聂小辉

（娄底经济技术开发投资建设有限公司　娄底市　417000）

一体化提升装置在双冲小型排涝泵站工程中的应用

聂小辉

（娄底经济技术开发投资建设有限公司娄底市417000）

一体化提升装置目前在城市生活和工业污水处理领域广泛应用。文章以双冲小型排涝泵站为例，介绍了一体化提升装置在小微型水利排涝工程中的设计方案选取、设计要点及实施后的效果，总结了应注意的问题。

一体化提升装置泵站设计应用

一体化提升装置是由水泵、集水箱、管道、阀门、液位计和电气控制系统组成的高度集成的抽排系统，具有占地少、施工简单、管理方便等特点。近年来，随着我国经济社会的繁荣发展和城市化进程的快速推进，一体化提升装置在我国的城市生活和工业污水处理领域得到了大量应用，在水利工程中应用甚少。通过合理确定排涝流量、工程规模和水泵及提升装置选型，可更多地发挥一体化提升装置的优点，在排涝、排渍等小微型水利工程中推广应用。

1　工程概况

娄底经济开发区双冲村北高南低，东西两侧和中部为山地，地势较高，植被较好；山地之间的谷地地势平坦，主要种植水稻。自2012年以来，双冲村的南部纳入了开发建设范围，北部仍然为农业用地。2013～2014年上半年，工业园区和城市道路陆续建成，在双冲村北部形成了一个约400亩的人工围圩，围圩内有水田100亩左右，其余为丘陵山地。2014年5～6月，降雨连绵不断，由于园区和城市道路建设未考虑北部的排水，在北部围圩内形成的堰塞湖积水最深处达6 m，库容约8万m3，倒塌民房1栋9间，农田绝收100余亩，30余人受灾，不仅造成了较大的经济损失，还造成了较大的社会影响。要排除围圩内的洪涝灾害，恢复围圩内正常生产生活秩序，需在围圩内建设一座排涝泵站，将积水提升至道路排水系统内，通过道路排水系统排入涟水河。

2　方案选择

双冲排涝泵站排涝区面积不大，排涝流量小，属小（Ⅱ）型泵站。根据周边地形、自然条件等因素，在泵房布置及水泵选型上有二个方案选择。方案一：采用岸边式布置泵房和配套卧式机组。该方案优点在于本地水府庙水库库区围圩都采用此布置方案和类似设备，有较成熟的施工经验，水泵及机电设备本地供应充足，选择余地大；缺点是须新建泵房和蓄水池，占地多，出水管较长，工期长，难以实现自动控制，维护运营成本高，综合投资较高，约1.8万元/ kW。方案二：采用一体式提升装置潜没式布置泵房和配套潜水泵。该方案优点是设备成套供应，施工安装简单，工期短，可重复利用；无地面建筑物，占地小、美观不影响环境；设备厂家直供，维护保养方便；具备自动控制、远程控制、故障自投和定时多泵轮换等实用功能，运营成本较低；综合投资略低于方案一，约1.6万元/kW。缺点是新产品、新工艺没有建设和使用经验，设备采购投入较大。

经对比分析，为避免新征用地，运营管理方便，提高机电设备可靠度和降低工程投资，决定采用一体式提升装置潜没式布置泵房和配套潜污泵方案。

3　双冲排涝泵站设计要点

3.1除涝设计标准及排涝设计流量

排涝区作物种植以水稻为主，无重要交通和工矿企业，允许短期小量蓄水，确定除涝标准为5年一遇3日暴雨5日排至水稻耐淹深度。查阅有关资料，该地区5年一遇3日暴雨量为180 mm，水稻耐淹深度为200 mm。排涝区总面积0.3 km2，主要由山地和谷地水田两种地貌组成，山地植被较好，面积0.2 km2，径流系数0.15；水田面积0.1 km2，滞蓄深度100 mm，田间蒸发量和渗漏量为（4～6）mm。

