一体化泵闸在中山市某镇水浸黑点河涌整治中的应用

◎谢非 广东建科水利水电咨询有限公司

1.引言

近年来地球气候趋显无规律化，暴雨频繁，再加之城市的扩大化，导致城市在面对防洪排涝要求下的形势更加严峻。而早期建成的防洪排涝泵站数量少、设备老旧，已远不能满足在城市化进程中提出的更高要求，河道整治、黑臭水体治理、城市内涝等问题亟需解决。为了解决上述问题，修建传统具有引水排水功能的建筑物，如采用节制闸、泵站、水闸等单体建筑布置，则又面临着占地面积大、投资费用高、工程建设周期长、征地拆迁艰巨等困难，已不适应当代社会发展的需求。

为了解决河涌水流不畅、流速过慢的问题，提高河涌的水动力，让河涌形成单向流，提高水环境容量，同时考虑到项目区水系周边土地资源紧张等问题。本次内河涌整治过程中，引入一种新的泵闸型式——一体化泵闸，极大地解决了土地资源紧张情况下提高河水流速、增强水动力的问题。同时，在下游水位较高的情况下，利用该泵闸及时抽排，对解决局部流域内涝也发挥了积极作用。

表1 一体化泵闸与传统式泵闸对比

2.一体化泵闸介绍

一体化泵闸是一种将泵站和水闸一体式布置的泵闸，主要用于城市河道水调蓄、内外河水体交换和防洪排涝。一体化泵闸的结构中，闸门既是挡水结构又是水泵支承的基础，其水泵安装在闸门上，泵房兼做闸室，使水闸和泵站合二为一，相比传统泵站具有占用空间小、施工周期短、可整体搬运以及可实现自动化控制等优点。一体化泵闸通常由闸体、闸门泵、启闭机、液压系统、除污系统、监测系统、安全系统、控制中心以及监控云平台等组成。

3.工程实例

某镇水浸黑点河涌一体化泵闸工程位于珠江三角洲西南部的中山市。镇内河涌交错，地势平坦，珠基高程在0.5-1.4m之间。西稍高而东略低，为三角洲冲积、海积平原。项目区内河涌纵横，网河密布，该区域内河涌主要分为横向河涌和纵向河涌，现有各类河涌共50多条，总长约60km。由于镇内河涌纵横交错，暴雨时排水不畅，造成多处区域水浸。本项目在水浸黑点处设置多座一体化泵闸，通过一体化泵闸的水泵正向运行提高河涌水动力和增强排涝能力，水泵反向运行引水改善内河水环境。

3.1 项目背景

随着城镇化建设的比例越来越高，工程区排涝压力和内涝风险的日益增加。平原区河网纵横交错，河涌过流能力不足，影响河涌排涝能力；部分生活污水及工业废水直接排入河涌，造成河涌水体污染；同时水利管理经验不足、相关水利设施落后，导致水环境治理不够重视，水污染严重。如何通过合理的方案和措施改善上述问题，是本工程及新时代水利工程要着重考虑的方面。

3.2 工程概况

本工程新建多座一体化泵闸，单座泵闸设计流量为2.2～4.4m3/s，为Ⅳ等小（1）型工程，主要建筑物级别为4级。单座泵闸安装1台或2台800QGWZS型双向潜水贯流泵，装机容量对应为75kW或150kW。水闸单孔净宽4米或5米，一体化泵闸采用单孔或双孔的布置形式，闸室采用平底闸结构，闸室上下游均采用U型槽结构作为进水池和消力池。

3.3 项目主要存在问题

（1）项目区部分河涌断面狭窄，淤积严重，加上违章建筑挤占河道的现象普遍存在，且部分跨河建筑物处严重缩窄河道，致使该部分河涌的过流断面缩小、过流能力降低，从而影响了河涌的排涝能力。

（2）项目区存在许多河涌上下游河底标高接近、甚至部分位置上游河底低于上游，河水流动速度缓慢，水动力不足，从而导致河水在某一区域内长期滞留，造成水质容易受影响形成水浸黑点等情况出现。

（3）项目区内雨水管网管底高程普遍较低，现状交通主干道地势较高，加之部分雨水管网井口垃圾堵塞情况严重，管网淤积严重，导致排水不畅。此外，中心城区未彻底完成截污，导致部分生活污水和工业废水直接排入河涌，造成河涌水体污染。

3.4 项目难点

（1）项目区现状水利建设与现代化水利工程建设存在一定差距，水利建设措施不够完善。

（2）项目区城镇化比例较高，围内河涌两岸遍布居民区及工厂，水浸黑点的整治受施工条件的限制较大。

（3）项目区属典型的平原感潮河网区，该镇区发达、人口密集，但所在地势低、河涌密布、很易发生洪涝灾害。近年来，地球气候趋显无规律化，导致暴雨、洪水、和台风等灾害时常发生，使得原本复杂的珠江三角洲平原河网的水文条件变得更加多变，这些对合理确定平原地区河涌及泵站水闸的规模提出了新的研究课题。

3.5 解决措施及工程亮点

（1）本工程采用一体化泵闸的方式，将水泵固定安装于闸门上，使水闸和泵站有机地结为一体，同时选用双向排水的水泵，以同时提高河涌正反向的水动力，极大的提高了本工程水利措施的使用率。

（2）本工程前期建立一维河网水动力模型进行模拟计算，模拟范围包括了整个项目区内河涌及外围的鸡鸦水道、桂洲水道，通过模型计算，得项目区各河涌的流量、分析河涌的水动力条件，合理确定水闸及泵站的规模。

（3）本工程根据项目区水利规划及现场踏勘调查情况，并结合水文模型，分析判断项目区河网中水的流动，合理的选择新建一体化泵闸布置位置。联合外江泵站水闸与本工程新建一体化泵闸的调度运行，增强内外河之间水系的连通，将项目区的水变“活”，改善了水浸黑点及水体黑臭问题。

4.结语

本工程以新型、实用及经济为目标，采取合理可行的工程措施改善项目区水浸黑点和河涌水动力不足的问题，工程任务、规模及设计标准等符合国家宏观经济政策，与地方社会经济发展水平十分吻合。一体化泵闸适用于中低扬程，不同圩区间的泵站工程，在我国城市和乡镇河道治理、调水、内河排涝、及农田水利工程等领域中应用前景十分广泛，对于该项技术应大力推广，但实际工程设计中应妥善处理可能出现的问题，在新技术的应用过程中保持严谨和灵活的态度。