袁超

（长江勘测规划设计研究有限责任公司上海分公司，上海 200083）

2015 年 4 月，国务院发布《水污染防治行动计划》（“水十条”），明确提出“直辖市、省会城市、计划单列市建成区要于2017 年底前基本消除黑臭水体”“到 2017 年，直辖市、省会城市、计划单列市建成区污水基本实现全收集、全处理”。

上海市于2015 年11 月出台了“上海清洁水行动计划”，上海的“水十条” 将比国家《水污染防治行动计划》要求更高、更严格，力争于2017 年底前基本消除黑臭水体。对其中的24 条市民整治呼声强烈的黑臭河道，要求“一河一策”整治原则制定整治方案。

1 工程概况

工程河道均位于上海市闵行区华漕镇，均属“淀北水利控制片”，“淀北片”位于苏州河及老市区以南，淀浦河以北，青松大控制线以东，黄浦江以西，总面积179.28 平方公里。片内包括长宁区全部、徐汇区大部分和闵行区一部分以及青浦区与松江区的一小部分。地形趋势是西南高、东北低，原是近郊低洼地区之一，地面高程一般在3.2 米至3.6 米左右，高的在4 米以上，低于3.5 米的面积占15%。闵行区行政区划上属于“淀北片”范围的是七宝镇、华漕镇、虹桥镇、龙柏街道、古美路街道全部地区及莘庄镇、梅陇镇的淀浦河以北区域，总面积96.38 平方公里，占“淀北片”总面积的54%。

工程所涉及河道为姚墩港、沈家角支河和藏浦及柴北门前池。新建泵站位于柴北门前池，为保持现状封闭的柴北门前池水系能与外界沟通，故在其东北侧接苏州河处设置泵站一座，泵站主要用于排涝、蓄水及换水。新建泵站流量较小，对水流条件要求不高，为便于操作，就近设置管理房。

2 泵站运行工况

（1）当上海市进入汛期时，使用水泵将内河侧河道的水体抽排至外河，降低内河的水位，达到排涝的作用。

（2）当上海市进入枯水期，冬季需要蓄水时，使用闸门及水泵将外河侧河道的水体引排至内河，提高内河水位，达到蓄水的作用。

（3）当内河侧的河道的水体需要换水时，先使用闸门或者水泵将内河侧河道的水位降低至水泵的最低运行水位，然后使用闸门及水泵将外河侧河道的水体引排至内河，达到换水的作用。

泵站运行水位组合及特征扬程见下表。

表1 正向（排涝工况）运行特征水位表（单位：m）

表2 反向（引水）运行特征水位表（单位：m）

表3 泵站特征扬程表（单位：m）

3 泵站设计

3.1 泵站结构布置型式比选

方案一：泵站与自排流道并排布置。

泵站与自排流道并排布置，采用整体现浇的施工工艺，水体由水泵抬升后，经中隔墙侧向排至自排流道，泵室和流道的上下游各设置一道工作闸门，形成排涝、蓄水和换水相结合的综合功能。

方案二：泵站与自排流道上下并列布置。

泵站与自排流道上下并列布置，泵房下层的自排流道既是排水或者引水的涵洞，又可作为进水池，泵房的上层为出水池，出水和进水都是双向的。下层的自排流道两端各布置一道工作闸门，与双向出水的轴流泵的工作闸阀相结合，在立面上形成“X”型流道。这种型式同样具有排涝、蓄水和换水相结合的综合功能。

方案比选：传统具有双向引排功能的泵站需将泵站和水闸分开布置，使两端河道的水流能够平顺衔接，但传统的泵站结构布置型式较为疏散，占用的土地面积较大，后期泵站运行期的管理与围护也不够方便和集中。上述两种结构型式与传统的分开布置的结构型式相比，有着工程投资较经济、占用的土地面积较小和便于管理、运营等优点。方案一泵站在工作的情况下，由于泵站是侧向出水，形成自排流道闸下单侧泄流的情况，使泵站的下游和上游产生出较为强烈的偏流和回流，不仅加重了整个站身的结构安全威胁，而且增加了防冲效能设施的工作负担。方案二的土建的工程量相对经济，占用的土地面积相对更小，水泵的价格虽然略高，但是整体的工程投资是较为节省的，而且在各种运行工况下，泵站整体都为顺河方向进出水，因此避免了方案一的上下游进出水流态较为复杂的不足。虽然这种结构型式的泵站运行效率相较于方案一略低，但本工程中泵站流量较小，对水流条件要求不高，故最终选择方案二。

图1 方案二泵站站身结构剖面图

3.2 泵站平面设计

站址选择：为保持现状封闭的柴北门前池水系能与外界沟通，故在其东北侧接苏州河处设置泵站一座，泵站主要用于排涝、蓄水及换水。拟新建泵站流量较小，对水流条件要求不高，为便于操作，管理房应就近建设。

