平原區某中型泵站拆建工程的設計方案選擇

成志超 萬吉祥 曹 銳 賀淑全

（作者單位：1.宿遷市水務勘測設計研究有限公司 223800 2.宿遷市水利局 223800）

平原區的中小型泵站種類繁多，部分工程建設年代久遠，受建設時期的各類因素影響，實際運行中存在各種問題和安全隱患。此次拆建的泵站為大型灌區的兩座水源泵站之一，經鑒定后屬于四類泵站，故結合灌區項目改造工程的實施，對該工程進行拆建改造。通過對水泵的泵型及布置形式進行了對比和方案比選，為今后的泵站拆建改造設計積累了經驗。

一、工程概況

某中型泵站位于中運河沿岸，利用長度約200m引河從中運河引水灌溉，引河與中運河垂直相交。現狀泵站共設置13臺26寸混流泵，配13臺110kW電動機，布置在引河一側，為側向進水、一列式布置，泵站設計流量為14.3m3/s。

該泵站建于20世紀90年代，水泵為無錫水泵廠1982年生產的產品，之前裝配于其他工程，在1996年該工程改造時，將水泵機組轉入該工程中使用，屬于改造淘汰的舊水泵。經過二十多年的運行，水泵葉片均汽蝕嚴重，泵軸磨損嚴重，軸承盒滲油嚴重。泵站不滿足防洪要求，排架、電機墩混凝土強度等級偏低；出水池墻體開裂，出水涵洞開裂嚴重。經檢測單位鑒定，根據《泵站安全鑒定規程》（SL316-2004），評定該工程建筑物為四類，機電設備為四類，金屬結構為四類，綜合評定為四類泵站。鑒于此，結合灌區改造工程的實施，將該工程列入拆建項目。

二、泵型選擇

1.泵站設計水位

該工程的特征水位見表1。

2.泵站設計揚程

根據泵站特征水位確定泵站各工況凈揚程如下：

設計凈揚程＝23.50-17.20=6.30m

最高凈揚程＝23.50-17.00=6.50m

3.機泵設備選型

初估管路損失為15%，則水泵設計揚程為7.25m。按照設計流量14.3 m3/s，暫選六種水泵作為候選型號，選型時考慮備用機組1臺。六種方案水泵參數見表2。水泵選型對比見表3。水泵性能曲線見圖1～圖6。

從對比表和水泵性能曲線可以看出，6種方案性能參數均能滿足規劃要求。從效率、能耗、投資及管理方面綜合考慮，方案一的水泵運行效率較高，單位流量下所需功耗較低，且參照以往工程運行情況，水泵技術已成熟，設備穩定性能好，檢修頻率不高，在實際運行中設備噪音較低，適宜進行運行管理。由于此次拆建計劃采用正向進水方案，水泵機組進出水方向沿東西向布置，現狀的站址部位南北向寬度有限，采用4臺套機組所用空間較小。

表1 泵站的設計特征水位表

表2 六種方案水泵參數對比表

表3 六種方案水泵選型對比表

綜合上述因素考慮，該站最終選用方案一，即選用1400QZ-70（-2°）型潛水軸流泵。

三、布置方案選擇

該工程為拆建工程，在現狀泵站上游約15m處設有一攔污柵，約140m處設有一清污機橋及清污機。為減少占地、合理融入管理所環境，泵站采取原址拆建。現狀泵站為側向引水式、正向出水式布置型式，由于水泵臺數減少，單泵流量增大，且灌區的水源泵站有兩座，該工程為流量相對較小的輔助調節提水泵站。由于另一座主要供水泵站運行已有十多年，受外河水位變化影響較大，在低水位時進水流態較差。可利用拆建泵站的契機，提高其提水能力，以該工程作為主要供水泵站，另一座泵站作為調節泵站，故該工程的實際任務加大。現狀泵站的引河寬度有限，受大流量的影響，需對現有泵站的布置形式進行優化，布置方案分為兩類：

1.正向進水、正向出水方案

正向進水、正向出水方案利用現狀引河走向及西部現狀地形條件，自引河向西分別設置前池、泵室、出水管路（含計量設施）、出水池。現狀引河上口寬度約20.00m，泵室結構總寬度為17.00m，上游前池順接條件良好，水流條件良好。根據規范要求及工程實例，泵站宜采用正向進水。

由于站址北側管理道路以及管理所內地面高度為24.30～24.00m，現狀引河底高程為15.00m，老站進水池高程為14.30m，老站西側變壓器范圍內的地面高程為20.20～20.90m，此次根據地形變化條件，泵室底板布置在老站進水池位置，利用西側低洼位置布置出水池，再修建連通箱涵與一站出水池進行銜接，檢修間布置于北側，易于與現狀道路連通，方便管理。南側布置配電室及控制室，空間布局、房屋走向基本與管理所內一致，空間條件較為協調。

圖1 方案一1400QZ-70（-2°）性能曲線圖

圖2 方案二1200QZ-70（-2°）性能曲線圖

圖3 方案三1400ZLB-70（-2°）性能曲線圖

圖4 方案四1200ZLB-85（0°）性能曲線圖

圖5 方案五1400HD（S）-9（-4°）性能曲線圖

圖6 方案六1200HD(S)-9（-4°）性能曲線圖

2.側向進水、正向出水方案

正向進水、正向出水方案利用老站的布置形式，泵室基本位于老站的泵室位置，進水側采用圓弧翼墻與引河呈90°轉角，出水側利用出水池結合交通橋一同布置，連通至現狀出水池。

由于現狀的進水引河寬度有限，導致進水圓弧翼墻的轉彎半徑受限，需在進水前池位置加設導流設施，進水水流條件各機組影響較大，容易產生漩渦，影響水泵運行效率。出水側長度偏短，無法實施單泵流量的有效計量，且需加設防滲截水設施、防沖設施等工程量較大。

綜上所述，此次泵站布置型式為正向進水、正向出水的布置型式。

四、結語

平原區的中小型泵站數量較多，形式多樣，大部分為灌溉、排澇泵站。該工程所在的區域大部分為傳統的立式軸流泵，其結構相對簡單，便于維修，但運行噪音較大、效率相對較低。潛水泵的應用提高了泵站的運行效率，改善了運行管理環境。雖然其維修技術要求較高，但維護頻次較低，對于較大口徑水泵也更適用于專業化保養、工廠化維修。對于泵站的拆建改造，要綜合利用現有的地形條件，充分考慮進出水流態，從而提高泵站的整體運行效率，更好地發揮工程效益■