潜水贯流泵在公园双向泵闸中的应用

摘要：泵闸作为水利片控制工程的重要组成部分，主要发挥排涝功能，兼顾引水、水资源调度等综合功能，同时将泵闸等水工建筑与景观公园布置相结合，打造和谐一体水工建筑。针对小型泵闸工程建设，考虑将潜水贯流泵和水闸启闭机房布置在一起，节约用地空间，将功能建筑与现状景观结合，通过景观建设，使城市与河道绿地的分界相互契合渗透，在城市中再现青山绿水。

关键词：潜水贯流泵启闭机房水泵选型设备布置

中图分类号：TV136+.2

TheApplicationofSubmersibleFlowPumpsinBidirectionalPumpGatesinParks

SUNQiang

ShanghaiWaterEngineeringDesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，Shanghai，200241China

Abstract：Asanimportantcomponentofwaterconservancycontrolengineering，pumpgatesmainlyplayaroleindrainage，whilealsotakingintoaccountcomprehensivefunctionssuchaswaterdiversionandwaterresourcescheduling.Atthesametime，pumpgatesandotherhydraulicbuildingsarecombinedwithlandscapeparklayouttocreateaharmoniousandintegratedhydraulicbuilding.Fortheconstructionofsmall-scalepumpgateengineering，itisconsideredtoarrangethesubmersibleflowpumpandthewatergateopeningandclosingmachineroomtogether，tosavelandspace.Thefunctionalbuildingsarecombined ;withthecurrentlandscape，andtheboundarybetweenthecityandtherivergreenspaceisintegratedandpermeatedthroughthelandscapeconstruction，soastoreproducethegreenmountainsandriversinthecity.

KeyWords：Submersibleflowpump;Openingandclosingmachineroom;Waterpumpselection;Equipmentlayout

泵闸作为水利片控制工程的重要组成部分，主要发挥排涝功能，兼顾引水、水资源调度等综合功能[1]。泵站、水闸枢纽有分建与合建两大类。其中，传统的泵闸分建方式，占地面积大，泵闸合建方式，具有布置紧凑、占地面积小、挡水面小、运行管理方便等优点。目前，泵闸合建枢纽工程的布置形式主要有3种，包括一种于平面不对称布置（水闸与泵站分居河道两侧）和两种于平面对称布置[2]（一种是“泵+闸+泵，即水闸位居河道中间，泵站对称布置在水闸两侧，另一种是“闸+泵+闸”，即泵站位居河道中间，水闸对称布置在泵站两侧）。

针对小型泵闸工程建设于公园等景观要求较高的地方，通常水闸采用上翻门或下卧门等对景观影响较小门型，两侧设置启闭机房，为了保证整体景观、尽量减小占地面积及水流形态较好，考虑将潜水贯流泵和水闸启闭机房布置在一起。本文结合南通市栟茶古镇水系联通工程泵闸工程对水泵选型及布置分析。该种布置形式的应用可为同类泵站的设计提供参考。

1工程概况

栟茶古镇地块位于如东县栟茶镇，在栟茶运河南侧，古镇总用地面积约0.8km2，东至新225线、南至南堡河、西至南堡河文创园、北至栟茶运河。古镇主要位于岔栟河两侧，将重点打造古镇夜游等游船旅游线路，但目前由于岔栟河受运河水位的影响，水位变化幅度大，无法满足景观水位与通航水位的要求。为保证古镇水质控制区水位与水质需求，设置泵站引入新鲜水源，提升控制区水位，加速控制区内水体流动，促进水生生物进行生命活动，提升水体自净能力，为控制区内的生态净化工艺提供较好的条件。为保障区域除涝能力，采用双向泵站，引排兼顾。古镇水质控制区水面积4万m2，按照6h抬升0.5m水位考虑，泵站引水流量为0.93m3/s。根据区域除涝标准，按设计暴雨重现期20年一遇，3日降雨量207.7mm，24h排出不受涝进行计算。区域汇流面积0.38km2，排涝模数1.68m3/s/km2，排涝设计流量为0.64m3/s。考虑一定的安全富余，泵站引排流量定为1.0m3/s。

栟茶运河特征水位：正常水位2.01～2.30m，警戒水位2.61m，排涝控制水位3.0m，历史最高水位3.72m，区域控制低水位1.21m。古镇水系控制常水位定为2.50m，最高水位2.80m。排涝时，进水侧最低运行水位取常水位下限2.01m，设计水位取常水位上限2.30m，最高水位取通航水位2.80m，出水侧侧最低运行水位取常水位下限2.01m，设计水位取警戒水位2.61m，最高水位取通航水位2.80m。引水时，进水侧最低、设计运行水位取常水位下限2.01m，最高水位取常水位上限2.30m，出水侧侧最低运行水位取常水位下限2.01m，设计水位取古镇控制水位2.50m，最高水位取通航水位2.80m。泵站特征扬程如表1所示。

2设备选型与方案比较

泵站在满足引水、排涝功能的前提下，机组台数不宜过多，以减少投资和占地面积[3]。水泵台数少则占地面积少、投资省、安装维修工作量少、装置效率较高，其缺点是运行调度不灵活，当某台水泵发生故障时对总排水量影响较大，机组台数多，则优缺点与上述正好相反。本泵站对景观要求高，考虑2台的占地面积较少、投资较小、维修工程量小。2台可以分侧布置，对称且对景观影响较小。泵站与水闸合建，单泵故障对泵闸整体排涝影响不大，本次采用2台水泵。

