上海引水泵站位于佛山市南海区桂城佛山大堤上, 工程主要是为解决桂城四乡联围河涌以及千灯湖用水问题。近年来, 桂城致力打造广佛RBD, 建设珠江三角洲水乡特色城市, 并于2006年开始启动碧水工程, 为了改善水质和两岸景观, 还市民一川碧水, 再现水乡特色, 规划建设上海引水泵站, 保证内涌缺水时引入生态环境用水。桂城四乡联围河涌用水主要靠水闸引入平洲水道江水解决, 由于近年平洲水道河床下切, 枯水水位下降, 加上内涌景观要求蓄水水位高于0.5m, 使水闸利用潮差引水的数量大为减少, 大多时间无法引水。要解决当地用水问题, 必须在上海水闸自流引水的基础上, 增加动力提水, 提高引水的可靠性。
1 引水规模分析
根据碧水工程规划要求, 上海引水泵站流量需要满足千灯湖中片10天换水1次的要求, 桂城中片范围东、南侧至平洲水道, 西至桂澜路, 北至佛山水道, 规划面积约30km2, 河涌总涌容约160.49万m3, 加上千灯湖约11.4万m3, 总计171.89万m3, 以每日开机1 0 h计算, 则规划引水流量为:1718900÷10÷10÷3600=4.77m3/s。
2 引水方案
2.1 外江设管虹吸引水方案
优点是:取水口可以建得较低, 可以在外江最低潮时保证可以开机引水。缺点是:穿过佛山大堤, 审批手续繁复、时间长, 实施难度大;取水管跨过堤顶, 水头大, 装机容量大, 损耗电能大, 日常运行成本高。正常由-0.5m提水到1.0m, 闸后引水方式水头为1.50m, 由于需要在堤顶穿过, 虹吸引水方式水头达到4.50m以上, 是闸后取水的3倍。由于取水管直伸到外江, 距离长, 水头损失是闸后取水方式的2倍以上;穿堤牵涉防洪安全问题, 需要设置防洪闸门, 相当于在佛山大堤增加一个穿堤建筑物, 对日后防洪管理不利;经计算, 利用虹吸原理吸水, 每引1m3/s, 需要1条直径1m的钢管, 即上海站需要5条, 五斗站需要3条, 每条长度在60m~100m之间, 每条管材料价约20万元左右;取水口伸到外江, 容易淤塞, 杂物清除困难, 维护不方便, 万一堵塞, 需要潜水人员维修。
2.2 闸后引水方案
优点是在闸后建泵站引水, 不牵涉防洪安全、取水论证等复杂的审批问题, 可以在南海范围内审批;工程结构简单, 管理维护容易, 提水效率高, 装机容量小, 运行费用比较省。缺点是引水受水闸规模限制, 引水保证率稍低, 一次性投资略大。
3 闸后引水可行性分析
上海水闸净宽5.0m, 闸底高程-1.1m, 由于引水泵站需要通过水闸进水, 因此需要分析水闸进水能力是否足够。
考虑泵站进水渠紧接水闸, 可以视水闸为泵站的进水渠, 泵站进水渠一般流速控制在1.0m/s以下, 则通过5.0m3/s流量需要5.0m2过流断面, 即水面高程不小于-0.10m;当开启一台水泵抽水, 流量2.5m3/s, 需要2.5m2过流断面, 即水面高程不小于-0.60m。
按照外江水位-0.1m, 流量5.0m 3/s, 计得上海闸过闸水头差为0.07m, 考虑拦污栅过栅、安全栅过栅损失各0.1m, 则站前水位为-0.37m。根据规范要求, 外江水位取日平均水位保证率为85%~95%水位, 即-0.01m~-0.12m, 本工程取-0.10m, 保证率约94%。相应站前水位-0.37m。
外江水位取开启单台水泵所要求的最低外江水位, 即-0.60m, 按照流量2.5m3/s, 计得上海闸过闸水头差为0.07m, 考虑拦污栅、安全栅过栅损失各0.1m, 则站前水位为-0.87m。
从以上分析, 现有的上海水闸闸宽、闸底高程等, 可以满足闸后建站引水的过流条件。
4 工程规模
按规划要求引水流量为4.77m3/s, 实际装机设置2台900QZ-125潜水轴流泵, 装机容量2x160=320kW, 设计流量4.94m3/s, 节制闸规模与上海闸一致, 净宽取5m, 闸底高程比旧闸-1.10m适当降低取-1.50m。
5 工程总体布置
方案一:泵站与自流节制闸并齐布置, 整体位于内引涌中间, 泵站、节制闸两边布置。
优点是:水流顺畅, 进水条件好, 泵室直接挡水, 出水直接排出内涌, 不用建出水涵管, 而且内涌进水前池及进水池布置能充分考虑流态平稳, 提高水泵效率, 减少水泵汽蚀。
缺点是:泵室直接承受内涌侧高水位的水压力, 泵站地下轮廓线长度较短, 需作防渗处理。
方案二:泵站与自流节制闸分开布置, 自流水闸位于内引涌中间, 泵站另外开涌连接, 水流提升后, 再由引涌导入原有河涌。
优点是:泵室建于河涌岸后, 施工时不直接承受外水压力, 导流容易, 施工方便;建造出水涵洞, 并在涵洞口设防洪闸, 提高了防洪的安全度;泵站位于岸后, 泵房主体部分稳定性好, 对中高扬程及内外水位差较大情况较为适用。
缺点是:出水管道较长, 堤内侧需要征地拆迁, 进水前池及进水池的布置受到用地范围的限制。
6 泵室闸室布置
泵房闸室由泵室、主、副厂房组成, 泵房下部为块基型整体现浇钢筋砼结构, 上部为框架结构。下部布置单孔水闸, 水闸两侧各布置1台900QZ-125立式潜水泵。泵室与水闸闸室为3孔一联五面封闭一面开敞的合子式结构, 根据水泵的停机水位-0.87m及水泵叶轮的淹没深度, 确定泵室底板面的高程为-3.0m;根据泵室内水流合理速度及保持良好流态的需要确定单孔泵室净宽3.60m;根据水泵与后墙间最小净距要求及上部厂房的布置确定泵室顺水流方向总长度15.0m;水泵出水管中心线高程根据外江水位、外江地面一般高程及减少扬程损失需要取为1.20m;为便于机组维修, 水泵出水管布置在井筒支承面之上, 取支承面高程为0.00m。水闸闸室布置在中间, 底板面高程-1.50m, 与泵室底板相差1.50m, 采取填沙面封混凝土的方式并齐。
上部厂房分为主副厂房。厂房地面高程根据户外道路面高程约为3.4 0 m取为3.6 0 m。主厂房为单层框架结构, 跨度5.5 m, 在主厂房地面对应水泵处开设2.2 x 2.2 m的方孔, 供水泵安装及起吊用, 平时盖上钢盖板;主厂房上空架设5 t单梁桥式吊车一台, 供机组安装及检修用。副厂房设置变压器室、高压室、中控室及值班室, 为单层框架结构, 跨度5.5 m, 高4.8 0 m。水闸闸门布置在进口侧, 尽量避开泵站厂房, 闸门上部设置启闭机室。
摘要：本文在前期规划工作基础上, 对桂城四乡联围内的上海引水泵站进行引水调度方案分析与探讨, 并为其他引水泵站提供参考价值。
关键词：桂城,水环境,引水泵站