杏花村排涝站总体布置设计

殷宪柱 舒 楠 顾 双

（1.宿迁市水务勘测设计研究有限公司 宿迁 223800；2. 江苏省骆运水利工程管理处宿迁 223800）

杏花村排涝站建于1970年，装机5 台套，总功率775kW；1983年扩建2 台，增加容量310kW；1987年扩建3 台，增加容量465kW；1999年对杏花村排涝站实施了技术改造，更换10 台套电机和轴流泵；2000年杏花村排涝站实施了除险加固，将穿堤箱涵进行加固并向外河侧进行了接长，重建出口控制工程。经过多年的运行，技术状态差，运用指标无法达到设计标准，建筑物存在严重安全问题，达不到安全、正常运行要求，现对其进行拆建。

1 自然条件

根据勘察成果，站址土层自上而下分别为：①人工填土（Q4ml）：灰黄、棕色、灰褐色，稍密。②粉质粘土灰黄色、灰色，软塑，局部可塑，偶见灰蓝色条带状高岭土浸染。③粘土（Q3al+pl）：灰黄色-棕红色，可塑-硬塑，偶见细小砂砾。④砾石夹粘土（Q3al+pl）：杂色，密实，砾石成分主要为石灰石、砂岩、硅质岩和燧石等组成，砾石大小不一，直径在0.5～8cm 不等，分选性差。⑤粘土夹砾石（Q3al+pl）：灰黄色，可塑-硬塑，摇震反应无，干强度高，韧性高，中等压缩性。⑥粘土（Q3al+pl）：灰黄色，软塑，局部可塑，摇震反应无，干强度中等，韧性高，中等压缩性。⑦中风化灰岩（Tn）：三迭系下统南陵湖组。青灰-灰白色，中-厚层状，中风化，该岩体多较完整岩芯，裂隙较发育，局部较破碎，岩溶发育。

2 总体布置方案选择

2.1 站址选择

杏花村排涝站的汇流主要是通过1#干沟、杏村排涝干沟完成，目前两条干沟水系基本完成，城区排水管网亦已与其连通，同时干沟均位于老城区，想改变现有的水系难度较大。同时原站址周边的供电、交通、管理等均已完善，经过多年的实践验证，原站址选择基本合理，故本次工程采用原址拆建。

2.2 总体布置

2.2.1 总体布置方案比选

由于泵站位于1#干沟、杏村排涝干沟交汇处，其中1#干沟平行于堤防，杏村排涝干沟与堤防夹角为104°；现状白洋河堤防堤顶高程17.90m，堤顶宽8m，外边坡1︰3，内坡在高程14.50m 处设6m宽平台，堤脚平台高程11.50～10.00m，河道滩面高程为8.00～11.50m，滩面宽约120m。现根据这一条件对泵站总体布置进行比选。

方案一：泵室布置于现在泵室南35m，泵室与1#干沟闸、杏村排涝干沟闸呈品字形布置，两条干沟水流相汇后进入清污机桥、前池、泵站。 泵室轴线垂直于堤防，与杏村排涝干沟轴线的夹角为13°；与1#干沟夹角为85°。

方案二：泵室布置于现在泵室南14m 的引河内，泵室中心线平行于堤防且经过1#干沟闸闸室末端中心。 泵室轴线与杏村排涝干沟轴线的夹角为102°；与1#干沟夹角为2°。

上述两种方案对比见表1。

由表1 可知，方案一在占地、施工难易程度、运行安全、与周边环境的协调性方面等基本一致；方案一只是在进水条件不如方案二，而在出水流态及穿堤箱涵长度上具有较为明显的优势，故为进一步验证方案一的进水流态的合理性，本次工程采用Proe 软件对进水模型进行简化，运用CFX 软件对其进行数值模拟。根据两条干沟不同的来水量确定四种工况，见图1。

表1 杏花村排涝站泵站布置型式优缺点对比表

根据模拟结果可知，工况二、工况三水流流态较好，工况一、四会出现局部回流区域；考虑到工况一、四均为一条干沟大流量来水工况，其发生的概率较小，同时泵站布置方案二也存在类似问题，故上述两种方案的进水流态差别不大，均满足要求。故本次设计推荐方案一。

2.2.2 泵站总体布置

杏花村排涝站采用堤后式布置，泵室布置于现在泵室南35m，顺水流方向依次布置导流段、清污机桥、前池、站身、压力水箱、穿堤箱涵、防洪闸。

泵站导流段采用钢筋混凝土悬臂墙，其北侧起点为杏村排涝干沟消力池末端翼墙终点，经北偏西54°直线段24.28m+36°圆弧段段（半径为10.00m）+12.30m 直线段与清污机桥北端侧墙衔接；导流墙南侧起点为1#排涝干沟闸闸室末端22.50m 处，其走向同现有翼墙走向（北偏西7°），经5.00m 直线段+83°圆弧段（半径为10.00m）+7.00m 直线段与清污机桥南侧墙衔接。

清污机桥采用墩墙承台、板式桥面结构，桥面顶高程为11.30m，共4 跨，单跨净宽3.7m，总宽18.40m。清污机选择HQN-3.7×6.3 型回转式清污机四台，栅体倾角为75°，配SPW800 型皮带输送机。

清污机桥与泵室间设置前池，前池顶高程从5.0m 以1︰6 斜坡渐变至高程2.80m，长13.20m；前池两侧设置扶壁墙，扩散角为16°，口宽从14.1m 渐扩至17.2m。

图1 两条干沟不同工况下的进水流态图

泵站选用2 台1200QZ-70（0°）+2 台900QZ-70B（-2°）立式潜水轴流泵，站身采用块基型结构，顺水流向长16.60m，宽15.50m。2#、3#机组采用簸箕型进水流道，圆矩异型扩管式直线型出水流道。1#、4#机组采用双向流道，以满足抽排、引水及自排的功能需要。泵室主厂房南端布置检修间、北端为控制楼（中控室、办公室、配电柜室等），控制楼与检修间、主厂房呈L 型布置；主厂房与检修间均为一层钢筋混凝土结构，控制楼为二层钢筋混凝土结构。

压力水箱长17.5m，进口段宽15.5m，末端宽6.5m，箱内设置3 个隔墩，各分流墩以每台泵出水流速相等为原则确定，压力水箱末端顶板设置检修孔，孔顶设密封钢板层及顶部混凝土盖板层。

穿堤涵为两孔钢筋混凝土箱涵式结构，单孔尺寸为3.0m×2.5m（高×宽），共4 节，总长43.00m，涵洞出口设置防洪闸，配置两扇潜孔式平面钢闸门。箱涵出口设置消力池，总长9.0m，消力池底部设置反滤层。两侧翼墙采用直线+圆弧+直线布置形式。翼墙末端设置30.50m 长混凝土护底及30.00m 长混凝土护坡。

排涝站设集中管理区（同现有管理区），周边设置铁艺围墙围封。厂区内设置5m 宽沥青道路与现有厂区道路衔接，并与市政道路衔接，以便进、出泵站管理区。

为满足城市景观要求，在现有堤后滩面处设置景观步道，及沿导流墙的鹅卵石步道，工程区内的裸露地面均铺设草皮及栽植景观树木。

3 研究结论

根据杏花村排涝站的工程特点结合排涝沟的实际情况，选取合适的布置方案及进水方式。该研究采用Proe 软件对进水模型进行简化，运用CFX 软件对其进行数值模拟，对设计成果提供了有利数据支撑。同时杏花村排涝站建成后，经近两年的运行，整体效果较好，达到设计要求，为同类型的泵站布置、方案比选和流态分析提供了一定的参考价值■