河水绿化泵站在扬州市政绿化工程中的应用与推广

陈 锐 袁海霞 万卫胜

(1.扬州市勘测设计研究院有限公司 江苏扬州 225007;2.扬州市绿化养护管理处 江苏扬州 225000)

故人西辞黄鹤楼,烟花三月下扬州。古城扬州是一座具有二千多年历史的文化名城,进入二十一世纪以来,城市建设取得令人瞩目的成就,近年来先后获得国家园林城市、国家生态示范市、中国最佳人居环境城市以及联合国最佳人居环境城市等荣誉称号,作为市容市貌建设排头兵的市政绿化建设发挥了极其重要的作用。但是随着扬州城市绿化面积的不断增加,其养护与管理的工作量日益加大,如何更好的响应节约型社会建设的号召,结合地方特点,采取因地制宜的措施,保障市政绿化建设的有序发展越发显得重要,本文从河水绿化泵站的设计思路出发,简要阐述河水绿化泵站在扬州市政绿化工程养护中的高效节能应用与推广。

1 扬州市政绿化及养护现状

截止2009年底,扬州市城区已有绿化面积300多万m2,同时每年以近5%的速度增加,绿化日常养护工作由扬州市绿化养护管理处负责承担,养护主要工作有修剪、浇水、施肥、治虫等,其中绿化浇水所用的相关费用为全年较高支出之一。扬州市原先绿化用水均通过市政消防栓放取自来水,成本较高,同时使用时与消防用水时有冲突,为节约成本,避免冲突,近几年来结合扬州城区水体较多、水质较好的特点,经相关部门同意,在城区投资建设了7座河水绿化泵站,基本覆盖了主城区的绿化取水范围,大大降低了养护水费的开支,取得良好的社会与经济效益。同时,仍计划在周边新增绿化区域根据绿化建设速度继续建设河水绿化泵站。

2 工程设计

2.1 设计思路

绿化河水泵站是为绿化用水提供水源,根据其功能要求和位置,泵站布置应着重做好以下几点。

2.1.1 泵站布置隐蔽,与周边景观协调

为方便取水,河水绿化泵站取水水源均为城市内部河道,而现阶段城市河道两侧一般均为滨河景观绿化,绿化小品布置精致,市民休闲广场星罗棋布,水榭楼台、叠石假山、市花名木更是比比皆是,如在此处建造常规泵站,即增加建设成本 (主要为绿化景观修复工作),上部泵房建筑与周边景观、泵站进水口与河岸景观等也较难协调,为此,河水绿化泵站的布置型式应新颖隐蔽。

2.1.2 泵站使用快捷,日常维护方便

由于河水绿化泵站用途主要为满足城市日常绿化用水,水泵需长期使用且运行开启频繁,为降低工程运行管理成本,必须提高水泵单次运行效率,降低泵站的故障率,操作控制方便且无人值守,维修便捷。

2.2 方案比选

根据河水绿化泵站的设计思路,结合以往类似工程的经验,设计初始阶段主要从水泵选型、泵站布置型式两方面进行方案比选。

2.2.1 水泵选型

根据泵站的扬程、流量范围,结合以往城区类似泵站工程的泵型,主要就两种泵型进行比选:潜水泵、离心泵。根据本工程为绿化用水泵站,运行开启频繁的特点,在泵型的选择上主要考虑以下几点。

(1)水泵运行安全,可靠性要求高;

(2)配套土建、泵房需较易与景观协调;

(3)泵组结构应简单、成熟可靠,便于运行、维护和管理;

(4)水泵装置控制操作应简单方便,便于观察运行情况;

(5)工程投资经济合理。

2.2.2 两种泵型的特点比选如下

(1)潜水泵。潜水泵为现阶段广泛使用于城区的泵型,有成熟的设计、制造和运行、管理经验,泵室为湿室。其优点是泵室结构较简单,上部泵房工程可省。其缺点是由于本工程单泵配套功率不到30KW,常规潜水泵只有一组机械密封 (30kW 以上潜水泵为串联双组机械密封),易受渗水而损坏,故障率较高;另因其密封工艺的特殊性,需回厂家维修检测后才能使用,不能满足断水后的快修要求;设备造价相对较高。

