建造价及工程占地等资金会相应增加；若选择2 台泵，设备台数少1 台，调度灵活度相对不足，但节约了土建成本。因此，经综合考虑，推荐安装2 台机方案。具体见表4。本站是按10 年一遇的排涝标准设计的，正常情况下，泵站全开的时段很短，有充裕的检修时间，故可确定本工程不必设置备用泵。

表4 钱浒一站设置装机台数

4 结语

本文对宣城市圩区钱浒排涝站设计方案进行了讨论。泵站站址选在汇集排水区涝水，且靠近承泄区的地势低洼处；泵站总体严格遵循工程设计原则进行布置；由于泵站扬程较低，泵站机组选用轴流泵，其进出流形式则对比了开敞式进水和簸箕型进水两种形式，考虑泵站流道尺寸及施工难易程度，选择开敞式进水；机组参数根据查询的相关样本和泵站总扬程，确定为900ZLB-100 型（低速）立式轴流泵，并根据本站流量和土建成本，确定机组台数为2 台。由于钱浒排涝站水文情势及地质特性在圩区较典型，故此方案可对圩区内其他泵站设计提供参考。