浙东沿海多样化闸站实用技术探讨

余锦地，鲍红艳

(1.浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002；2.杭州市闲林水库管理处，浙江 杭州 311122)

1 概述

浙江省东部沿海平原遭受台风暴雨侵袭频繁，为有效解决内涝问题，近年来建设了大批闸站工程。闸站一般由泵站和挡水闸门组成，根据闸站的功能要求、景观要求、运行工况等具体情况，浙东沿海闸站可选的类型多种多样。浙东沿海泵站分为排涝和供水两种不同功能。排涝泵站一般多为低扬程泵站，可选用的泵站类型主要有：立式轴流泵、潜水轴流泵、潜水贯流泵、斜式轴流泵、竖井贯流泵等；供水泵站一般用于引调水工程，泵型可选用混流泵、离心泵等。

水闸的实用门型主要有：翻板门、人字门、平开门、浮箱式船形门(三角门)、横拉门、直升门、升卧门等。

2 排涝泵站类型

2.1 立式轴流泵

立式轴流泵(如图1所示)在国内已有几十年的制造、安装和运行经验，技术比较成熟，相对其他型式的泵，它的安全可靠性高，在全国各省有许多成功应用的实例。

泵站一般分水泵层、电机层等，电机安装高程较高，通风、维修条件好。缺点是由于水泵、电机竖向布置，水泵安装高程较低，导致基坑开挖、支护工程量相对其他泵型较大。

图1 立式轴流泵示意图(单位：cm)

2.2 潜水轴流泵

潜水轴流泵(如图2所示)是近年来推广使用很快的一种泵型，与立式轴流泵相比噪音低、泵站土建结构简单，工程量少，投资较省，施工安装周期短，辅助设备简单，操作程序简化，维护管理方便，具有多种自动保护装置、自动化程度高等特点。缺点是单机流量不宜过大，一般在10m3/s以内比较合适。

图2 潜水轴流泵示意图(单位：cm)

2.3 潜水贯流泵

潜水贯流泵(如图3所示)是水力性能很好的一种泵型，整个流道平顺，泵站装置效率最高，泵站流道较短，泵组结构布置紧凑，特别适合在低扬程泵站中使用，是最近几年发展较快的一种低扬程泵型。潜水贯流泵采用潜水电机替代装在灯泡体中的普通电机，散热条件好，土建结构简单。缺点是单机流量不宜过大，一般在15m3/s以内比较合适。

图3 潜水贯流泵示意图(单位：cm)

2.4 斜式轴流泵

斜式轴流泵(如图4所示)进水池流道平直，出水流道有一定的向上倾斜度、拐弯角度较小，水力流道畅通，因此其流态较好，水力损失相对较小，泵站装置效率较高。斜轴泵一般在大中型泵站应用较多，但是考虑到其倾斜安装，对轴承受力，人员巡检维护均有不利之处。

图4 斜式轴流泵示意图(单位：cm)

2.5 竖井贯流泵

竖井贯流泵(如图5所示)的电机、齿轮箱均在竖井内，厂房噪音小，运行环境好，且机组水平布置，对轴承受力有很大好处，不会造成人员维护时出现站立不便的状况。竖井贯流泵一般在大中型泵站应用较多，其主要缺点是主厂房的跨度较大，泵站主体占地面积较大。

图5 竖井贯流泵示意图(单位：cm)

3 供水泵站类型

浙东沿海供水泵站一般用于引调水工程，如舟山大陆引水二期、宁波水库联网联调(西线)一期、嘉兴域外引水(杭州方向)等工程，泵型可选用离心泵、混流泵等。

离心泵具有扬程较高的特点，是供水泵站用得较多的泵型，效率较高。从流道结构上看可分为单吸式和双吸中开式；从叶轮个数上看可分为单级和多级；从机组安装上看可分为干式安装和潜水安装，目前供水泵站工程中应用较多的有单级单吸离心泵、单级双吸中开式离心泵、潜水排污离心泵等。

混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵型，扬程适中，流量较大。混流泵相对离心泵扬程较低，从流道结构上看可分为导叶式和蜗壳式；从机组安装上看可分为干式安装和潜水安装，目前供水泵站工程中应用较多的有导叶式混流泵、导叶式潜水混流泵、潜水排污混流泵等。

