小型排灌结合泵站新型结构型式的应用

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。

4 结语

洼地治理、灌区续建配套和节水改造工程中此类型排灌结合泵站一般均为小（1）、（2）型泵站。笔者提出的三种新型结构布置型式的一些缺点，诸如站身上下游消能防冲设施的负担、流态差以及站身安全影响等问题，对于小型泵站来说，可以考虑增设上下游消能防冲设施、调整上下游连接段布置、增加站身结构强度等措施予以克服。

目前，在淮安市洼地治理、灌区续建配套和节水改造工程中已陆续有多座泵站采用这三种新型结构型式。工程占地面积小，减少了实施过程中征地拆迁矛盾，社会稳定风险小；总体工程量小，投资低，施工期大幅缩短，可及早投入生产运用；工程实际运行后，运行管理方便，通过闸门调节，实现排灌多功能。