平原地區排澇泵站布置關鍵技術探討

張凡希 陸銀軍 夏紅衛

(1.揚州大學， 江蘇 揚州 225127；2.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司， 江蘇 揚州 225127；3.泰州市興化市水務局， 江蘇 興化 225009)

平原地區排澇泵站布置關鍵技術探討

張凡希1陸銀軍2夏紅衛3

(1.揚州大學， 江蘇 揚州 225127；2.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司， 江蘇 揚州 225127；3.泰州市興化市水務局， 江蘇 興化 225009)

本文就平原地區排澇泵站工程布置及應注意的關鍵技術問題進行了探討。合理劃分排水區是排澇泵站發揮功能的前提；因地制宜，選擇泵站位置及布置型式；泵站布置應為進水創造良好水流條件。研究成果可為類似工程設計提供參考依據。

排澇泵站； 布置； 關鍵技術； 探討

1 問題的提出

平原地區是指海拔較低、地勢平坦的廣大地區，一般位于沿海。泵站作為中國基礎設施的重要組成部分，承擔著區域性灌溉、防洪、排澇、調水和供水的重要功能，為工農業發展和人民生活水平不斷提高發揮了重要作用。泵站由水泵、配套的動力設備、附屬設備、管路系統和相應的建筑物等組成。排澇泵站常建于沿江(河)濱湖、濱海圩垸和平原地區的低洼地帶。暴雨季節，外河水位較高，內河澇水不能自流排除時，需排澇泵站抽排，以避免或減輕發生澇災。從目前排澇泵站布置來看，存在一些問題，如：泵站布置未與整個排水區劃分結合、泵站進水水流條件較差等，這些問題往往影響地區的排澇能力、泵站功能的發揮及機組運行的穩定性。鑒于此，本文就平原地區排澇泵站布置及應注意的關鍵技術問題進行探討及總結。

2 排澇泵站布置

2.1 泵站布置原則和排水區的劃分

a.排澇泵站布置的原則。結合水系規劃，充分考慮排水區域內現有排水系統的匯水趨勢，充分利用已建水利工程；泵站的設置要緊靠承泄區，有利于及時排澇；泵站的設置要與抽排區排水主河道布置相結合；泵站的布置盡量相對集中，以便于運行管理；盡量減少對已有工程的影響和移民拆遷數量，節約工程投資；有利于工程布置，方便施工及運行管理。

b.排水區的劃分。平原湖區排水區的劃分，應根據地理位置、地形、水系、原有排水系統和行政區劃等條件進行分片分級。

在沿江濱湖圩區，地形雖平坦，但也有一定高差，尤其是面積較大的排水區。分區應根據地形特點、容泄區的水位條件、原有排水系統等，地勢較高有自流條件的劃為自流排水區；地勢低洼，排澇期間容泄區水位長期高于田面的區域，劃為提排區；介于兩者之間的區域則采用自流與提排相結合的方式。

半山半圩平原區，需在山、圩或高低分界處，在稍高于容泄區設計水位高程的等高線布置截流溝，采取自流排水；在圩區或低處提排。高低分開，并避免上游客水流向下游形成洪災。

濱海或感潮河段地區，受洪水影響小，而受潮汐的影響較大。應根據地面高程和海潮平均水位的相對關系，劃分為自流、提排和自流提排相結合三種形式的排水區。

在面積較小或地形平坦單向傾斜的排水區，較常采用單站或多站一級分區排水的方式。

2.2 泵站總體布置

根據進、出水條件的不同，常規泵站的總體布置也有多種型式，但原則上需與進、出水布置平順連接。

a.攔河布置。這種布置型式即在河流的某一梯級控制處布置泵站工程，泵站下游的河道便成為站下引河，此時泵房結構可以是堤身式，也可以是堤后式。泵房下游的進水前池往往由前池側墻亦即下游翼墻與站下引河連接，泵房上游的出水池亦由出水池側墻即上游翼墻與站上河道連接，這種布置型式進水條件好，泵站運行效率也高，在區域引水、灌溉、排澇工程，以及遠距離調水工程中被廣泛采用。

b.靠岸布置。顧名思義，靠岸布置就是將泵站工程緊鄰低洼地帶的岸邊布置，它可以是緊鄰湖泊或水庫岸邊，也可以是緊鄰河道一側的岸邊，但這兩種布置的進水條件是完全不同的。前者泵房與湖泊或水庫岸邊只需通過站下進水池側墻甚至于邊坡連接即可獲得良好的進水條件；而后者如沒有設置導流設施，泵站的進水流態則較差，一般只在小型排澇泵站中被采用。

c.平原圩區的泵站布置。由于汛期洪水壓境，迫使平原圩區均建有封閉的防洪堤以抵御洪水的襲擾；汛期暴雨肆虐，圩區內澇水漫溢，給圩區的排澇造成了極大的困難；洪水退去，河流中水位驟降，又給圩區內的生產生活用水帶來危機。為滿足防洪、排澇和生產生活用水的要求，平原圩區的泵站布置有不同的特點。一般來說圩區內的排澇泵站，均布置在圩區內匯水區較低處的防洪堤后，便于澇水排出，此時防洪堤上常建有防洪閘，以備無需排澇時擋洪之用，排澇泵站一般都建有出水池或壓力水池與防洪閘相連。

