小型排灌结合泵站新型结构型式的应用

2014-02-08姚建忠姜建波

江苏水利 2014年4期

姚建忠姜建波

（1.金湖县城区河道管理所，江苏淮安 211600；2.淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏淮安 223005）

1 简述

淮安市白马湖宝应湖洼地治理、大中型灌区续建配套和节水改造工程中，常有灌溉渠道和排涝河道水系区分不明显，导致泵站功能多样化，使泵站同时具备引水灌溉、自排、提水灌溉及抽水排涝多项功能。笔者根据此类型泵站功能特点，提出三种新型结构布置型式：①出水池与自排洞双层布置，水泵采用单向出水普通立式轴流泵；②自排洞与泵站进出水池并排布置，水泵采用单向出水普通立式轴流泵；③自排洞与泵站出水池分上、下层布置，水泵采用可控制双向出水立式轴流泵。并通过对三种结构型式的阐述，分析其优缺点。

2 泵站新型结构布置型式

2.1 出水池、自排洞双层布置

如图1所示，在出水池下设自排洞，形成出水池与自排洞双层布置的结构型式，自排洞既作为排水洞，也作为引水洞，自排洞底板和泵室底板在同一高程上，整体浇筑，分别在自排洞出口设闸门1、进水池进口设闸门2、出水池正向出水方向设闸门4、出水池侧向设闸门3。这种型式具有自排、自灌、抽排、抽灌相结合的功能。当内河水位高于外河水位，满足自排条件时，打开闸门1和2，利用自排洞排涝；当外河水位高于内河水位，需要自灌时，打开闸门1和2，使水流经泵室自流灌溉；当外河水位高于内河水位，无法自排，需要抽排时，打开闸门2和4，关闭闸门1和3，开机排涝；当内河水位高于外河水位，且内河需要补水灌溉时，打开闸门1和3，关闭闸门2和4，开机补水。

2.2 自排洞与泵站并排布置

如图2所示，自排洞与泵站并排布置，整体浇筑，水泵正向进水后，经墩墙侧向出水至自排洞室，泵室和洞室上下游各设一道工作闸门，形成“一站四闸”的型式。这种型式具有自排、自灌、抽排、抽灌相结合的功能。当内河水位高于外河水位，满足自排条件时，打开闸门3和4，利用自排洞排涝；当外河水位高于内河水位，需要自灌时，打开闸门1和2，使水流经泵室自流灌溉；当外河水位高于内河水位，需要抽排时，打开闸门1和3，关闭闸门2和4，开机排涝；当内河水位高于外河水位，且内河需要补水灌溉时，打开闸门2和4，关闭闸门1和3，开机补水。

图1 出水池、自排洞双层布置示意图

图2 自排洞与泵站并排布置示意图

2.3 自排洞与泵站上、下层布置

如图3所示，自排洞与泵站上、下层布置，站房下层既是进水池，又可作为引水或排水的涵洞，上层为出水池，进水和出水都为双向。下层涵洞两端各设一道工作闸门，结合双向出水轴流泵的工作闸阀，形成立面“X”形流道的型式。这种型式同样具有自排、抽排、自灌、抽灌相结合的功能。当内河水位高于外河水位时，可以打开闸门1和2，内河水则可自流排入外河；若外河水位较高不能自排，则关闭闸门2和闸阀1，打开闸门1和闸阀2，可抽排入外河。灌溉时，若外河水位较高，可开闸门1和2，自引外河水灌溉；若外河水位较低，则关闭闸门1和闸阀2，打开闸门2和闸阀1，进行提水灌溉。

3 优缺点分析

图3 自排洞与泵站上、下层布置示意图

传统排灌枢纽是将水闸和泵站分开布置，以便上下游水流平顺衔接，但传统布置型式布置疏散，占地面积大，管理不够集中方便。笔者所提出的三种新型结构型式与传统分建型式相比，具有占地面积小、工程投资省、方便运营和管理等优点。但这三种布置型式也存在一定缺点：结构型式①（出水池、自排洞双层布置）：首先，结构底板比较狭长，4台启闭机操作平台小，其次，泵站在抽灌时，水流从外河通过涵洞进入泵室，进水流态差，同时，侧向出水易产生回流，出水涵洞底板较高，出水时形成跌水，对出口处形成冲刷，需采取一定的消能防冲措施。结构型式②（自排洞与泵站并排布置）：泵站在抽排和抽灌情况下，泵站侧向出水，造成闸下单侧泄流，会在泵站上下游产生强烈的回流和偏流，不仅增加了消能防冲设施的负担，而且对整个站身安全构成严重威胁。结构型式③（自排洞与泵站上、下层布置）：占地面积小，土建工程量大幅减少，水泵价格略有增加，整体工程投资省。且在各种工况下，泵站均为正向进出水，从而克服了结构型式②上下游流态复杂的缺点。但这种型式通常泵站效率较低，阻力损失较大，在进水池内易产生涡带，导致水泵及站房振动，严重时可能危及机组和站身安全。