浅析滁州市李湾河泵站站身结构设计

2023-08-03全立玺

治淮 2023年7期

全立玺

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司滁州分公司，安徽滁州 239000）

1 引言

随着城市不断建设发展，原有的城市防洪排涝工程标准低、设施陈旧，难以满足新的城市发展需求，导致城市时常面临内涝问题。城市内涝已成为制约城市可持续健康发展的主要问题之一。为解决城市内涝问题，建设良好的城市防洪排涝系统显得尤为重要。

滁州市琅琊新区位于长江流域滁河水系清流河左岸。近年来，随着滁州市的快速发展，暴露出防洪、除涝等工程体系存在诸多薄弱环节，其中排涝能力不足是清流河沿岸低洼圩区存在的重要问题。为满足滁州市不断发展的需要，保证琅琊新区防洪、除涝安全，保障人民安居乐业、新区经济快速发展，建设科学合理的城市防洪排涝系统、加强琅琊新区城市排涝能力、提高城市防洪排涝标准已迫在眉睫。

李湾河泵站工程是琅琊新区防洪排涝系统的重要组成部分，是滁州市城市防洪除涝保障的重要环节之一，该工程的建设是琅琊区城市发展和经济建设的重要保障。本文结合李湾河泵站工程的实际情况，主要探讨李湾河泵站站身结构设计方案，以期为相似工程提供借鉴经验。

2 工程概况

2.1 现状存在问题

（1）沟口不封闭，洪水倒灌，防洪排涝体系不完善。琅琊新区内的李湾河现状为天然无堤防河道，主要为承接上游山丘区洪水的通道，承担行洪功能，但下游受清流河洪水顶托，洪水下泄不畅，同时河口无防洪控制工程，清流河洪水倒灌后，造成区域内因洪致涝情况严重。从总体布局来看，山洪未能得到有效拦截，区域尚未形成有效的防洪封闭圈；清流河洪水倒灌，内部涝水无法排除，现状未能形成有效的防洪除涝系统格局。

（2）现状排涝沟系布置不合理且淤堵严重。排区现状涝水由李湾河、琅琊河汇流自流入清流河，遇外河高水位时，雨水无法外排，且区内李湾河与琅琊河等排涝水体未实现连通。

（3）现状防洪排涝能力与规划标准存在重大差距。琅琊新区城市建设已初具规模，但防洪排涝工程设施建设相对滞后。从历史洪水资料显示琅琊新区现状防洪标准不足20 年一遇，城市排涝标准不足10 年一遇，内部排水系统不完善，李湾河淤积与河障较多，河道行洪能力不足20 年一遇，河道上控制建筑物水毁严重，存在较大的安全隐患。《滁州市城市防洪规划》《滁州市琅琊新区防洪规划》与《滁河防洪治理近期工程滁州市2011 年度项目初步设计》等均提出琅琊新区段清流河防洪为以路代堤形式建设，防洪标准100 年一遇，排涝标准30 年一遇，防洪排涝工程建设标准高，现状防洪排涝能力难以满足要求。

（4）高低水混排。滁州市琅琊新区北部界限为世纪大道，李湾河穿城而过，现状李湾河为新区北部洪水泄洪通道，洪水穿城而过与琅琊新区内涝水汇集通过李湾河口自排入清流河，造成洪涝水不分，高低水混排的局面，加重琅琊新区防洪排涝压力。

2.2 水文与工程地质情况

李湾河泵站位于琅琊新区境内，琅琊新区主要河流为清流河，内部主要河流水系有老龙洼河、李湾河及新开挖的琅琊河。李湾河泵站排涝面积为7.11km2，排区北至铜陵路，西至滨河路、三官路，南至清流河，东至金山路、永阳路，汇水总面积除琅琊新区汇水区外还包括琅琊经济开发区拓展区铜陵路至世纪大道部分汇水区。

据滁县水文站1958—2017 年资料统计：该区域多年平均降雨量为1023.6mm，最大年降雨量为2003 年的1686.2mm，最小年降雨量为1994 年的561.5mm；最大流量为1975 年的2050m3/s；历史最高水位为15.12m（2003 年7 月5 日），最低水位为3.79m（1995 年3 月27 日）；汛期多年平均水位为5.74m，枯水期多年平均水位为5.23m。

该区域地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6 度，场地特征周期值（Tg）为0.40s，本场地属于对抗震一般地段。水质分析结果表明，地下水对混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中钢筋均无腐蚀性，在干湿交替环境下对钢结构具弱腐蚀性。该场地未发现活动断裂，区域稳定性较好；在本工程拟建场地范围内未发现岩溶、滑坡、崩塌、地震液化、采空区、水库坍岸等影响本工程场地整体稳定性的不良地质作用。该场地和地基较稳定，适宜本工程建设。本次勘察土料场土料质量及数量基本满足本工程要求，但土料天然含水率大于最优含水率，应晾晒后再使用。

2.3 工程等级和标准

李湾河泵站工程设计抽排流量为25.9m³/s，根据《泵站设计规范》（GB50265-2010），泵站规模属中型，泵站等别为Ⅲ等，本工程所在堤防为滁州市城市防洪堤，规划防洪标准为100 年，本段清流河堤防级别为1 级，拟建李湾河站为堤身式，泵站主要建筑物级别提高至1 级。李湾河站工程防洪标准100 年一遇，排涝标准为30 年一遇。见表1。

