城市防洪排涝泵站选型设计

城市防洪排涝泵站选型设计

戴炫平

戴炫平

浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

摘要：宁波市楝树港泵站工程位于鄞州区姜山镇北部奉化江沿岸，泵站排涝规模40m3/s，泵组单机流量为10m3/s，特征扬程约为1~3.5m。根据设计工况宜选用贯流泵，贯流泵从安装方式上可分为竖井贯流泵和潜水贯流泵两种。

对于沿江、河的城市进行雨水工程规划设计时除须对雨水管网进行计算外，还须精确计算出雨水提升泵站的流量及调洪湖的容积，使城区内既确保不发生内涝又可减少基建投资。

关键词：防洪排涝泵站；水泵选型；潜水贯流泵

1引言

宁波市鄞州区楝树港泵站工程位于鄞州区姜山镇北部奉化江沿岸，与鄞州区首南街道相邻。随着鄞东南地区城市化进程加快，区域内下垫面条件变化较大，蓄洪水面严重减少，地势抬高，加上近年来姚江流域、奉化江流域上游防洪工程相继完成洪水归槽，使干流水位抬高，鄞东南平面防洪排涝形势日趋严重。

楝树港泵站是将内河侧涝水强排至奉化江的排涝泵站，工程的建设任务是排涝为主，兼顾改善水环境等。强排泵站及配套河道工程实施后，将显著提高鄞州区鄞东南平原的防洪排涝能力，并有利于河道水环境的改善。

2泵站排涝标准及规模

本工程设计总流量为40m3/s，进、出水池水位差范围为0～2.83m，泵组特征扬程为1.0～3.43m。

工程为中型泵站，工程等别为Ⅲ等，相应的主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，由于楝树港泵站工程所在奉化江堤防为50年一遇，建筑物级别为2级，因此，楝树港泵站泵房及出水池建筑物级别为2级，设计洪水标准50年。

3水泵选型

3.1水泵选型原则

楝树港泵站为排涝泵站根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）及运行的特点和要求，从技术、经济等方面考虑，泵型选择应遵循以下原则：

1、应满足泵站的设计流量、设计扬程及其工况的变化；

2、在设计工况下，水泵应在高效区运行，以保证水泵在长期、稳定运行；

3、水泵的水力特性及抗空蚀性能较好；

4、水泵在各工况下运行的能量损失尽量小；

5、在满足工程需求的前提下，机电设备及土建投资经济合理，并便于施工；

6、便于维修和管理。

3.2水泵台数比选

根据《泵站设计规范》（GB50265-2010），主泵台数应根据工程规模及建设内容而定，作为排涝泵站，主要用于内河水位控制，年运行时间短，因此不设备用泵。

泵站设计流量为40m3/s，为满足“平时小流量、汛期大流量”和排涝规模逐步提高、保证排涝灵活性的特点，因此，泵站机组台数不宜过少；根据以往类似泵站的比较经验，在泵组属于常规机组，国内生产不存在困难的前提下，通常台数越少，设备投资低，泵房面积小，总体投资越少。

综上，拟选定4台水泵单机10m3/s、5台水泵单机8m3/s方案进行比较分析。其中，4台泵和5台泵均能满足排涝灵活性的要求。经咨询国内各大水泵厂，单机8~10m3/s的各类型水泵，在其性能、制造工艺等方面均属同等级规模水泵，无实质差异。

综上，泵站台数选4台装机的方案一，能同时兼顾排涝泵站灵活性和经济性要求。

3.3水泵型式选择

本工程排涝泵站单机流量为10.0m3/s，特征扬程为1.0~3.43m，为典型的低扬程、大流量泵站。

对于大流量、低扬程的泵型而言，若采用立式泵，在满足进水流道顶端淹没的条件下，出水流道上缘将高于出水池设计水位，人为增加了能耗。若保持出水管上缘淹没在出水池最低运行水位下，则进水流道底板高程会大大下降，人为增加了土建开挖量及地基处理难度。

此外，本工程泵址位置在主要交通要道旁，泵房的外观设计需与周边景观协调，立式泵的最长起吊件往往高于相同装机的卧式泵组，因此，基于以上各个方面的考虑，认为本工程采用卧式泵是较为适合，既不会增加工程开挖，又可以保证泵站运行过程不发生不必要的能耗，符合节能减排的要求，同时还能满足周围景观需求。

可选择的卧式泵有竖井贯流泵和潜水贯流泵。

竖井贯流泵的电机布置在竖井内，为保证竖井内有足够的运行维护操作空间，其竖井必须具有一定的宽度，根据以往工程的实际经验，单机流量需达到25m3/s时，才能满足竖井内部操作、巡视的要求。此外，竖井贯流泵施工工期较长，本工程要求的建成时间非常紧迫，应尽量减少土建工程和设备安装工期。

潜水贯流泵是泵和电机一体化结构、潜入液下工作的水泵，潜水泵运行噪音小、电机升温低、事故发生频率较小、运行稳定性好，机组造价上略高，但泵组不需要油气等辅助系统，能大大减少维护工时及运行费用，土建的施工及机组的安装均十分方便，对于满足本项目的施工工期上，有更明显的优势。近年来，潜水泵已经越来越多的应用于中小型防洪排涝工程中，工程实际运行表明，潜水泵具有较高的可靠性、方便性和实用性，宁波地区已有相当多的排涝泵站选用潜水泵，已有丰富的建设、安装、运行和管理经验。

综合以上分析、比选，本工程泵型选用潜水贯流泵。

3.3水泵参数

泵站设计扬程对应的水位差较低，为1.10m，计入水力损失后水泵泵段设计扬程为1.90m，根据本工程水泵最高、设计、平均扬程的分布特点，在现有的单机流量下，适合本工程的潜水贯流泵参数表如下：

4结语

潜水泵结构简单、运行噪音小、制造技术成熟、安装及检修方便、稳定性高、土建投资经济性高、与环境协调度高等优点非常明显，是近些年低扬程、大流量的中小型泵站中认可度较高的泵型。结合城区排涝泵站“平时小流量、汛期大流量”和排涝规模逐步提高的排涝特点，在泵站设计中，可适当增加泵站机组台数，减小水泵叶轮直径，采用低功率电机，取消辅机系统，可大大保证泵组运行稳定性。