泵站规模：柴北门前池泵站的规模根据河道的排涝需求确定，估算柴北门前池宅河的汇水面积为56 万m2（村宅南北、东西长各750m），24 小时面雨量按排涝标准为192.9mm 计算，需要排水量为10.8 万m3，全部雨水按48 小时排出计算得到的泵站流量为0.63m3/s，故确定泵站流量按1.0m3/s 设计。

泵站平面布置：充分考虑和利用地形、地质自然条件和现有的建筑物，力求少占地，方便施工，便于管理，投资省。泵站集中布置在苏州河挡墙南侧，泵站设计流量1.0m3/s，机组选用2 台泵，单泵流量0.5m3/s，管理房布置在站身上方。

3.3 泵站结构设计

站身：泵站站身采用整体钢筋砼结构，底板不设分缝，结构整体性好，可承受不均匀沉降，尤其适合上海市软土地基。为节约用地与造价，站身上设置控制房兼管理房。泵站进口处设一道工作闸门和拦污栅。推荐方案站身根据选用站身底板采用平底板，底板厚1.0m。泵站站身（闸室）长 15.0m，机组净距为2.5m。

消力池：泵站内河侧设置消力池，顺水流方向长度为8.0m，宽 6.2～12.2m，池底面高程为 0.50m，底板厚度均为0.60m，并设置排水孔。外河侧出水池由已建的DN600 钢管连接苏州河，不设消力池。外河侧出水池墙顶高程为+5.20m。

海漫段：内河消力池外侧设置8.0m 浆砌块石海漫段防冲，断面为复合式断面结构形式，渠底高程1.0m，底宽均由12.2～15.3m 与河道接顺，底部及岸坡采用浆砌块石护砌，岸墙与河道岸墙接顺，圩区侧岸墙墙顶高程为+4.1m。海漫段以外设4m 防冲槽。

断流方式设计：根据对应的流动型式和使用机组的特点，在上下层流道的出口和进口位置，分别布置一道闸门和电控拍门，借助拍门和闸门及水泵的抽水之间的配合，实现断流。

管理用房设计：根据水利部相关标准，并结合上海市类似工程的管理经验，初步确定本工程管理人员配备如下：生产人员1 名及服务人员1 名。按照上海市关于水利工程管理用房的有关规定，并结合上海的工程特点及工程管理用房实际情况，以上所有用房中供配电、中央控制等生产及生产辅助用房按需进行经济合理配置，办公、值班以及宿舍等生活文化设施用房的总面积按定员人数人均15m2统筹考虑。确定泵站管理房面积约30m2。管理房建筑采用普通砌体结构。出入管理房道路，借用原现场道路。

泵型选择：根据水泵的流量和扬程应选用轴流泵。轴流泵的结构形式很多，在实际工程中已经采用有立式轴流泵、卧式轴流泵、贯流泵和潜水轴流泵等几种结构形式。立式轴流泵的价格比较低，但安装比较麻烦、运行时噪音比较大，需要的辅助设备多，通常需要上部厂房，土建部分费用较高。卧式轴流泵虽然装置效率高，但占地面积比其他泵大，导致土建投资比较大，需要的辅助设备方面同立式轴流泵。潜水轴流泵的突出优点是安装简单、运行时几乎没有噪音，不需要技术供排水等辅助设备，无需上部泵房，土建费用省，近十年发展很快。贯流泵虽然装置效率高，特别是潜水贯流泵，也不需要上部厂房，但相对于潜水轴流泵来说，价格较高，安装较为麻烦，下部泵房需要考虑通风、照明和排水系统，整个系统比潜水轴流泵复杂。由于泵站的年运行时间比较短，效率不是主要考虑因数，这里推荐使用结构简单、安装方便、噪音小、辅助设备少、占地面积小、投资少的潜水轴流泵。

3.4 泵站工程管理

泵站的开启和关停是泵站主机、电气设备和闸门联合运转调度的复杂过程，在这个过程中，为了尽量避免运行故障，需要实时检查和检测各种设备的运行情况。在需要水泵停机时，过程中，需要注意闸门的闭门速率，尤其不能过快，导致闸门在闭门过程中对门槽底板产生过大的冲击力。

4 结语

在城市中小河道的治理过程中，结合城市中小河道的特点，选择具有“X”型流道结构型式的泵站，具有如下优点：

（1）应用灵活，可以满足多种工况的需要。

（2）工程所需的占地面积相对较小，有效减少了工程实施过程中可能带来的腾地动拆迁矛盾，进而有效降低了社会稳定风险。

（3）工程总体土建工程量相对较小，投资较经济，施工周期相对较短。

（4）在泵站建成交付使用后，管理运行较为方便，有效降低了管理和维护成本。