（1）计算山地、水田的设计排涝模数qd、qw。

qd=R/（86.4T）

qw=（P-h1-ET`-F）/（86.4T）

式中R——径流系数，取0.15；

T——排涝历时，取5 d；

P——设计暴雨量，取180 mm；

h1——水田滞蓄深度，取100 mm；

ET`——历时为T的水田蒸发量，取4 mm；

F——历时为T的水田渗漏量，取4 mm。

经计算，qd=0.062 5 m3/（s·km2），qw=0.166 8 m3/（s·km2）。

（2）计算综合设计排涝模数qp。

qp=（qdAd+qwAw）/（Ad+Aw）

式中Ad——山地面积，取0.2 km2；

Aw——水田面积，取0.1 km2。

经计算，qp=0.093 m3/（s.km2）。

（3）计算排涝泵站的设计流量Q。

Q=Aqp

式中A——排涝区面积，取0.3 km2；

经计算，Q=0.029 m3/s=105 m3/h。

3.2扬程计算

双冲排涝泵站采用一体式提升装置和潜水泵，只有小型埋地集水箱，未设进水池，会造成泵站实际扬程较其它泵站要略大一些。一是当水泵工作时，集水箱内的流速较大，泵站实际扬程增大。二是采用埋地集水箱，进口水位比进水池低，也增大了扬程。经计算，双冲排涝泵站的进、出水口高差Hst=21 m，管道沿程水头损失为hg=1.6 m，管道局部水头损失为hg`=0.3 m，集水箱（进水池）内水头损失hc=0.2 m，泵站总扬程为H=Hst+hg+hg`+hc=23.1 m。

3.3水泵及装置选型

（1）水泵类型。排涝区内大部分地区植被较好，小部分受开发建设影响，水土保持设施不完善，汛期洪水含泥量较高，故选取水泵类型为离心式多通道无阻塞潜污泵。

（2）水泵台数。排涝区以山地、丘陵为主，排涝过程中流量变化较大，选取水泵台数为2台。

（3）水泵选型及安装方式。水泵选型需考虑加大流量和加大扬程，一般加大流量为设计流量的（1.05～1.1）倍，采用1.1倍计算得出加大流量为57.8 m3/h。加大扬程一般为总扬程的1.05倍，为24.6 m。查阅潜污泵的综合型谱图和水泵效率曲线，在既保证水泵满足流量和扬程的要求，又使水泵在高效范围内运行。最终选择的2台潜污泵型号为DRN 250/2/80 A1DT/50，额定流量75.6 m3/h，扬程25 m，配套电机功率11 kW。水泵安装方式采用箱体底部耦合装置安置。

（4）集水箱容积。为节约造价，集水箱体积满足水泵正常运行的要求，箱内水位变化不能超过0.5 m/min。根据厂家提供的集水箱参数，经复核，最终选择的箱体型号为BOX PRO J100D-2520，圆形筒体高2.52 m，直径2.25 m，容积10 m3，材质为增厚的中密度聚乙烯材质。

3.4电气控制系统

（1）2台潜污泵互为备用，1用1备互换间隔运行；利用水位自动启停泵感应器自动控制，排涝水量小于75 m3/h（集水箱水深在1.5 m以内时）启动1台泵，大于或等于75 m3/h（集水箱水深在1.5 m以上时）启动2台泵。

（2）泵站设工作状态开关，可使水泵处于手动、自动状态。

（3）设水泵故障自投和超水位报警。

（4）预留远程控制端口，远期可实现自动智能控制。

4　结语

一体化提升装置在双冲小型排涝泵站工程中投入运行半年以来，历经了几次暴雨、大暴雨等强降雨过程，设备运行正常，除涝效果良好，洪涝灾害得到了有效的控制。一体化提升装置在娄底经济开发区水利工程中首次应用，发现优点主要有：设备成套，施工简单，工期短；泵站占地少，没有地面建筑物；自动控制，方便管理；综合造价低，节约投资。缺点是配套水泵流量较小，只适用于小微型排涝、排渍泵站。特殊情况下，也可以将多个一体化提升装置串联在一起来提高排水能力，扩大应用范围。所以，在建设此类泵站时，需重点考虑排涝流量、扬程、水泵选型、控制系统和投资规模等因素，以免出现排涝能力不足或浪费投资等现象。

[1]中华人民共和国国家标准（GB50265-2010）.泵站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[2]丘传忻.取水输水建筑物丛书.泵站[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[3]邓国清，邓飞雄.水电工程实用手册[M].湖南：湖南科学技术出版社，2007.

[4]王锡赞.农田水利学[M].北京：水利电力出版社，1992.

聂小辉（1980-），男，大学本科，工程师，主要从事水利和市政工程建设管理工作，手机：13973829967。

（2016-02-24）