一體化泵閘在中山市某鎮(zhèn)水浸黑點(diǎn)河涌整治中的應(yīng)用

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1.引言

近年來(lái)地球氣候趨顯無(wú)規(guī)律化，暴雨頻繁，再加之城市的擴(kuò)大化，導(dǎo)致城市在面對(duì)防洪排澇要求下的形勢(shì)更加嚴(yán)峻。而早期建成的防洪排澇泵站數(shù)量少、設(shè)備老舊，已遠(yuǎn)不能滿足在城市化進(jìn)程中提出的更高要求，河道整治、黑臭水體治理、城市內(nèi)澇等問(wèn)題亟需解決。為了解決上述問(wèn)題，修建傳統(tǒng)具有引水排水功能的建筑物，如采用節(jié)制閘、泵站、水閘等單體建筑布置，則又面臨著占地面積大、投資費(fèi)用高、工程建設(shè)周期長(zhǎng)、征地拆遷艱巨等困難，已不適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需求。

為了解決河涌水流不暢、流速過(guò)慢的問(wèn)題，提高河涌的水動(dòng)力，讓河涌形成單向流，提高水環(huán)境容量，同時(shí)考慮到項(xiàng)目區(qū)水系周邊土地資源緊張等問(wèn)題。本次內(nèi)河涌整治過(guò)程中，引入一種新的泵閘型式——一體化泵閘，極大地解決了土地資源緊張情況下提高河水流速、增強(qiáng)水動(dòng)力的問(wèn)題。同時(shí)，在下游水位較高的情況下，利用該泵閘及時(shí)抽排，對(duì)解決局部流域內(nèi)澇也發(fā)揮了積極作用。

表1 一體化泵閘與傳統(tǒng)式泵閘對(duì)比

2.一體化泵閘介紹

一體化泵閘是一種將泵站和水閘一體式布置的泵閘，主要用于城市河道水調(diào)蓄、內(nèi)外河水體交換和防洪排澇。一體化泵閘的結(jié)構(gòu)中，閘門(mén)既是擋水結(jié)構(gòu)又是水泵支承的基礎(chǔ)，其水泵安裝在閘門(mén)上，泵房兼做閘室，使水閘和泵站合二為一，相比傳統(tǒng)泵站具有占用空間小、施工周期短、可整體搬運(yùn)以及可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。一體化泵閘通常由閘體、閘門(mén)泵、啟閉機(jī)、液壓系統(tǒng)、除污系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、控制中心以及監(jiān)控云平臺(tái)等組成。

3.工程實(shí)例

某鎮(zhèn)水浸黑點(diǎn)河涌一體化泵閘工程位于珠江三角洲西南部的中山市。鎮(zhèn)內(nèi)河涌交錯(cuò)，地勢(shì)平坦，珠基高程在0.5-1.4m之間。西稍高而東略低，為三角洲沖積、海積平原。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)河涌縱橫，網(wǎng)河密布，該區(qū)域內(nèi)河涌主要分為橫向河涌和縱向河涌，現(xiàn)有各類(lèi)河涌共50多條，總長(zhǎng)約60km。由于鎮(zhèn)內(nèi)河涌縱橫交錯(cuò)，暴雨時(shí)排水不暢，造成多處區(qū)域水浸。本項(xiàng)目在水浸黑點(diǎn)處設(shè)置多座一體化泵閘，通過(guò)一體化泵閘的水泵正向運(yùn)行提高河涌水動(dòng)力和增強(qiáng)排澇能力，水泵反向運(yùn)行引水改善內(nèi)河水環(huán)境。

3.1 項(xiàng)目背景

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的比例越來(lái)越高，工程區(qū)排澇壓力和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的日益增加。平原區(qū)河網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，河涌過(guò)流能力不足，影響河涌排澇能力；部分生活污水及工業(yè)廢水直接排入河涌，造成河涌水體污染；同時(shí)水利管理經(jīng)驗(yàn)不足、相關(guān)水利設(shè)施落后，導(dǎo)致水環(huán)境治理不夠重視，水污染嚴(yán)重。如何通過(guò)合理的方案和措施改善上述問(wèn)題，是本工程及新時(shí)代水利工程要著重考慮的方面。

3.2 工程概況

本工程新建多座一體化泵閘，單座泵閘設(shè)計(jì)流量為2.2～4.4m3/s，為Ⅳ等小（1）型工程，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)。單座泵閘安裝1臺(tái)或2臺(tái)800QGWZS型雙向潛水貫流泵，裝機(jī)容量對(duì)應(yīng)為75kW或150kW。水閘單孔凈寬4米或5米，一體化泵閘采用單孔或雙孔的布置形式，閘室采用平底閘結(jié)構(gòu)，閘室上下游均采用U型槽結(jié)構(gòu)作為進(jìn)水池和消力池。