3 泵站站身结构设计方案

3.1 站身结构设计方案

李湾河泵站为自排抽排一体站，位于李湾河口，采用堤身式正向进、出水布置型式。泵站顺水流向依次为前池、拦污栅、泵房及防洪闸、出口消能防冲设施等。根据琅琊区水利局《关于李湾河排涝站工程任务改变的工作联系函》，上游的李湾闸取消，此次设计李湾河泵站增加了景观蓄水的功能。根据李湾河泵站工程实际情况，泵站站身可采取以下两种结构方案。

3.1.1 方案一：上下层自排抽排流道一体式

设计采用6 台1200ZLB-125 机组，在平面上呈一列式布置，泵室底板顶高程8.00m，流道净宽3.50m，中墩、边墩厚度1.0m，站身总宽度34.0m；上层为抽排流道，下层为自排流道，设计将泵室及进出水流道矩形段置于同一分缝段内，底板总长26.2m，以水泵轴线为中心进水侧长12.75m，出水侧长12.25m。进水流道入口处设蓄水闸门并配套QY-125kN 液压式启闭机，共6 扇闸门，6 台启闭机，并在蓄水闸门后设1 扇检修闸门并配套电动MD1-2×50kN-10m电动葫芦起吊。上层抽排流道出口处设快速防洪闸门并配套QPK-125kN 快速卷扬式启闭机，共6 扇闸门，6 台启闭机。下层自排流道出口处设快速防洪闸门并配套QP-160kN 卷扬式启闭机，共6 扇闸门，6 台启闭机。本方案闸门及启闭设备共19 台套，站身纵剖面图如图1 所示。

图1 方案一站身纵剖面图

3.1.2 方案二：采用簸箕形进水流道、单独自排流道式

设计将自排防洪闸位于河道及泵站的中部，闸底高程8.00m，孔口净尺寸5.4m×3.6m（宽×高），采用2 扇平面滚动钢闸门（双向挡水，互为备用），配2 台QPK-2×80kN 卷扬式启闭机。防洪闸两侧分别设2 台1600ZDBX-125J 机组在平面上呈一列式布置，水泵采用整体式抽离。流道净宽4.1m，中墩厚度0.7m，边墩厚度1.0m，站身总宽度33.0m；设计将泵室及进出水流道矩形段置于同一分缝段内，底板总长25.0m，以水泵轴线为中心进水侧长11.62m，出水侧长13.38m。进水流道入口处设1 扇检修闸门并配套MD1-2×50kN-10m 电动葫芦起吊，抽排流道设断流闸门并配套QPK-125kN 卷扬式启闭机，共4 扇闸门，4 台启闭机。本方案闸门及启闭设备共10 台套，站身纵剖面图如图2。

图2 方案二站身纵剖面图

3.2 方案比选

3.2.1 从工程投资方面比较

两方案设计规模相同，均为设计抽排流量25.9m3/s 泵站。方案一采用立式轴流泵，总装机1500kW，工程投资约5000 万元；方案二采用潜水轴流泵，总装机1420kW，工程投资约4800 万元。方案二总投资经济性优于方案一。

3.2.2 从工程施工方面比较

方案一电机、水泵分别吊装，安装较为复杂。在现场对故障点进行维修处理，管理人员需具有较高的技术水平才能完成机组的维护、检修。维修需要排除流道积水，排涝期维修困难。方案二整体吊装，快捷方便。潜水电泵电机和水泵结构紧凑，故障率相对较低，平时运行维护工作量少，对运行管理人员专业技能要求不高。维修无需排除流道积水，任何时候均可检修。从工程施工方面方案二优于方案一。

3.2.3 从环境影响方面比较

方案一立式轴流泵电机安装在电机层，电机运行时直接将热量散发到泵房内，尤其是汛期时厂房温度高、湿度大，电机的运行使厂房内温度升高，厂房内需设置专门的通风措施；且电机运行时噪音大，使工作环境恶劣。方案二潜水泵在水中运行，噪音低，对周边环境几乎没有影响。

3.2.4 从工程管理方面比较

方案一机组6 台套立式轴流泵，可研阶段进出水闸门及启闭设备总数量13 套，本阶段增加蓄水功能，增加6 套闸门及启闭设备，闸门及启闭设备总数量19套，控制运用复杂，管理较难。沿清流岸边排涝泵站大多数为立式轴流泵，运行管理人员运行经验多，已经能熟练操作；方案二采用4 台潜水轴流泵，闸门及启闭设备总数量10 套，比方案一减少近一半，但是潜水轴流泵管理经验较少，初期管理运行难度略大。

以上分析可知，从工程投资、工程施工、环境影响方面比较，方案二均较优。方案一管理经验较多，但闸门及启闭机较多；方案二管理经验较少，但是本站配备自动化控制系统，一个指令完成改变机组运行工况的各项操作，泵站建成后工作人员通过相应培训即可上岗。综合考虑，方案二整体优于方案一，泵站站身采用方案二，即采用簸箕形进水流道、单独自排流道式。