小型排涝泵站区域化设计探讨

杨雪林 邓金荣 王忠海

【摘要】针对小型排涝泵站扬程低、年运行时间短、分布点广、区域内数量多的特点，探讨在同一排涝区域内小型规模泵站集中设计的可行性，对泵房及进出水流道进行优化设计，并对整个区域内的泵站辅助系统进行统一优化配置。

【关键词】小型泵站；区域化；设计

1.前言

近年来，随着全球气温变暖，暴雨、台风等极端天气的出现越来越频繁；由于我国城市化速度较快，绿地面积不断缩小，导致汇流时间大幅缩短；加上排水管网设计标准偏低，排水不畅；低洼地区内涝灾害频发，对人们的生命财产安全构成了严重的威胁。为此，我国很多城市和地区兴建了排涝泵站，效果显著。

2.小型排涝站特点及现状

排涝泵站的设计扬程普遍较低，按流量规模可分为大、中和小型泵站。其中，小型排涝泵站的总流量在10m3/s以下，但其数量多，分布点广，年运行时间较短，连续运行时间一般在几天到一周左右，年累计运行时间一般不超过一个月。

目前，已建的小型排涝泵站缺乏统筹设计，同一排涝区域内往往存在立式轴流泵、潜水轴流泵、潜水贯流泵等多种泵型及泵站结构型式，每种泵型的运行、管理和维护方式各不相同，给区域管理工作带了一定的困扰。区域管理人员中往往存在大量年龄偏大、文化水平偏低的临时兼职人员，日常的维护和保养工作不到位，当汛期来临时，泵站往往不能充分发挥排涝功能。

3.区域化设计

3.1 泵型选择

立式轴流泵是国内外广泛使用的泵型，有成熟的设计、制造和运行、管理经验。电机布置在地面上，运行维护方便，安全可靠。立式轴流泵一般需要设置地面泵房。

立式潜水轴流泵也是一种成熟的泵型，在國外和国内被广泛使用，也有成熟的设计、制造和运行、管理经验。该泵型可不设地面泵房。

对于排涝泵站而言，上述两种水泵均属于成熟可靠的泵型，且水力性能基本一致。下面对上述两种泵型进行详细的技术分析：

a.安装

立式轴流泵组的安装质量将直接影响水泵的安全运行，安装步骤是水泵后电机，先固定部分后转动部分的顺序进行（拆除过程与安装过程相反）。安装前要严格按照所设计的安装高程定出高程控制点，并放置水泵的纵、横轴线；安装过程需严格控制泵轴和电机轴的同心度、垂直度，叶轮间隙以及轴瓦与轴颈处的间隙等。泵组安装过程复杂，安装时间较长。

立式潜水轴流泵电机与水泵构成一体，现场安装方便、快捷。小型潜水轴流泵多采用井筒式安装，即潜水泵依靠自重落在座环上，安装时只需将水泵吊入井筒就位即可，检修时将泵组整体吊出。安装过程中无同心、水平及高程调整等步骤。泵组安装过程简单，安装时间短。

b.运行管理

立式轴流泵启动前，主轴密封处需先进行充水润滑；运行过程中，电机也可能需要提供冷却水。小型泵站往往没有专门的自来水接入，需要协调市政部门专门提供自来水管路，若水压不够，还需在管路上设置增压泵。

潜水轴流泵水流从电机四周经过，冷却条件好，无需外接冷却（润滑）水。非汛期可将泵组整体吊出，放置在区域管理单位的仓库内，并进行基本的维护，汛期再将泵组投入流道，可在一定程度上避免水质对泵组的腐蚀。

c.密封要求

立式轴流泵电机安装在地面上，无特殊的密封要求。

立式潜水轴流泵的电机在流道内，必须有可靠的密封部件。目前，国产潜水轴流泵多采用两道以上的机械密封，使电机与水密封隔离，并在机械密封之间设集水腔，集水腔内设漏水报警装置，可有效的对潜水电机进行保护。

综上所述，在区域管理单位许可的前提下，建议小型排涝泵站采用潜水轴流泵。

3.2泵站设计

a.泵房设计

随着生活水平的不断改善，人们对环境景观的要求也越来越高，泵房的建筑方案已经成为设计的难点之一，既要满足泵站的功能性需求，又要与周边的建筑风格、环境景观相统一。

为简化设计，建议区域内小型潜水轴流泵站可不设计地面厂房，泵室上部采用轻质盖板或阳光棚，该布置方式可大幅度减小土建施工费用及施工周期，基本不会对泵站所在位置的环境风貌造成破坏。

b.进出水流道及断流方式

大中型立式泵多采用肘型、钟型和簸箕型流道进水，水流条件好，但进水流道型线复杂、开挖深度大；小型立式泵可采用开敞式进水、水泵喇叭管吸水方式，以简化进水流道型式，减少土建开挖量。出水流道采用直管出水的方式，设拍门配合断流。

水泵出水管出口底高程可设计在出水侧常水位以上，常水位停机状态下，泵站外河水不会渗漏或倒流至内河。此布置方式可以取消进水侧工作闸门，进水侧仅设置检修门槽。出水池底板高程可设计在外河常水位附近，泵组和拍门仅考虑在非汛期进行检修，因此，出水侧检修闸门也可以取消。

该布置方式的优点是简化了泵房设计，减少了土建和闸门的投资。缺点是当出水侧水位较低时，水泵扬程将被抬高，泵组轴功率增大，耗电量将有所增加，但考虑到小型排涝站轴功率较小，且年累计运行时间较短，能耗的增加较为有限。故小型排涝泵站采用该流道型式是合理的。

c.辅助系统配置

小型潜水轴流泵站的辅助系统主要是检修排水系统和起重设备。由于泵站不设置地面厂房，无法采用传统的桥式起重机或电动葫芦起吊。以往的设计中，设计人员往往不专门配置起吊设备，或建议运行人员采用汽车吊。事实上，汽车吊的租赁价格较高，而且可能会受到泵站所在位置道路交通条件的影响，无法到达泵站现场。

泵站进行区域化设计，建议采用移动式龙门架+手拉葫芦的起吊方式，该起吊方式不受地形和道路条件的限制，操作方便，运行人员经过简单培训即可轻松完成操作。

区域泵站的检修排水系统可采用移动式潜水排污泵（带软管），整个区域内共用若干台检修泵，检修泵平时可放在仓库，需要时由运行管理人员带到现场排水。

4.结语

综上所述，同一排涝区域内的小型泵站，可统一采用潜水轴流泵，并简化泵房设计和辅助系统，优化泵站进出水流道，达到节约投资，方便管理的目的。

参考文献：

[1]刘应瑞.浅谈防洪堤以及排涝泵站管理[J].建筑与装饰，2017年3月：283～284.

[2]秦世兵，陈明明，张璐.小型水利工程区域化集中管理模式[J].河南水利与南水北调，2016（3）：10～11.