(2)离心泵。离心泵亦为现阶段广泛使用于城区的泵型,设计成熟、制造运行和管理经验方便,泵室为干室。其优点是泵室为干室,检修安装方便,设备造价较低。其缺点是泵室结构较复杂,泵站进口布置较繁,需另设一套检修泵。

经比选,两种泵型各有利弊,根据工程特点与要求,为保证工程水泵在运行开启频繁的情况安全运行,且维修方便,同时配套土建应与周边景观的协调,为此选用离心泵。

2.2.3 泵站布置型式

由于本工程为河水绿化泵站,其布置型式的选择将影响工程的安全使用,合理化的布置将确保工程的安全,大大节省工程投资和占地,利于工程的运行管理及其与周边地形的和谐,同时为周边环境美化、绿化、亮化等措施留下较好的利用空间。为此本泵站布置型式根据工程功能和工程与周边景观的协调布置要求,结合所选用的离心泵泵型,推荐两种布置型式进行比选:布置型式一为地埋式布置;布置型式二为半地下式布置,从设备安装检修、工程占地、工程造价、与周边景观协调等4方面对两种方案进行比选,见表1。

从表中可以看出,两方案均可行。方案一不占地,造价较省,对周边景观无影响,但现场安装较为繁琐;方案二需占地,造价较高,上部泵房需与周边景观协调布置,但现场安装方便。由于河水绿化泵站一般均位于景观绿化附近,对景观要求较高,因此,在确保工程的安全运行的同时,选用地埋式布置型式。

表1 泵室布置型式比较表

2.3 工程设计

根据工程的功能要求和泵型、布置型式的比选结果,主要从水泵及配套设备、泵站土建和控制方式3方面进行设计。

2.3.1 水泵及配套设备设计

本泵站设计供水服务对象为洒水车,洒水车的载水吨位一般在10t或12t,按正常自来水消防栓的出水速度,一般在12min左右可放满一车。本设计水泵的放水速度按12min可放满12t的洒水车水箱计算,设计流量为60m3/s,水泵扬程根据泵室所在地势和河道水位等具体情况确定,一般在8～12m左右,单泵配套功率约为11kW。

为防止河水中杂物进入泵体,造成对水泵和洒水车进出水口的的损坏,同时还需保证足够的过水断面,设计时在水泵进水流道上设大通道拦污过流组合件,为保证平常更换,需安排小批量定制加工。该组合件在扬州河水绿化泵站近三年来的实际运行中,取得了非常好的效果。

2.3.2 泵站土建设计

本泵室为地埋式结构,泵室均为钢筋砼,泵室内净宽2.5m,净长2.5m,净高3.0m。泵室内设并联两台工作泵,一用一备;水泵进口处均设底阀一支和大通道拦污过流组合件一组,为防止沉降不均造成进水管的损坏,进水管上需设柔性接头一支;水泵出口经过调节阀门、管道与改造后的消防栓连接;为防止水体渗入或水泵检修时水体进入泵室,泵室内设自排水泵一台,该水泵启动设液位控制系统,自动开停;为保证泵室内的通风,在泵室顶部设排风管;为方便工作和检修人员的进入,在泵室顶部设进人孔1座;泵室顶部覆土至少0.5m厚以铺设绿化。具体布置见下图。

2.3.3 控制方式的优化设计

传统的洒水车在消防栓放水时,通常由洒水工用消防扳手打开消防栓,放满水后,再用消防扳手关闭消防栓。河水绿化泵站设计初期应业主要求,泵站运行时需无人值守,水泵开启运行控制模式为压力信号控制模式,即在水泵出口处设电接点压力表一支,通过压力设定值变动自动开停水泵;当消防栓开启时,管道压力释放后,水泵接收信号立即启动;当消防栓关住后,管道内压力增加至设定值时,水泵接收信号立即停机。经过一段时间的运用,发现由于消防栓非精密阀门,使用数月后,近50%的消防栓都有轻微渗滴现象的发生,导致水泵在无工作状态时,常常开停,以保持管道内的压力稳定,压力升降频繁,即浪费电力,又损伤水泵,还易导致控制柜因过流自保而暂停自动控制的功能,为此,需经常拆洗消防栓的密封件、单向阀的阀芯和启动控制柜的复位开关,给绿化养护带来极大的不便。

