銅陵市白蕩湖閘站改擴建方案及總體布置研究

占洪波

（安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230088）

隨著城市化進程的加快和防洪除澇標準的提高，很多泵站面臨現狀抽排能力不足的問題。為滿足最新工程規劃、功能等要求，必須對泵站進行改擴建升級。泵站改擴建工程應在現有泵站基礎上合理規劃改造，以實現新老泵房布置因地制宜、總體協調、管理維護方便。本文以銅陵市白蕩湖閘站改擴建工程為例，對泵站的改擴建方案及總體布置進行探討。

1 工程概述

白蕩湖閘站工程位于銅陵市樅陽江堤和白蕩湖排江出口處，白蕩閘始建于1953 年，2002 年改建為白蕩湖閘站。老閘站采取上站下閘雙層布置型式，具有防洪、自排、抽排和蓄水多種功能。水閘共6 孔，設計流量186m3/s，泵站設計流量37.2m3/s，采用6臺1400ZLB-125 型立式軸流泵，單機容量450kW，總裝機2700kW。

隨著經濟社會的發展，白蕩湖閘站現狀抽排能力不能滿足當前需求，需對白蕩湖閘站進行原址擴建，現有閘站改造利用，另增加抽排流量49m3/s。經綜合比選，擴建機組選用4 臺1800ZLB12.6-2.9 型立式軸流泵，配套TL750-24/2150型立式同步電動機，單機功率為750kW，總裝機功率為3000kW。

2 擴建機組布置方式選擇

現有閘站采取上站下閘雙層布置型式，主廠房布置于泵室之上。主廠房內6 臺機組按“一”字形排列，安裝檢修間、副廠房分別位于主廠房左、右兩側，皆單獨成段，與泵房之間設有沉降縫。具體布置詳見圖1。本次擴建考慮老站利用，現有6 臺機組保留，擴建機組的型式和布置方式應考慮與老站相協調。結合現場實際地形情況，擴建4 臺機組可采用兩種布置方案。

圖1 現有閘站平面布置圖

方案一：4 臺機組集中布置在老泵房右側。具體方案為：現有閘站主廠房及安裝檢修間基本維持現狀，拆除其右側副廠房進行擴孔，新建泵室及主廠房，廠房內4 臺機組成“一”字形排列；同時對副廠房進行移址重建，布置在老站安裝檢修間左側。具體布置詳見圖2。

圖2 擴建機組集中布置圖（方案一）

方案二：4 臺機組對稱布置在老泵房兩側。具體方案為：拆除老泵房兩側現有副廠房和安裝檢修間進行對稱擴孔，左右兩側各擴建2 孔，新建泵室及主廠房；同時對副廠房及安裝檢修間進行移址重建。本方案新機組分布在老機組兩側，為便于機組的安裝及檢修，新老機組宜共用安裝檢修間及起吊設備。因此，仍需將現有主廠房電機層以上結構拆除重建。具體布置如圖3 所示。

圖3 擴建機組對稱布置圖（方案二）

上述兩種方案從技術角度均可行，但各有優缺點。為優化設計方案，定性比較兩種方案優缺點。

方案一優點：1）現有主廠房及安裝間可維持現狀，對現狀閘站影響較小。2）新、老機組皆集中布置，互不干擾，運行管理方便。3）擴孔施工均在右岸進行，左岸基本未動土。4）副廠房施工進度受制約較小，為先行啟用老站安全度汛創造了有利條件。缺點為進、出口水流不均勻，需根據水工模型試驗結果，采取一定的工程措施。

方案二優點：1）擴孔分布均勻，自排、機排水流平順。2）上部廠房尺寸協調、美觀。缺點：1）現有主、副廠房及安裝間均需拆除重建，對現狀閘站影響較大。2）新機組分散布置，運行管理不方便。3）左、右岸同時進行擴孔施工，副廠房施工進度受制約較大，不利于先行啟用老站安全度汛。

