多重功能的城市排澇泵站設計
——以宿遷市馬陵河城南排澇二站為例

陳業芹 陳 敏 王艾艾

（1.上海宏波工程咨詢管理有限公司 上海 201700 2.宿城區水利工程建設服務中心 宿遷 223800）

1 工程概況

1.1 馬陵河概況

馬陵河作為宿遷市老城區的骨干排澇河道，于1974年由人工開挖而成，位于宿遷老城區東部、中運河與古黃河之間。河道北起運河堤路、南至思虞路，河道全長5.2km，排澇面積5.7km2。馬陵河周邊呈現北高南低、西高東低的地形。馬陵河為內河，澇水自北向南通過城南排澇站排入中運河。隨著城市的發展，對城區河道提出了排澇、蓄水、生態循環、換水及處理管網事故污水等多重功能要求。經宿遷市宿城區發改局批復實施了宿遷市馬陵河城南排澇二站，以解決馬陵河抽排能力不足問題，實現水位有效控制、水生態循環、換水及應對城市水污染事件。

1.2 特征水位

1.2.1 進水側水位

2017年3月10日，宿遷市馬陵河綜合整治指揮辦公室組織召開城南排澇站改擴建項目相關設計參數對接會，確定的城南排澇站二站的主要設計參數如下：

排澇工況：設計水位17.0m、最低水位16.5m、最高水位19.5m。

輔助排澇、換水：設計水位16.0m、最低水位15.0m、最高水位19.5m。

水生態循環、污水事故：設計水位15.5m、最低14.8m、最高水位16.0m。

1.2.2 出水側水位

（1）中運河南水北調調水水位：南水北調第一期工程規劃出洪澤湖350m3/s，入駱馬湖275m3/s。在洪澤湖北調控制水位不低于11.9m 時，利用中運河淮陰～劉老澗段向北輸水230m3/s，劉老澗～宿遷閘段輸水175m3/s。河道設計輸水水位為：劉老澗閘上18.98m，宿遷閘下18.76m。劉老澗站上最高輸水水位19.5m。

（2）中運河行洪水位：中運河設計行洪流量500m3/s，相應行洪水位為：中運河與分淮入沂交匯口14.43m，劉老澗閘上18.0m，宿遷閘下18.87m。設計行洪流量1000m3/s，相應行洪水位為：中運河與分淮入沂交匯口14.25m，劉老澗閘上19.22m，宿遷閘下20.43m。

綜合以上，泵站排澇時，考慮出水箱涵、過閘門槽損失等，確定泵站出水池設計水位19.00m，出水池最高水位20.50m。

1.3 泵站規模

城南排澇二站工程等別為Ⅲ等，工程規模為中型。主要建筑物3 級，次要建筑物4 級，臨時建筑物為5 級。泵站設計抽排流量17.0m3/s（含換水流量2 .0m3/s），設計循環及污水事故流量0.36m3/s，泵站總流量17.36m3/s（見表1）。

根據城南排澇二站功能和綜合利用要求，考慮裝機效率、投資、施工、運行管理及對周邊的影響等方面進行水泵選型、工程布置設計。

1.4 地質

場地鉆探深度范圍內所揭示的土層可分為人工堆填土和自然沉積土兩大類。泵站所處位置處自上而下土層依次為：

（1）Q4

ml灰黃色輕、中粉質壤土雜石塊，為人工堆土。

（2）Q4al-pl②1灰黃色中、重粉質壤土、含腐殖質，②2灰黃色重粉質沙壤土；③黃灰色粉質粘土，夾沙壤土薄層；④黃灰色粉質粘土。

（3）Q3

al⑤棕黃、褐黃色重粉質壤土，含鐵錳質結核。

（4）Q3

al⑥灰黃色重粉質壤土夾粉砂薄層。

（5）Q3al⑨棕黃、灰白雜黃色粉質粘土，含鐵錳質結核及砂漿，局部夾細砂薄層。

表1 城南排澇二站規模表

圖1 方案一： 3 臺套1400ZLB-125（0°）站身縱剖圖

圖2 方案二： 3 臺套1400QZ-160（0°）站身縱剖圖

圖3 方案三： 3 臺套1400QGL-160（0°）站身縱剖圖

根據地質參數，泵站底板在③層，承載力為150kPa，采用天然地基即可滿足要求。

2 水泵選型

根據泵站的功能要求，主泵設計流量15.0m3/s、副泵（兼換水）設計流量2.0m3/s，設計循環及污水事故流量0.36m3/s，泵站總流量17.36m3/s。考慮到泵站為城市排澇泵站結合地方單機規模運行管理習慣，為提高排澇保運行證率，主泵選擇3 臺、副泵2 臺、循環泵3 臺。考慮到副泵及循環泵單機流量較小，本文僅對規模較大的主泵進行水泵選型方案分析。