由于泵站单泵流量小、扬程低，可以采用双向流道的泵房布置形式。适合小型双向泵站的结构型式有立式轴流泵、卧式轴流泵、潜水轴流泵和潜水贯流泵。立式轴流泵需要上部泵房，与景区环境不协调。卧式轴流泵电机安装高程较低，容易受潮，安全性要求较高[4]。这两种方案都不适合于景区泵站。潜水轴流泵和潜水贯流泵这两种泵型都采用了水泵和电机结合成一个整体的结构形式，结构简单，安装和使用都比较方便。两者都不需要修建上部厂房，土建投资比较省。可选用的泵型有改变出水方向的“X”型流道的潜水轴流泵和“S”型叶片的双向潜水贯流泵，下面对两种方案进行方案比选，经济技术比较如表2所示。

2.2.1潜水轴流泵方案

潜水轴流泵采用X型流道，工作闸门和拍门断流。通过两侧工作闸门和流道的切换控制泵站引排水。引水时，打开岔栟河侧进水流道闸门，此时闸门正好将岔栟河侧出水流道关闭，水流通过园区侧出水流道出水，排水时，将岔栟河侧进水流道闸门关闭，园区侧进水流道闸门打开。由于泵站为泵闸合建，内侧布置了闸门启闭机房，因此泵房只能设置于启闭机房外侧，采用箱涵引水。

2.2.2潜水贯流泵方案

采用“S”型叶片潜水贯流泵，通过电机正反转实现泵站双向引排水。泵站通过钢管进出水，拍门和蝶阀断流。常规潜水贯流泵设置地下干式泵房，泵房需要考虑到排水、通风、除湿，辅助设备较多，运行维护较麻烦。本工程为泵闸工程，水泵可以布置在闸门启闭机房内，共用排水、通风、除湿等辅助设备，同时减少占地面积，景观影响较小。

由于泵站位于景区内部，与水闸合建，对景观要求高，潜水轴流泵只能布置在启闭机房外侧，需要通过箱涵引水，进出水流道需弯折90°，流态较差，工程量较大，工作闸门启闭机影响泵闸整体景观。同时“X”型流道水力性能较低，运行稳定性较差，运行时容易出现回流，产生异常振动[5]。潜水贯流泵可布置于启闭机房内，采用管道引排水，流态较好，装置效率高，工程量较小。常规潜水贯流泵地下泵房需要额外设置排水、通风、除湿设备和集水井等辅助设备，设备较多，发生故障可能性较大，运行成本较高。但本项目将水泵布置于启闭机房内，闸门启闭机房已经布置了排水、通风、除湿设备和集水井等辅助设备，不需要单独设置，减少相关运行成本[6]。因此采用潜水贯流泵方案。

3泵站设备布置

泵站采用2台500QGLS-130型潜水贯流泵，设计流量0.5m3/s，正向设计扬程2.00m，反向设计扬程1.80m，叶轮直径450mm，转速730r/min，叶片安装角度+2°，配套电机功率22kW。潜水贯流泵和启闭机共同放置于地下启闭机房内，设备平面布置图如图1所示。机房顺水流方向长度为14.50m，垂直水流方向宽度为6.50m，边墩为0.90m宽，中墩为0.80m宽。启闭机侧宽2.50m，水泵侧宽2.30m。

泵站顶标高4.20m，水泵安装高程取0.05m，泵站底板上表面高程-1.65m。采用DN600进水管道进水，高程0.05m。采用DN600拍门断流，高程0.05m，进出水流速1.76m/s。泵站采用DN600管道进出水，采用DN600拍门断流。排涝时打开内河侧蝶阀，关闭外河侧蝶阀，通过外河侧拍门出水。引水时打开内河侧蝶阀，关闭外河侧蝶阀，通过内河侧拍门出水。水泵前后设检修蝶阀。水泵在运行过程中人员不允许进入水泵层（-0.75m高程），仅在水泵维修养护时（水泵断电后）进入水泵层（-0.75m高程）。启闭机房采用电动可伸缩雨棚取代传统混凝土盖板，减小了启闭机房盖板整体启闭工程量，便于潜水泵检修时整体吊装。

4结语

由于泵站双向运行和低扬程的特点，特别适合潜水贯流泵，通过方案比选，确定采用双向潜水贯流泵的设计方案，具有诸多优点。

参考文献

[1] 于杰.带可调式直导叶双向潜水贯流泵装置水力特性的研究[D].扬州：扬州大学，2023.

[2] 孙壮壮，王林，葛恒军，等.大型潜水贯流泵装置叶片区压力脉动试验[J].农业机械学，2023，54（4）：155-160，169.

[3] 薛颖.双向潜水贯流泵可调直导叶内部流动及流固耦合特性研究[D].扬州：扬州大学，2024.

[4] 戴明亮.浅析潜水贯流泵在大型泵站中的应用[J].城市道桥与防洪，2022（2）：147-149，20.

[5] 石星星.双向潜水贯流泵在城市水环境整治中的应用[J].水利技术监督，2021（10）：215-218.

[6] 丁平，刘金生，金晓宇，等.双向潜水贯流泵装置内流及水力性能分析[J].南水北调与水利科技（中英文），2023，21（3）：589-596.