4 水闸实用门型

4.1 翻板门

翻板门适用于景观要求高的工程，其门叶绕着底部支铰旋转，闸门全开时能平卧在河底，上部没有启闭机房，可以适应大跨度要求。

优点：启闭灵活，无上部建筑，易与周边环境相协调。

缺点：闸门常年位于水下，闸底淤积和杂物的影响易导致故障发生。

4.2 人字门、平开门

人字门由两扇绕垂直轴转动的门扇组成，关门时，两门扇互相支承在彼此的斜接柱上，构成三铰拱以封闭闸孔。

平开门由一扇绕垂直轴转动的门扇组成，关门时，单扇门由液压杆支承在闸室底坎上。

优点：人字门、平开门开启后，两扇门分别隐藏在闸室边墩的门龛内，通航净空不受限制；闸门厚度较薄，重量轻，造价低；无需上部建筑，易与周边环境相协调。

缺点：人字门、平开门基本不能承受反向水压力，也不能在有水压情况下启闭；闸门支承部件比较复杂，闸门的止水性能较差。

4.3 浮箱式船形门(三角门)

浮箱式船形门由两扇绕垂直轴转动的竖向弧形门组成，常用于船闸工作闸门。

优点：开启后，两扇门扇分别隐藏在闸首边墩的门库内，通航净空不受限制；门扇上的水压力合力通过旋转中心，因而启闭力较小，可以在有水压的情况下启闭，启闭方便快速，能承受双向水头；可以利用闸门本身进行输水，所以常用在潮河段的船闸上，利用平潮开闸来提高船闸的通过能力，非常时期可利用船闸泄洪。

缺点：所占空间较大，门扇结构及支承部件比较复杂，材料用量较多，造价较高，闸门的止水不易严密。

4.4 横拉门

闸门沿水平方向移动，常用于船闸工作闸门。

优点：开门时，闸门移入闸室一侧的门库中，可承受双向水头，启闭力较小；无需上部建筑，易与周边环境相协调。

缺点：必须在静水中启闭，且需设置门库；门底的滚轮由于闸底淤积和杂物易发生故障，检修不便。

4.5 直升门

整块直升门水工结构上用得最多的门型，其优点是启闭灵活，能适应双向挡水，止水效果好，缺点是需在上部设启闭平台，较难与周边环境相协调。

双扉直升门按闸门的高度分成上下两扉，开启时上下两扉门叶重叠，与整块直升门相比，其门体高度缩小，减小了闸门对排架高度的要求，但启闭系统和止水结构等均比整块直升门复杂，造价高。

4.6 升卧门

闸门挡水时为垂直状态，在启闭过程中首先沿垂直段运行，再沿圆弧段运行，在全开后呈现为水平状态平卧于闸墩顶部，可降低排架的高度。

优点：闸门的结构与平面直升门完全相同，能承受双向水头，操作简便、运行可靠、便于维护。

缺点：侧止水在闸门翻转过程中容易拉坏，且闸门吊点常置于水下，钢丝绳和吊点装置容易被腐蚀。

5 结论

小型泵站从施工便利、简化土建设计、方便安装维护的角度考虑，应优先考虑采用潜水泵，如潜水轴流泵、潜水贯流泵等。大中型泵站一般不采用潜水泵，主要考虑潜水泵单机流量较小，机组台数多导致征用土地面积较大，可选用的泵型主要有立式轴流泵、竖井贯流泵、斜式轴流泵等。

工程需要长距离输水和多泵联合运行的要求通常需要闭阀启动，离心泵在启动功率小、可以闭阀启动、运行管理维护简便上有优势，推荐优先选用离心泵。混流泵相对离心泵扬程较低，适用于大流量的供水泵站。

直升门是水工结构上用得最多的门型，其优点是启闭灵活，能适应双向挡水，止水效果好，缺点是需在上部设启闭平台，较难与周边环境相协调。对于周边景观要求高的区域，考虑到易与周边景观相协调，应优先考虑无上部建筑的门型，如翻板门、人字门、平开门、横拉门。大跨度水闸可选用翻板门、浮箱式船形门(三角门)的门型。出海口水闸一般需承受双向水头，可选用启闭灵活、止水效果好的直升门、升卧门的门型。浮箱式船形门(三角门)常用于船闸工作闸门，该门型可承受双向水头，通航净高不受限制。