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城市防洪一体化泵闸

简要描述:

泵闸一体型布置适用于中低扬程、不同圩区间的闸站工程,在我国城市和乡镇内河排涝、调水及农田水利工程中应用广泛。通过对一体型泵闸与传统闸站的比较,突出了泵闸一体型布置的优点:工程布置紧凑、占地少、节约土地资源,减少工程征地拆迁费用、土建投资省、安装维护简单、保护水生态环境、便于实现自动化等,并对此给予了充分论证,同时阐述了一体型泵闸的市场前景。

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城市防洪一体化泵闸

泵闸一体型布置适用于中低扬程、不同圩区间的闸站工程,在我国城市和乡镇内河排涝、调水及农田水利工程中应用广泛。通过对一体型泵闸与传统闸站的比较,突出了泵闸一体型布置的优点:工程布置紧凑、占地少、节约土地资源,减少工程征地拆迁费用、土建投资省、安装维护简单、保护水生态环境、便于实现自动化等,并对此给予了充分论证,同时阐述了一体型泵闸的市场前景。
  关键词:圩区;口门建筑物;闸站;泵室;闸室;闸门式一体化泵站
  一、前言
  等薄弱环节建设,实施大中型灌溉排水泵站更新改造,加强重点涝区治理,2011年中央一号文件关于加快水利改革发展的决定,突出加强农田水利完善灌排体系,大力加强农田水利基础设施建设,大力发展节水灌溉,积极推进低洼圩区达标工程建设。在江南或大多数沿海城市,许多土地通过不断的围垦造地逐步形成,由于历史原因或当时围垦条件及及其他多方面因素,造成不同时期围垦成田的土地高程不一,甚至差别较大,这样给土地的利用带来一定的局限,区域排洪除涝面临考验,为此,根据不同地块的高程划分成不同的控制圩区,通过口门建筑物控制各圩区水位,满足圩区防洪除涝、引清调水、农业灌溉,改善区域水环境。因此,圩区间控制建筑的布置对圩区防洪除涝、农田水利灌溉及水环境改善至关重要。根据各口门的引排功能通常口门建筑物采用节制闸或泵站或泵闸结合布置,水闸与泵站合建的称为闸站。圩区规模小,圩区间的闸站规模相对较小,采用传统的闸站分离布置,不但占地大、工程投资大且运行管理成本高,为有效节约工程建设场地、集约土地资源,同时节约工程土建投资,设想将水泵布置在闸门上,不建固定的泵室,使水泵与闸门能够有机结合起来,合二为一。
  二、一体型泵闸
  1.闸站的应用工况
  江浙沪地区连片田块普片较小,且不同田块建地面高差较大,为满足不同田块的功能需要,通过设不同圩区控制水位,根据圩区布置划分农田水利灌区。通过闸站控制不同圩区水位是一种zui有效zui经济的布置方式,且有利于不同圩区水体调度、改善圩区水动力不足现象。随着圩区建设的不断加强,闸站建设数量不断增加,对建设用地的指标越来越高,闸站的布置对土地资源的集约、节约化减少征地拆迁等是衡量工程合理布局的重要指标。传统的闸站分离老式泵闸工程投资大、建设周期长、征地拆迁及占地面积广。在这种情况下新型闸站——泵闸一体型泵站布置方式在不断的探索与应用,其配有大流量低扬程的潜水泵,安装方便、迅速高效、投资经济又能达到防洪排涝目的,同时通过实时调控,增强圩区间水动力,改善区域水环境,因此闸站一体布置将越来越受到人们的青睐与重视。
  2.传统闸站特点
  传统闸站建设通常采用轴流式水泵和水闸相结合的方式,即沿着河道横截面处,在中间布置一扇闸门,闸门两边各布置一台轴流水泵的形式。排涝时关下闸门,开起轴流泵排水;不排水的情况下,打开中间的闸门使内外河道的水系联通,而河道的两岸泵室段无法过水,中间闸阀的过水断面很小。这种方式人为限制了河道的过水断面,对内河的水量交换和水体循环不利,不能满足内河水生态环境的要求。传统闸站如图1所示。
  
  图1
  这种布置方式泵组布置占用了大部分河道过水断面,水闸净宽可能小于原有河道宽度的三分之一,通过水闸自引自排的过流能力受到极大的限制,泵闸前后两侧岸边存在死水区域区,水环境受到严重影响,且这样的布置建筑工程占地大、土建投资很大。
  3.一体型泵闸特点
  目前已被应用的闸站一体布置方式:通过利用泵站的水泵流道及增设控制流道闸门实现闸站一体布置,但由于流道闸门控制方式比较复杂,且闸孔过流均为有压过流方式,过闸流量受到限制,因此这样的布置方式未能广泛采用,本文探讨的闸站一体布置是将泵组直接布置在闸门上,闸门既是挡水结构又是水泵支承的基础,使水闸和泵站合二为一,泵组为固定。

  图2
  在闸门上的流动泵站。如图2所示。该泵站结构极其简单,操作也非常方便。当内河水位高时,打开闸门,水泵随闸门同时提升(水泵为停机状态),内河水自流进外河,闸孔过流能力不受泵组影响;当内河水位低,外河水位高时,关闭闸门,起动水泵,内河水泵入外河。一体型泵闸结构如图3所示。整个泵站不需建造额外的自流结构。与传统闸站相比,泵站投资可节约40%。具体特点及优势如下:



  图3
  1)潜水泵与闸门联结成一体,与闸门可整体吊装,机组安装、检修十分方便,同时节约了额外的起吊设备和安装设备的投资。
  2)由于该泵站只需要水泵、闸门和拍门,不建主厂房,只建配电室,没有辅助油、水、气系统,可节约大量配件,大大降低了泵站的维护费用。同时平面占地面积小,施工方便、快捷,从而减少泵站的土建和机电设备投资,减少工程征地拆迁费用。
  3)操作简单,运行方便,附属设备少,便于管理。
  4)增加内、外河之间水系的连通,河道过流断面比传统闸站提高1倍以上。
  5)安装液位控制系统和闸门自动控制系统,可以使整个系统联动控制,实现无人值守,自动控制。
  4.泵闸一体型结构设计要点
  1)闸门与潜水泵合二为一,一体型泵闸整体重量大,同时闸门体宽度大,设计闸门时在结构和强度上需充分校核,设计起闭机时应充分考虑起闭力和平衡起闭。
  2)闸门设计时要充分考虑潜水泵的重量布置,保证潜水泵与闸门联接后潜水泵的重心在闸门的重心平面内,保证一体型泵闸起吊平稳启闭。
  三、结语
  随着农业的发展对水利建设要求越来越高,同时经济发展必须满足对生态环境及有限资源的保护;能源供给的紧张,对节能提出了更高的要求。因此,泵闸一体型布置将成为新农村圩区口门建设及河道整治中的主流和发展趋势。

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