如何在无人值守的前提下满足功能需求,为此,设计人员、业主及工控设备人员等经过不断的摸索和尝试,对控制模式做出如下调整。

(1)采用无线电控制模式替代原有的压力信号控制模式。在电路设计中,接收电路的滤波电容采用630V的电容器,采用较高的集成化电路,配100m的强力微型遥控发射器进行控制水泵运行。

(2)为防止误操作,经微机编程后设定20m in的定时控制模块,即时启动定时,关泵自动消时,定时控制交流接触线圈,每次启泵时均从“0”时计时。

(3)为防止空气开关的损坏及其它原因导致的缺相,在电路中加载缺相保护断电装置,最大限度的降低维修量。

经过以上对控制模板的调整设计,基本上使无人值守的河水绿化泵站实现智能化控制,降低了工人的劳动强度和故障率,保障了城市绿化用水的供给。

3 效益分析

至2009年底,扬州市绿化养护管理处现有19辆洒水车(按10辆洒水车进行效益分析,另9辆车主要服务于城区周边区域,仍按使用市政消防栓用自来水统计),共建设绿化河水泵站7座,配套改造后的消防栓7支。本工程效益分析主要为经济效益分析,根据扬州市现阶段绿化用水的具体安排(12次/天/车)和年用水时间(约180天/年),对建设河水绿化泵站取水和利用市政自来水消防栓取水两种不同的取水方式的年运行成本进行计算,相同部份(如洒水设备购置维护、洒水工工资福利等)不进行比较。

3.1 使用绿化河水泵站取水

使用绿化泵站取水年运行费用主要包括电费、泵站维护费两项;但该方式需先期投资建设绿化河水泵站,每座泵站投资约为25万元/座(包括土建费、设备费、变配电费、控制工艺费、河道护岸及绿化恢复费、设计费、建管费等)。

(1)电费。

1车次用电:11kW×0.2h(12min)=2.2kW◦h(度);

1车单天用电:2.2×12=26.4kW◦h(度);

10车180 天用电:26.4×10×180=47520kW◦h(度)。

根据扬州市政公用用电电价为0.84元/度,1年用电费用为:47520×0.84=39916.8元。

(2)泵站维护费。

泵站维护费主要包括一名维护工的年工资和设备配件的更换,各地不同,粗按平均9万元/年计。

以上两项一年运行费用约为13万元左右。

3.2 使用市自来水消防栓取水

使用市自来水消防栓取水年运行费用主要为水费。

1车单天用水量:12×12=144t

10车180 天用量:144×10×180=259200t

根据扬州市物价局关于市政公用用水的水价可知:均价为3元/T,1年用水水费为:259200×3=777600元。

根据以上计算,如类似扬州市绿化养护管理处建造7座绿化河水泵站,虽需前期投资了约180万,但年运行费用仅为13万元,三年总支出约为220万元,同时多座泵站的合理布局还能导致洒水车油费减少等年运行成本的节省;而如果仍以市政消防用水为取水方式,三年总支出可达到230万元,已大于建造7座绿化河水泵站取水养护的建设与养护总费用。为此可以看出,仅需花三年时间即可将前期泵站建设的费用省出,三年后绿化河水泵站工程就将发挥具大的节约效益。

4 结束语

节约型社会的建设离不开用水的建设。扬州市绿化养护管理处利用城区拥有较多河道的天然优势,在水体的水质满足市政绿化用水的前提下,通过新建7座河水绿化泵站,改变原有绿化取水方式,大大降低了绿化养护运行成本,提高了养护效率,更好的服务于城市建设,发挥了良好的经济效益和社会效益,河水绿化泵站建设与推广势在必行。