多重功能的城市排涝泵站设计——以宿迁市马陵河城南排涝二站为例

陈业芹 陈 敏 王艾艾

（1.上海宏波工程咨询管理有限公司 上海 201700 2.宿城区水利工程建设服务中心 宿迁 223800）

1 工程概况

1.1 马陵河概况

马陵河作为宿迁市老城区的骨干排涝河道，于1974年由人工开挖而成，位于宿迁老城区东部、中运河与古黄河之间。河道北起运河堤路、南至思虞路，河道全长5.2km，排涝面积5.7km2。马陵河周边呈现北高南低、西高东低的地形。马陵河为内河，涝水自北向南通过城南排涝站排入中运河。随着城市的发展，对城区河道提出了排涝、蓄水、生态循环、换水及处理管网事故污水等多重功能要求。经宿迁市宿城区发改局批复实施了宿迁市马陵河城南排涝二站，以解决马陵河抽排能力不足问题，实现水位有效控制、水生态循环、换水及应对城市水污染事件。

1.2 特征水位

1.2.1 进水侧水位

2017年3月10日，宿迁市马陵河综合整治指挥办公室组织召开城南排涝站改扩建项目相关设计参数对接会，确定的城南排涝站二站的主要设计参数如下：

排涝工况：设计水位17.0m、最低水位16.5m、最高水位19.5m。

辅助排涝、换水：设计水位16.0m、最低水位15.0m、最高水位19.5m。

水生态循环、污水事故：设计水位15.5m、最低14.8m、最高水位16.0m。

1.2.2 出水侧水位

（1）中运河南水北调调水水位：南水北调第一期工程规划出洪泽湖350m³/s，入骆马湖275m³/s。在洪泽湖北调控制水位不低于11.9m 时，利用中运河淮阴～刘老涧段向北输水230m³/s，刘老涧～宿迁闸段输水175m³/s。河道设计输水水位为：刘老涧闸上18.98m，宿迁闸下18.76m。刘老涧站上最高输水水位19.5m。

（2）中运河行洪水位：中运河设计行洪流量500m³/s，相应行洪水位为：中运河与分淮入沂交汇口14.43m，刘老涧闸上18.0m，宿迁闸下18.87m。设计行洪流量1000m³/s，相应行洪水位为：中运河与分淮入沂交汇口14.25m，刘老涧闸上19.22m，宿迁闸下20.43m。

综合以上，泵站排涝时，考虑出水箱涵、过闸门槽损失等，确定泵站出水池设计水位19.00m，出水池最高水位20.50m。

1.3 泵站规模

城南排涝二站工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。主要建筑物3 级，次要建筑物4 级，临时建筑物为5 级。泵站设计抽排流量17.0m3/s（含换水流量2 .0m3/s），设计循环及污水事故流量0.36m3/s，泵站总流量17.36m3/s（见表1）。

根据城南排涝二站功能和综合利用要求，考虑装机效率、投资、施工、运行管理及对周边的影响等方面进行水泵选型、工程布置设计。

1.4 地质

场地钻探深度范围内所揭示的土层可分为人工堆填土和自然沉积土两大类。泵站所处位置处自上而下土层依次为：

（1）Q4

ml灰黄色轻、中粉质壤土杂石块，为人工堆土。

（2）Q4al-pl②1灰黄色中、重粉质壤土、含腐殖质，②2灰黄色重粉质沙壤土；③黄灰色粉质粘土，夹沙壤土薄层；④黄灰色粉质粘土。

（3）Q3

al⑤棕黄、褐黄色重粉质壤土，含铁锰质结核。

（4）Q3

al⑥灰黄色重粉质壤土夹粉砂薄层。

（5）Q3al⑨棕黄、灰白杂黄色粉质粘土，含铁锰质结核及砂浆，局部夹细砂薄层。

表1 城南排涝二站规模表

图1 方案一： 3 台套1400ZLB-125（0°）站身纵剖图

图2 方案二： 3 台套1400QZ-160（0°）站身纵剖图

图3 方案三： 3 台套1400QGL-160（0°）站身纵剖图

根据地质参数，泵站底板在③层，承载力为150kPa，采用天然地基即可满足要求。

2 水泵选型

根据泵站的功能要求，主泵设计流量15.0m3/s、副泵（兼换水）设计流量2.0m3/s，设计循环及污水事故流量0.36m3/s，泵站总流量17.36m3/s。考虑到泵站为城市排涝泵站结合地方单机规模运行管理习惯，为提高排涝保运行证率，主泵选择3 台、副泵2 台、循环泵3 台。考虑到副泵及循环泵单机流量较小，本文仅对规模较大的主泵进行水泵选型方案分析。

