泵站“引、排、灌”一体化设计的实践与运用——以安乡县赵家湖泵站为例

钟翔熹 范陆娥

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 工程概况

三峡工程建设运行后提高了长江中下游防洪能力，极大地保障了长江中下游防洪保护区内人民生命财产安全，与此同时，三峡工程蓄水运用后明显改变了坝下河道的水沙条件，清水下泄导致河道冲刷，同流量水位下降，对长江中下游地区城镇居民饮水和农业灌溉带来一定影响。珊珀湖地处湖南省安乡县洞庭湖西北部、重点垸安保垸内，是大型排涝泵站仙桃泵站的主要调蓄湖泊，灌溉农田面积约0.79 万hm2（11.9 万亩）。珊珀湖本身没有集雨面积，赵家湖泵站作为珊珀湖的重要引水和排水泵站，当珊珀湖水源不足时，引澧水入湖，当垸内发生内涝时，将珊珀湖水排入澧水洪道，同时该泵站两侧还布置了灌溉渠道，旱季需将湖水或河水抽入较高的灌溉渠道以满足堤垸内的农田灌溉用水需求。泵站各工况运行水位见附表。

附表 各工况泵站运行水位 m

2 泵站的布置型式

因珊珀湖与泵站连接为渠道连接，渠道两侧分布较多民居点，若采用排、灌分建型泵站，势必将扩宽渠道和拆迁民居，增加投资，通过多组方案论证比较，提出采用“引、排、灌”一体化设计的思路，按照合建型泵站进行设计。

“引、排、灌”一体化设计思路主要是将泵站引水、排涝、灌溉三大功能，进行“综合设计，集中建设，协调管理”，相对于分散式的泵站设计，该设计方案能有效集约用地，节省投资，便于统一协调管理和提高泵站使用效率[1-4]。按照“引、排、灌”一体化设计思路，赵家湖泵站主要结构从外河向垸内依次为：防洪闸、穿堤涵管、压力水箱、主泵房。主泵房和压力水箱平行布置于堤防内侧，压力水箱分为上、下两层，通过压力水箱两侧闸门的控制来实现不同功能。赵家湖泵站主要建筑物布置详见图1～图3。

图1 赵家湖泵站平面结构布置图（左）和纵剖面结构图（右）

图2 赵家湖泵站横主厂房横剖结构图（A-A）

3 “ 引、排、灌”一体化功能的实现方式

（1）引水：澧水洪道水位高程为（26.5～29.0）m之间，珊珀湖水位为（27.5～29.5）m 之间，要实现外河水（澧水洪道）引入控制如下：防洪门C 开启，抗旱阀D 关闭，控制门A 下闸，控制门B 上闸。澧水通过穿堤涵管进入压力水箱下层，通过水泵抽至上层，流向控制门A 的上孔，最终流入引水渠道实现引水功能。当澧水河水位高于珊珀湖水位时，可将闸门全部上提，实现自流引水。

（2）排涝：珊珀湖水位为（28.5～30.0）m 之间，澧水洪道水位高程为(33.4～37.9)m 之间，要实现涝水排入外河（澧水洪道）控制如下：防洪门C 开启，抗旱阀D 关闭，控制门A 上闸，控制门B 下闸。珊珀湖水通过引水渠道进入压力水箱下层，通过水泵抽至上层，流向控制门B 的上孔，最终通过穿堤涵管流入外河，实现排涝功能。当澧水河水位低于珊珀湖水位时，可将闸门全部上提，实现自流排涝。

图3 闸门槽顶部止水示意图

（3）灌溉：珊珀湖水位为（27.5～29.5）m 之间，澧水洪道水位高程为（26.5～29.0）m 之间，要实现农田灌溉控制如下：防洪门C 关闭，抗旱阀D 开启，控制门A 上闸，控制门B 上闸。珊珀湖水通过引水渠道进入压力水箱下层，通过水泵抽至上层，通过抗旱阀D 控制的钢管，最终流入两侧的抗旱渠道，实现灌溉功能。

4 关键技术问题及解决方法

泵站通过压力水箱闸门调节来实现多项功能，压力水箱设计分为上、下两层，上层主要是加压的作用，下层主要是控制进流的作用，前、后两扇控制闸门可选择性的控制压力水箱上层或下层最终调节水的流向；上层水箱设置左、右两个灌溉阀门，可通过灌溉阀门的开、关控制水流向需水的灌溉渠道。因此压力水箱在设计中存在如下几个关键问题：

（1）控制闸门起到调控水流的作用，挡水方向随着功能的改变而改变，因此闸门需采用双向止水，且当闸门提起后封堵压力水箱上层孔口时无底坎止水，需采用侧止水对底部进行封堵，因此闸门底部应做特殊侧向止水保证闸门上提后的止水效果。

（2）排涝时外河水位高，控制门B 下闸，此时控制门顶部的螺杆空隙处承受较高的水压，若处理不当，不仅无法实现排涝，甚至会出现外河水从控制门B 顶部倒灌的可能，因此控制门B 顶部的螺杆需封闭严实，赵家湖泵站在门槽上部预留二期混凝土和锚栓，闸门安装后用抗压盖板密封门槽顶部，抗压盖板与闸门螺杆之间的缝隙使用橡胶螺母封堵，当闸门到位为后将橡胶螺母向下旋紧封闭螺杆与钢板之间的缝隙。见图3。

（3）工程要求水泵在引水、排涝工况均能稳定运行，但引水工况净扬程低，排涝工况净扬程高，如按两个工况选型则没有合适的泵型，因此考虑按排涝工况布置水泵出水管中心高，可适当抬高引水工况净扬程，选型时优先满足引水工况下的提水流量达到10.21 m3/s，兼顾排涝工况下的提水流量大于3.1 m3/s，实际排涝流量则取决于排涝扬程下水泵的出水流量。这样选型可达到两工况泵组均能稳定运行，且节省泵站建设成本。

5 结 语

赵家湖泵站通过闸、阀的调节成功实现引水、排涝、灌溉三大功能一体化，避免了灌、排泵站的分开建设，减少了占地，节省投资，而且其控制闸采用上、下移动控制不同的位置，减少了闸门的建设费用，但该泵站在不同工况之间切换的操作较为复杂，管理过程中需制定一套详细的操作流程，若进一步将各操作流程采用自动化实现，则可简化操作流程，达到既节省投资又控制简便的目的，这将是今后重点研究的内容之一。

[1] GB 50265-2010 泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.

[2] 沈昊，陈小鹏，罗海东，陈照. 堤后式排灌两用泵站设计方案分析[J].人民长江，2012，43(20)：85-91.

[3] 中水淮河工程有限责任公司.中小型水利水电工程典型设计图集（泵站分册）[M].北京：水利水电出版社，2007.

[4] 丘传悕. 泵站[M]. 北京：水利水电出版社，2004.