3.3 項(xiàng)目主要存在問(wèn)題

（1）項(xiàng)目區(qū)部分河涌斷面狹窄，淤積嚴(yán)重，加上違章建筑擠占河道的現(xiàn)象普遍存在，且部分跨河建筑物處嚴(yán)重縮窄河道，致使該部分河涌的過(guò)流斷面縮小、過(guò)流能力降低，從而影響了河涌的排澇能力。

（2）項(xiàng)目區(qū)存在許多河涌上下游河底標(biāo)高接近、甚至部分位置上游河底低于上游，河水流動(dòng)速度緩慢，水動(dòng)力不足，從而導(dǎo)致河水在某一區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)期滯留，造成水質(zhì)容易受影響形成水浸黑點(diǎn)等情況出現(xiàn)。

（3）項(xiàng)目區(qū)內(nèi)雨水管網(wǎng)管底高程普遍較低，現(xiàn)狀交通主干道地勢(shì)較高，加之部分雨水管網(wǎng)井口垃圾堵塞情況嚴(yán)重，管網(wǎng)淤積嚴(yán)重，導(dǎo)致排水不暢。此外，中心城區(qū)未徹底完成截污，導(dǎo)致部分生活污水和工業(yè)廢水直接排入河涌，造成河涌水體污染。

3.4 項(xiàng)目難點(diǎn)

（1）項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀水利建設(shè)與現(xiàn)代化水利工程建設(shè)存在一定差距，水利建設(shè)措施不夠完善。

（2）項(xiàng)目區(qū)城鎮(zhèn)化比例較高，圍內(nèi)河涌?jī)砂侗椴季用駞^(qū)及工廠，水浸黑點(diǎn)的整治受施工條件的限制較大。

（3）項(xiàng)目區(qū)屬典型的平原感潮河網(wǎng)區(qū)，該鎮(zhèn)區(qū)發(fā)達(dá)、人口密集，但所在地勢(shì)低、河涌密布、很易發(fā)生洪澇災(zāi)害。近年來(lái)，地球氣候趨顯無(wú)規(guī)律化，導(dǎo)致暴雨、洪水、和臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害時(shí)常發(fā)生，使得原本復(fù)雜的珠江三角洲平原河網(wǎng)的水文條件變得更加多變，這些對(duì)合理確定平原地區(qū)河涌及泵站水閘的規(guī)模提出了新的研究課題。

3.5 解決措施及工程亮點(diǎn)

（1）本工程采用一體化泵閘的方式，將水泵固定安裝于閘門(mén)上，使水閘和泵站有機(jī)地結(jié)為一體，同時(shí)選用雙向排水的水泵，以同時(shí)提高河涌正反向的水動(dòng)力，極大的提高了本工程水利措施的使用率。

（2）本工程前期建立一維河網(wǎng)水動(dòng)力模型進(jìn)行模擬計(jì)算，模擬范圍包括了整個(gè)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)河涌及外圍的雞鴉水道、桂洲水道，通過(guò)模型計(jì)算，得項(xiàng)目區(qū)各河涌的流量、分析河涌的水動(dòng)力條件，合理確定水閘及泵站的規(guī)模。

（3）本工程根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水利規(guī)劃及現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查情況，并結(jié)合水文模型，分析判斷項(xiàng)目區(qū)河網(wǎng)中水的流動(dòng)，合理的選擇新建一體化泵閘布置位置。聯(lián)合外江泵站水閘與本工程新建一體化泵閘的調(diào)度運(yùn)行，增強(qiáng)內(nèi)外河之間水系的連通，將項(xiàng)目區(qū)的水變“活”，改善了水浸黑點(diǎn)及水體黑臭問(wèn)題。

4.結(jié)語(yǔ)

本工程以新型、實(shí)用及經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，采取合理可行的工程措施改善項(xiàng)目區(qū)水浸黑點(diǎn)和河涌水動(dòng)力不足的問(wèn)題，工程任務(wù)、規(guī)模及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等符合國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)政策，與地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平十分吻合。一體化泵閘適用于中低揚(yáng)程，不同圩區(qū)間的泵站工程，在我國(guó)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)河道治理、調(diào)水、內(nèi)河排澇、及農(nóng)田水利工程等領(lǐng)域中應(yīng)用前景十分廣泛，對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)大力推廣，但實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)妥善處理可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在新技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中保持嚴(yán)謹(jǐn)和靈活的態(tài)度。