通過以上比較，從工程安全、運行管理和利于先行啟用老站機組排澇度汛等方面考慮，決定采用4 臺機組集中布置的方案一。

3 泵房布置形式選擇

3.1 泵房現狀及存在問題

現有泵站為樅陽江堤上的堤身式樞紐，采取上站下閘雙層布置型式，具有防洪、自排、抽排和蓄水多種功能。閘底檻高程6.0m，單寬3.8m，閘孔凈高4.55m，共6 孔。泵室布置在自排閘上層，泵室底面高程11.15m（即水閘孔頂高程），電機層高程16.1m，安裝檢修間高程19.4m。墩墻采用變厚處理，無門槽處中墩厚0.6m，邊墩厚0.8m，門槽處中、邊墩厚度均為1.0m。閘室（泵室）垂直水流方向總寬度30.6m，順水流向長度28.1m。上游（白蕩湖側）設檢修門槽，檢修平臺高程15.1m。下游（長江側）依次設有交通橋、防洪門及檢修門槽，橋面高程19.27m，平臺高程19.2m。橋面寬8.0m，其中行車道6.0m，兩側人行道各寬1.0m。詳見圖4。

圖4 老泵房橫剖視圖

存在的主要問題：1）汛期站身直接擋水，擋水時段較長，度汛壓力較大。2）站身長江側公路橋承擔著站內交通、樅陽江堤防汛交通和日常社會交通等多重任務。公路橋也是連接羅昌河兩岸的唯一通道，車流量非常大，影響汛期防汛交通安全和泵站管理。

3.2 泵房布置形式比選

白蕩湖閘站改擴建需結合老站保留利用，并解決現有堤身式泵站在運行管理中存在的不足。現分別選擇堤后式和堤身式兩種布置形式進行技術經濟比較。重點分析堤后式、堤身式泵站對防洪能力、社會交通、運行管理等方面的影響。

堤后式泵房如圖5 所示。老泵房按堤后式布置改造，擴建泵房按堤后式設計，長江側筑堤、建防洪閘阻擋外江高水，同時新建壓力水箱及穿堤箱涵。泵站進水流道為肘型斷面，采用直管下降式出水，泵房下游依次設有快速事故閘門和拍門。新老泵室出水通道相互獨立，其間設置沉降縫。新老泵室出口均通過壓力水箱漸變后與穿堤箱涵連接，經防洪閘排入長江。防洪堤與兩岸原樅陽江堤相連，堤頂防汛道路可承擔兩岸日常社會交通任務，實現站內交通與社會交通分離。

圖5 堤后式泵房橫剖視圖

堤身式泵房如圖6 所示。與堤后式相比，泵房下游無需筑堤、建閘防洪，利用泵房直接擋水，出口快速閘門調整至拍門下游側，兼做防洪門。由于出口防洪門的布置，順水流向長度較堤后式長3.0m，現狀閘站順水流向長度需做相應延長改造。其他結構布置及控制高程基本與堤后式泵房一致。為實行新閘站廠區封閉式管理，長江側需新建一座跨河交通橋作為江堤防汛和日常交通使用。

圖6 堤身式泵房橫剖視圖

以上兩種方案均能滿足泵站樞紐布置要求。堤后式泵站主要優點是：新筑防洪堤與兩岸原樅陽江堤相連，堤頂防汛道路可承擔兩岸日常社會交通任務，實現站內交通與社會交通分離，管理方便；長江側筑堤、建防洪閘阻擋外江高水，泵站防洪能力增強，有利于度汛安全。其主要缺點為投資稍大。堤身式泵站主要優點是投資稍小，較節省；缺點是現狀運行管理條件未得到明顯改善。

綜上，雖然方案一投資稍大，但從防洪能力、社會交通、運行管理等方面考慮，決定采用堤后式方案。擴建后，新白蕩湖閘站設計抽排流量86.2m3/s，總體布置詳見圖7。

圖7 新白蕩湖閘站總體布置圖

4 結語

白蕩湖閘站擴建機組集中布置是合適的選擇，擴孔施工均在右側進行，左側基本未動土，右側擴建泵站和左側新建副廠房可同時施工。副廠房施工進度受制約較小，為先行啟用老站機組安全度汛創造了有利條件。該工程于2021 年10 月開工建設，2022 年4 月順利啟用老站安全度汛。

為解決現有堤身式泵站在運行管理中存在的不足，將老站改造成堤后式，擴建泵站也采用堤后式布置。長江側筑堤、建防洪閘阻擋外江高水，度汛安全。新筑防洪堤與兩岸原樅陽江堤相連，堤頂防汛道路可承擔兩岸日常社會交通任務，實現站內交通與社會交通分離，形成封閉式管理區，改善現狀管理條件，工程品質全面提升