分组布置式泵站布局方案研究

耿建强

（上海市政工程设计研究总院（集团）第六设计院有限公司，安徽 合肥 230061）

0 引言

泵站工程在水利工程中作为常用的排涝、灌溉设施，有着较为广泛的应用，通常泵站工程为发挥排涝或灌溉某一种功能，或解决某一个排区排涝而进行建设的，布置相对简单，运行也较为简便，但泵站工程设计中对多排区排涝及联合调度等研究运用成果较少，且设计条件不同，布置形式也有所差异。蚌埠市龙子河口综合枢纽需同时解决排城、排湖、排圩三个排区的排涝，并通过联合调度、互为代排，实现降低泵站装机规模、提高泵站运行效率、节约用地等多重目标。通过对蚌埠市龙子河口综合枢纽工程布局方案的研究，将为泵站设计中的多排区排涝、综合功能发挥、联合运行调度提供参考，为工程建设节约投资和集约土地提供借鉴意义。

1 概况

蚌埠市位于淮河中游，主城区紧邻淮河右岸，区域内有多条支流汇入淮河。龙子河为淮河干流蚌埠闸下右岸的一级支流，位于蚌埠市区东部，蚌埠中心片区和东片地区之间，其水源于东、西芦山，向北经曹山闸、郑家渡闸入淮河，河道长约10km。龙子河出口段上接曹山闸，下至淮河，河道长2.0km，沿线分布郑家渡退补水涵、龙子湖站、郑家渡闸、龙子河泵站、郑家渡站等多个建筑物。

龙子河站、龙子湖站和郑家渡站三个泵站分别服务于不同排区，其中龙子河站排涝流量为18m3/s，排涝范围为3.37km2，排涝服务区为城市建成区（排城），控制最高排涝水位为17.5m；龙子湖站排涝流量为40m3/s，排涝范围为140km2，排涝服务区为龙子湖洪水（排湖），控制最高排涝水位为19.0m；郑家渡站排涝流量为8m3/s，排涝范围为45.9km2，排涝服务区为方邱湖圩区（排圩），控制最高排涝水位为17.5m。

2 研究方案

2.1 研究重点

根据现状条件，现状龙子河站、龙子湖站为20年一遇排涝标准，不满足蚌埠市30 年一遇排涝标准要求；郑家渡站由于建设时代较久，存在设施老化，同时出水箱涵受淤积影响，进出水不畅，严重影响该泵站效益的发挥。因此综合上述情况，实施龙子河站、龙子湖站及郑家渡站的拆除重建是必要和迫切的。

龙子河站、龙子湖站、郑家渡站分属不同排区，包括排城、排湖、排圩，排涝标准、排涝水位等各不相同，如何优化工程布局，提高泵站运行效率，降低工程建设成本是本次拆除重建方案研究的重点及难点。

2.2 方案拟定

结合龙子河口封闭堤防建设，拟定两个方案进行比选，方案一为合建分排方案，方案二为分建分排方案。

2.2.1 合建分排方案

合并建设龙子湖站、龙子河站及郑家渡站，排湖、排城、排圩三合一。为保证排水相对独立，在前池设置隔墩，郑家渡站右侧进水，龙子湖站中间进水，龙子河站左侧进水，同时前池隔墩设置连通闸，通过连通闸的控制，实现泵站的联合调度、互为代排（见图1）。

图1 合建分排布置示意图

2.2.2 分建分排方案

龙子湖站结合封闭堤防，移址重建，建设堤后式排涝泵站，主要排龙子湖水；龙子河泵站原址扩容，提标至30 年一遇，针对龙子河出口排涝闸站建成后对龙子河出水口的影响，新建龙子河站出水箱涵直排淮河；郑家渡站位于龙子湖站右侧，独立前池、独立进水，独立运行（见图2）。

图2 分建分排布置示意图

2.3 方案比选

方案一与方案二在满足排涝达标的前提下，各具特点。方案一工程布置紧凑，有助于集约用地，同时考虑排城、排湖、排圩不同片区来水的错峰特点，通过联合调度，有助于降低泵站装机规模，提高泵站运行效率，但由于联合调度导致设备运行管理复杂，对运管人员要求较高。方案二基本维持了现有的排涝体制，独立运行，便于管理，但泵站装机规模增大，同时泵站场区分散布置，不利于节约用地。综合分析方案总体布置、装机规模、调度条件、错峰代排、管理体制、环境影响、征占地条件等因素（见表1），合建分排方案更有利于联合调度和运行管理，也更符合现代化综合枢纽的建设理念和智慧运行的思路，因此推荐合建分排方案。