2.1 主泵

方案一：3 臺套1400ZLB-125（0°）軸流泵

泵站主泵采用3 臺套1400ZLB-125（0°）水泵，3 臺水泵呈一字型布置，泵室凈寬3.6m，水泵梁梁頂高程16.00m，水泵葉輪安裝高程14.86m，泵室底板頂面高程13.00m，見圖1。

方案二：3 臺套1400QZ-160（0°）潛水軸流泵

泵站主泵采用3 臺套1400QZ-160（0°）水泵，呈一字型布置，泵室凈寬3.6m，水泵葉輪安裝高程14.86m，泵室底板頂面高程13.00m，見圖2。

方案三：3 臺套1400QGL-160（0°）潛水貫流泵

泵站主泵采用3 臺套1400QGL-160 （0°）水泵，呈一字型布置，泵室凈寬3.6m，水泵軸線安裝高程15.00m，見圖3。

上述三種方案對比情況見表2。

從對比表可以看出，三種方案水泵設計點效率在83.4%～84%，效率均在高效區，方案一略高，各方案性能參數均能滿足要求。設計點單機流量在5.7 ～6m3/s，均滿足要求，方案一略高。投資方面，方案一最低。施工方面，方案一電機與泵體分離布置，安裝要求同心度較高；方案二泵主體位于水下，上部結構布置簡單，泵體固定型式，安裝簡單；方案三為井筒式安裝，進出口需設置流道，施工安裝要求較高。檢修維護方面，方案一較為簡單，管理所管理人員能夠自行檢修維護；方案二為整體結構，泵體及電機均位于水下，密封性要求較強，自行檢修難度大，基本均需返廠維修；方案三與方案二較為相似，檢修維護相對最困難。環境友好方面，方案一噪音較大、環境較為吵鬧，方案二噪音較小、環境友好，方案三為井筒式、噪音與方案一相差不大、環境吵鬧。

綜上所述，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，水泵技術成熟，設備穩定性能好，檢修方便，投資相對較低。結合以上各因素分析，本次采用方案一。

2.2 副泵及循環泵

副泵選用2 臺套600ZQ-100（+2°）水泵，水泵并排布置泵室西側，泵室凈寬2.4m、水泵梁頂高程15.40m、水泵葉輪安裝高程13.84m，泵室底板頂面高程13.00m。循環泵選用3 臺200QW400-7 型潛污泵，3 臺水泵布置在鋼筋混凝土井式進水池內。

3 工程布置

歷經多年的發展，整個城區的水系系統已形成，現有建筑物周邊的供電、交通、管理等已完善，經多年的實踐驗證，原建筑物場址選擇基本合理，故此次工程在原址拆建城南排澇站二站。

城南排澇站二站采用堤后式布置，濕室型墩墻結構。3臺主泵、2 臺副泵沿馬陵河南端與城南一站呈一字型布置，泵站采用正向進水、正向出水，單向流道泵房。水泵出水管穿越泵室后墻后直接入出水池，出水池經收縮段并入兩孔穿堤箱涵，箱涵斜穿中運河堤防后入中運河，箱涵出口處設有擋洪閘。3 臺循環泵布置在西側鋼筋混凝土井式進水池內，進水池通過箱涵與市政管網建箱涵相連，泵站出水管路合并后一支接入運河，一支接入城南污水處理廠。

主泵采用3 臺套1400ZLB-125（0°）水泵，配套YLS-560-16 電機，單機功率355kW，3 臺水泵一字型布置在泵站的東側，泵室寬3.6m，進水池長11.5m；水泵梁梁頂高程16.00m，水泵葉輪安裝高程14.86，泵室底板頂高程13.00m；電機層高程21.40m。副泵采用2 臺套600ZQ-100（+2°）水泵，配套75kW 電機，水泵并排布置泵室西側；水泵梁頂高程15.40m，水泵葉輪安裝高程13.84m，泵室底板頂高程13.00m；電機層高程21.40m。3 臺換水泵均采用200QW400-7 型潛污泵，配套15kW 電機，3 臺水泵布置在鋼筋混凝土井式進水池內。

表2 三種方案對比表

泵站出水池采用開敞式結構，5 臺水泵兩兩之間均設有導流墩，出水池總寬由19.5m 漸縮至8.3m，兩臺主泵水流匯入凈寬為3.5m 的箱涵，1 臺主泵加2 臺副泵水流匯入凈寬為3.0m 的箱涵，箱涵凈高2.5m。箱涵出口處設防洪閘，設置3.0m×2.5m、3.5m×2.5m 鑄鐵閘門各一扇。

4 結論及建議

城南排澇二站主泵采用3 臺1400ZLB 軸流泵+副泵采用2 臺600ZQ 潛水泵+循環泵采用3 臺200QW400 潛污泵，有效地解決了城市排澇、蓄水、水循環、換水及對水污染事件應急等多重功能問題。本文通過對城南排澇二站的水泵選型、工程布置等詳細設計，有針對性地應對了城市節點排澇站的多重功能要求，為類似城市排澇站的規劃設計提供參考■