2.1 主泵

方案一：3 台套1400ZLB-125（0°）轴流泵

泵站主泵采用3 台套1400ZLB-125（0°）水泵，3 台水泵呈一字型布置，泵室净宽3.6m，水泵梁梁顶高程16.00m，水泵叶轮安装高程14.86m，泵室底板顶面高程13.00m，见图1。

方案二：3 台套1400QZ-160（0°）潜水轴流泵

泵站主泵采用3 台套1400QZ-160（0°）水泵，呈一字型布置，泵室净宽3.6m，水泵叶轮安装高程14.86m，泵室底板顶面高程13.00m，见图2。

方案三：3 台套1400QGL-160（0°）潜水贯流泵

泵站主泵采用3 台套1400QGL-160 （0°）水泵，呈一字型布置，泵室净宽3.6m，水泵轴线安装高程15.00m，见图3。

上述三种方案对比情况见表2。

从对比表可以看出，三种方案水泵设计点效率在83.4%～84%，效率均在高效区，方案一略高，各方案性能参数均能满足要求。设计点单机流量在5.7 ～6m3/s，均满足要求，方案一略高。投资方面，方案一最低。施工方面，方案一电机与泵体分离布置，安装要求同心度较高；方案二泵主体位于水下，上部结构布置简单，泵体固定型式，安装简单；方案三为井筒式安装，进出口需设置流道，施工安装要求较高。检修维护方面，方案一较为简单，管理所管理人员能够自行检修维护；方案二为整体结构，泵体及电机均位于水下，密封性要求较强，自行检修难度大，基本均需返厂维修；方案三与方案二较为相似，检修维护相对最困难。环境友好方面，方案一噪音较大、环境较为吵闹，方案二噪音较小、环境友好，方案三为井筒式、噪音与方案一相差不大、环境吵闹。

综上所述，从效率、能耗、投资及管理方面综合考虑，方案一的水泵运行效率较高，水泵技术成熟，设备稳定性能好，检修方便，投资相对较低。结合以上各因素分析，本次采用方案一。

2.2 副泵及循环泵

副泵选用2 台套600ZQ-100（+2°）水泵，水泵并排布置泵室西侧，泵室净宽2.4m、水泵梁顶高程15.40m、水泵叶轮安装高程13.84m，泵室底板顶面高程13.00m。循环泵选用3 台200QW400-7 型潜污泵，3 台水泵布置在钢筋混凝土井式进水池内。

3 工程布置

历经多年的发展，整个城区的水系系统已形成，现有建筑物周边的供电、交通、管理等已完善，经多年的实践验证，原建筑物场址选择基本合理，故此次工程在原址拆建城南排涝站二站。

城南排涝站二站采用堤后式布置，湿室型墩墙结构。3台主泵、2 台副泵沿马陵河南端与城南一站呈一字型布置，泵站采用正向进水、正向出水，单向流道泵房。水泵出水管穿越泵室后墙后直接入出水池，出水池经收缩段并入两孔穿堤箱涵，箱涵斜穿中运河堤防后入中运河，箱涵出口处设有挡洪闸。3 台循环泵布置在西侧钢筋混凝土井式进水池内，进水池通过箱涵与市政管网建箱涵相连，泵站出水管路合并后一支接入运河，一支接入城南污水处理厂。

主泵采用3 台套1400ZLB-125（0°）水泵，配套YLS-560-16 电机，单机功率355kW，3 台水泵一字型布置在泵站的东侧，泵室宽3.6m，进水池长11.5m；水泵梁梁顶高程16.00m，水泵叶轮安装高程14.86，泵室底板顶高程13.00m；电机层高程21.40m。副泵采用2 台套600ZQ-100（+2°）水泵，配套75kW 电机，水泵并排布置泵室西侧；水泵梁顶高程15.40m，水泵叶轮安装高程13.84m，泵室底板顶高程13.00m；电机层高程21.40m。3 台换水泵均采用200QW400-7 型潜污泵，配套15kW 电机，3 台水泵布置在钢筋混凝土井式进水池内。

表2 三种方案对比表

泵站出水池采用开敞式结构，5 台水泵两两之间均设有导流墩，出水池总宽由19.5m 渐缩至8.3m，两台主泵水流汇入净宽为3.5m 的箱涵，1 台主泵加2 台副泵水流汇入净宽为3.0m 的箱涵，箱涵净高2.5m。箱涵出口处设防洪闸，设置3.0m×2.5m、3.5m×2.5m 铸铁闸门各一扇。

4 结论及建议

城南排涝二站主泵采用3 台1400ZLB 轴流泵+副泵采用2 台600ZQ 潜水泵+循环泵采用3 台200QW400 潜污泵，有效地解决了城市排涝、蓄水、水循环、换水及对水污染事件应急等多重功能问题。本文通过对城南排涝二站的水泵选型、工程布置等详细设计，有针对性地应对了城市节点排涝站的多重功能要求，为类似城市排涝站的规划设计提供参考■