2.3 泵站的進口布置

a.正向進水。當排澇泵站面向湖泊、水庫等開闊水面直接抽排澇水時，可采用正向進水的泵站布置型式；當澇水匯集處與選定的泵站站址相距較遠時，可通過開挖引河(渠)引至泵站前池。

b.側向進水。在河流一側的岸邊直接布置泵站工程即形成側向進水條件。從實際意義上說，無論是河流還是湖泊，在岸邊直接布置泵站工程，都有側向進水的趨勢，只是因湖泊的水面開闊，來水方向的影響較小，可以忽略不計，可將在湖泊取水的泵站都視為正向進水條件來對待設計；對于開挖了進水引河(渠)的泵站，只要進水引河(渠)沒有足夠的長度，其泵站進水條件仍然有側向進水的影響。

2.4 泵站的出口布置

泵站的出口布置與泵站運用條件、防洪要求及泵房布置型式有關。采用堤身式布置的泵房結構可向上游河道直接輸水，大中型泵站也可采用虹吸管堤后式布置的泵房結構向上游河道直接輸水；對于有防洪要求的泵站也可采用堤后式布置型式，泵房出口接出水池或壓力水池出水；一般來說，有防洪要求并采用堤后式布置的泵站，穿越防洪堤的輸水涵洞洞首均設置防洪閘門，而需要在汛期布置抽排澇水的排澇泵站，出水池壁的高度必須滿足在上游運行最高水位時的擋水要求，或直接布置壓力水池(或壓力水管)出水。

3 排澇泵站布置應注意的關鍵技術問題

a.合理劃分排水區，是排澇泵站發揮功能的前提。平原湖區排水區的劃分，應根據地理位置、地形、水系、原有排水系統和行政區劃等條件進行分片分級。針對不同區域，如：沿江濱湖圩區、半山半圩平原區、濱海或感潮河段地區等，進行科學、合理劃分排水區。合理劃分排水區是排澇泵站發揮功能的前提。

b.因地制宜，選擇泵站位置及布置型式。根據進、出水條件的不同，常規泵站的總體布置也有多種布置型式，但總的原則是與不同要求的進、出水布置平順連接。如：河流的某一梯級控制處布置泵站工程時，常采用攔河布置，其余情況，一般是靠岸布置。對于圩區內的排澇泵站，一般都布置在圩區內匯水區的較低處的防洪堤后，便于澇水排出。

c.泵站布置，應使進水有良好水流條件。在岸邊直接布置泵站工程時，側向進水最大的影響是由于水流在站前折向進入泵站前池，引起前池內水流紊亂，容易造成水泵運行不穩定，尤其是靠來水方向的水泵機組影響最大。正向進水，水流條件一般較好。對于開挖了較短的進水引河(渠)泵站，由于側向水流在進水引河(渠)未能調整好水流流態，進入前池的水流依然會出現前池內水流紊亂的現象。應該注意的是，要達到正向進水的良好水流條件，河口或渠首至泵站站前的距離一般應大于5倍河(渠)水面的寬度。

對于側向進水，一般可通過在進水引河(渠)的適當位置布置整流設施，可削弱或消除其影響。模型試驗成果表明，側向進水對水流流態的影響與邊界條件有關，因此，整流設施的布置宜通過數學模型或物理模型試驗來確定。對于重要的大型泵站，采用整體水工模型試驗更為穩妥。

如：江都一—四站站下引河為側向進水，進水前池內流態較差。無論是抽引還是抽排，進水池內均有大范圍的回旋區存在。站下水流側向進入流道現象明顯，特別是邊側機組，水流偏斜尤為嚴重，電機功率偏大，流量極不均勻。在進水前池的水流回旋范圍，泥沙淤積，又加劇了主流的偏斜，更加惡化了流態。2004年4—7月，對江都站站下引河流態及改善措施進行了模型試驗研究，整流效果較好，采取了“倒Y形導流墩+底坎”方案。該工程于2006年實施后，據現場觀測，前池水流條件有很大改善，淤積基本消除，提高了泵站機組運行的穩定性，詳見下圖。

“倒Y形導流墩+底坎”方案圖

4 結 論

平原地區排澇泵站布置及應注意關鍵技術問題是根據江蘇省內外排澇泵站經驗歸納提出，反映了客觀規律。實踐證明，研究成果可為類似工程設計提供參考依據。

Discussion on the key technologies of draining pump station layout in plains

ZHANG Fanxi1, LU Yinjun2, XIA Hongwei3

(1.YangzhouUniversity,Yangzhou225127,China;2.JiangsuWaterConservancySurveyandDesignInstituteCo.,Ltd.,Yangzhou225127,China;3.TaizhouXinghuaWaterAuthority,Xinghua225009,China)

In the paper, draining pump station project layout and key technology problems requiring attention in plains are discussed. Rational division of drainage area is the precondition for draining pump stations to exert function, and measures are adjusted to local conditions for selecting pump station location and layout type. Pump station layout should provide water feeding with sound water flow condition. The research results can provide reference for designing similar projects.

draining pump station; layout; key technology; discussion

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.017

TV675

A

1005-4774(2017)02- 0065- 03