潜水泵在河道范围内建设泵站中的应用
摘要：通过对传统泵型和潜水泵在河道范围内建设取水泵站的比较，表明潜水泵站具有工程造价低、安装与运行维护简单、管理方便、占用河道过流面小等优点，对类似工程具有一定的借鉴意义。
关键词：河道范围潜水泵自动耦合装置 矩形井筒结构框架结构
1工程概况
鼎湖区永安自来水厂取水泵站位于西江下游的肇庆市景丰联围赤顶段，桩号30+250处的西江河滩地上，泵站处的堤顶高程为12.914m，河滩地面高程为7.30m；泵站距离堤脚边30m，距离取水头部入水口46m。泵站下部采用钢筋混凝土矩形井筒结构，地上部分采用开敞式框架结构，泵站安装三台潜水泵，日供水量为6万m3/d，泵型为400WQ1500-22-132，单机流量为1500m3/h，扬程为22m。三台潜水泵的出水口各自单独通过闸阀与一条DN800输水管相连，输水管沿外坡堤向下游铺设，在桩号31+665处采用虹吸管的形式穿过堤围，将水输送至水厂作净化处理。
2水文、地质情况
2.1 水文
根据西江高要水文站多年实测资料统计，西江多年平均流量为7010m3/s，历年平均最大流量为10300m3/d，最小流量为3390m3/d；西江水位的变化与径流量的变化相一致，泵站处多年平均水位为2.2m（珠基，下同），最高年平均水位为3.33m,最低平均水位为1.32m,历年最低水位-0.45m, 历年最高水位12.55m,大部分年份的最高水位与最低水位之差都超过10m，水位变化比较大。
2.1 地质
① 表土：厚0.4～０.5m，灰黄色，以粉质沙土为主，松散。
② 粘土：以黄色、深黄色为主，硬塑，粘性好，具韧性，分布连续，厚度7～８m，地基承载力标准值fk=210 kpa。
③ 粉质粘土：以黄色为主，含少量细沙，湿润，饱和，粘性较好，可塑状态，中等压缩性，厚度9～10m，地基承载力标准值fk=200 kpa。
3 泵房形式的选择
由于泵站处的水位变化较大，泵房内机组台数不多，从地质条件和泵站所处的位置上考虑，本工程设计了两个方案。
3.1方案一 采用圆形干室型泵房
为了保证泵站在汛期能够安全运行和设备的正常维修、更换，同时考虑到泵站是建在河道内，在水位高于7.0m时，会对西江的行洪产生影响，故采用圆形干室型泵房，可使水流平顺。设计泵房内径10m，地下部分壁厚800mm，地上部分壁厚500mm，泵房内地面高程为-2.0m，底板厚2m。泵房内安装三台离心泵，单机流量Q=1350m3/h，内设楼梯、吸水井、集水井和照明、通风、排水等设备，泵房在高程13.8m处通过宽3m的栈桥与堤围相连。本方案工程总投资达226万元。
本方案是目前较常见的一种取水泵房，有着比较成熟的操作、管理经验和技术水平，但由于整个泵房要承受水位变幅达13m，需要通过加大泵房筒壁和底板的厚度以增加自重，来解决泵房的抗浮问题，从而增加了基础的开挖深度，加大了施工难度，延长了施工工期，增加了泵房的投资。
3.2方案二 采用潜水泵房
根据实际情况，泵房立面分上、中、下三部分，总高为10.2m(不包括泵房下部)。利用潜水泵潜入水中运行的特点，泵房下部建成钢筋混凝土矩形井筒结构，露出地面0.4m，外形尺寸为9.1m×4.0m，筒壁及底板厚度均为0.5m，井筒内板高程为-1.5m；中部为混凝土框架；上部为检修操作间以及与堤围相连的栈桥，栈桥高程13.0m，宽3.0m，检修操作间净高5.0m。此时的泵房下部结构实际上是一个吸水池。池内安装潜水泵基础三个，潜水泵均可通过自动耦合装置与泵基相连。本方案工程总投资达135万元。
本方案与方案一相比，其泵房平面尺寸大为减少，结构简单，土建工程量少，可缩短工期，泵房不存在抗浮问题；同时本方案基本上不影响西江河的行洪，即基本上不减少河道的过流断面，因此，工程项目在报批时，容易获得水行政主管部门的同意。因此，本工程采用潜水泵方案。
4采用潜水泵站的优越性
（1）节省工程投资、项目审批容易。近年来，在河道范围内建设取水泵站，已较多地采用潜水泵替代原常用的干室水泵。潜水泵的基建投资少，合理布置的潜水泵站可节省基建投资35%左右，同时可节约泵站占地面积。潜水泵站的地面以上部分结构简单，地面至最高水位之间采用架空的框架结构时，其阻水面积很小，基本上不会影响河道的行洪，在报批水行政部门时，容易获得其批准。
（2）安装拆卸、维修保养方便。潜水泵站使用的潜水泵是机电一体化产品，且均在水中运行，具有结构紧凑，相对体积小，重量轻，节约资材；采用自动耦合式安装时，可以很方便地对其进行安装和拆卸；其主要特点是：水泵安装时，在重力作用下，潜水泵沿着导管滑至出水管座，耦合架和出水管座配合斜面楔紧，泵和出水管座密封面紧密贴合，完成自动耦合安装。拆卸时，只需将水泵吊起，水泵就可自动与出水管座分离。水泵的安装和拆卸不受河流水位变化的影响。
（3）改善运行条件、便于实现自动化。潜水泵在水下工作和辅机少的特点，使其排放的热量和噪音少，因面改善了厂房和控制室的温度、通风和采光条件；机组开停机操作和保护在为简单，有利于对泵站实现遥控和自动控制，减轻了工人操作管理的强度。
（4）缩短施工周期，加快施工进度。潜水泵为整体结构，并采用自动耦合装置，现场安装方便、快捷；同时，潜水泵结构紧凑，占地面积少，水工结构简单，可以缩短施工周期，加快施工进度；可以在非汛期将工程施工完毕，避开水行政部门要求在汛期不准在河道范围内施工的有关规定，以免影响工程进度。
5 结 语
在河道范围内建设取水泵站，利用潜水泵自耦安装与水下运行的特点，是适应取水水位变幅较大的新型取水方式。与采用传统泵型的干室泵房相比，可有效地降低工程量和投资，具有结构简单，安装管理方便，占用河道过流断面小等优点，对在河道范围内建设取水泵站的类似工程具有一定的借鉴意义。