表1 方案比选表

3 方案总体布置

根据比选方案，为满足方案分区排涝、联合调度、互为代排的功能要求，本文创新性提出分隔前池、分组布置的总布置方式，总布置包括进水渠、泵站场区、穿堤涵、出水渠及封闭堤防，其中封闭堤防为淮河大堤的组成部分，泵站为堤后式泵站，泵站共选用8 台机组。

泵站场区作为龙子河口综合枢纽最主要组成部分，为满足分区进水、分级调节和互为代排的运行要求，本次泵站场区布置采用分隔前池、分组布置方式；自左至右依次布置为1 孔自排涵、4 台泵站机组、2 孔自排涵、4 台泵站机组和1 孔自排涵，前池由隔墩划分为三个分区，分别为左侧前池、中间前池和右侧前池，前池隔墩设置沟通闸。灌溉泵站位于枢纽右侧，自淮河提水后进入泵站右侧前池。

龙子河片区涝水经进水闸4 进入左侧龙子河进水涵进入左侧前池，由左侧自排涵或泵站机组排入出水箱涵，龙子湖涝水经进水闸2 进入中间前池由中间自排涵或泵站机组排入出水箱涵，方邱湖片区涝水经进水闸5 进入郑家渡进水涵，由右侧自排涵或泵站机组排入出水箱涵，确保了在分区调度时的各排水分区独立运行。当排区需联合调度时，相应打开沟通闸1 和沟通闸2，通过调节前池进水，实现对三个排涝片区不同时段泵站抽排能力的实时调节，提高机组运行效率，具体泵站场区布置见图3。

图3 泵站场区布置图

4 方案创新特色

4.1 多片区排涝

现状该地区由龙子河站排城市涝水，郑家渡站排圩区涝水，龙子湖站排湖区涝水。本次拆除龙子河站、郑家渡站及龙子湖站，通过合建龙子河口综合枢纽排除城市涝水、圩区涝水及湖区涝水。

4.2 多任务组合

龙子河口枢纽是集抽排与自排于一体，具有排涝和灌溉功能的综合枢纽，既排城市涝水，又排山丘区湖水，还要排圩区涝水。在解决好排涝的任务的同时，兼顾方邱湖片区的农业灌溉及龙子湖的补水，发挥龙子河口枢纽的综合效益。

4.3 多工况调度

龙子河口综合枢纽并不是龙子河站、龙子湖站和郑家渡站单纯的在物理空间意义上的合并建设，更重要的是通过联合调度，实现多工况运行，提高泵站运行效率。龙子河口综合枢纽运行工况较多，包括抽排工况、自排工况、抽排与自排同步工况，互为代排工况等不同工况组合形式，其中代排工况为根据不同排区洪峰的错峰特点，利用其他排区空闲机组代排洪峰较早片区涝水，增加机组的使用效率，增加排涝能力。

为满足多工况调度要求，针对不同工况条件下前池水位、进出水要求不同的情况，本次创新性提出前池分隔、隔墩沟通的布置方案，配套布置工作闸门26 扇，通过闸门的启闭调度，实现龙子河口枢纽的多工况灵活调度，满足不同工况、不同条件、不同功能的需要。

4.4 多水位调节

龙子河口综合枢纽排除多片区涝水，不同片区排涝水位不一样，其中城排区及圩区最高内涝水位不超过17.5m，龙子湖涝水最高水位不超过19.0m；为满足多水位调节需要，泵站布置中创新性提出前池设置隔墩及连通闸，通过隔墩满足不同水位的控制需要，同时通过隔墩连通闸实现泵站机组的联合运用，互为代排，提高运行效率。

5 结论

龙子河口综合枢纽是在现有水利设施条件下，为满足排城、排湖、排圩的多重需要，进行了工程布局的优化，尤其通过分隔前池、分组布置，实现了分区进水、分级调节和互为代排的运行要求，有效减少了泵站总体装机规模，降低了工程投资。但该布置方案较为复杂，控制闸门较多，对运行管理要求高，在实际运行中应加强信息化、智能化的建设，对运行管理系统进行互助式设计，实现综合枢纽的高效、安全、稳定运行，为枢纽发挥综合效益提供保障