2024年湖南省优秀水利水电工程设计奖一等奖:湖南省益阳市城区资水尾闾南岸团洲泵站新建工程
湖南省益阳市城区资水尾闾南岸团洲泵站新建工程介绍
团洲泵站新建工程位于资水尾闾南岸烂泥湖垸一线防洪大堤右侧,所在堤段桩号为K1+736,团洲泵站新建工程含排涝机组和补水机组,其中排涝机组装机8台共4240KW,设计流量38.93m3/s;补水机组装机4台共720KW,设计流量11.76m3/s。工程等别为Ⅲ等,属中型泵站工程,主要承担益阳城区罗溪片、大海棠片、梓山湖片及周边共25.55km2的雨水排涝和团洲污水处理厂尾水外排,兼顾兰溪河灌溉补水和生态补水,同时协排小河口泵站。城区排涝面积25.55km2,保护人口7.93万人。
(1)有效提高城区防洪排涝能力。
益阳城区大海棠片、罗溪片、梓山湖片部分及周边共25.55km2的大部分雨水均汇入兰溪河,涝水由距城区16.4km的小河口泵站排入资江,因小河口泵站原设计按农田排涝需求考虑,设计流量远达不到城区排涝需求,加上距城区较远,暴雨时不能及时排走城区汇入雨水,造成地势低洼的部分城区(如大丰村)遭受水涝;加之近年来极端天气事件增多,区域内涝灾频繁发生,损失严重。新建团洲泵站排涝机组,能提高益阳市中心城区的排涝能力,有效解决城市内涝的情况;还可与小河口泵站实现联排,缓解兰溪河内涝时小河口泵站的排渍压力,减少洪涝灾害损失。
(2)有效改善兰溪河水环境、水生态。
由于多年来人们环保意识的淡薄和环保措施的滞后,兰溪河流域接纳了大量的城市生活污水、工业污废水、生活垃圾以及农业生产产生的污废水,兰溪河流域水体污染严重,水质长期为Ⅴ类,已成为政府重点关注的河流。通过新建团洲泵站补水机组,能在外河水位较低时能实现兰溪河生态换水,让兰溪河的水“活起来”;能拦截暴雨时期未实现雨污分流的城区涝水汇入兰溪河,阻断兰溪河主要污染源,有效改善兰溪河的生态环境。
(3)排涝泵站与补水泵站巧妙结合布置,资江和兰溪河水水系连通功能强大。
排涝泵站:资江水位低于28.80m时,雨水及污水处理厂尾水通过团洲引排闸自排至资江。泵站前池水位达到29.17m,关闭团洲引排闸,同时开启电排流道防洪闸,开启排涝泵站提排至资江。泵站前池水位达到30.47m,打开拦河坝控制闸,与小河口泵站联排兰溪河;兰溪河水位降到29.37m以内,关闭拦河坝控制闸。
补水泵站:兰溪河水位低于27.87m且资江水位大于27.87m时,通过引排水闸自流补水。兰溪河水位低于27.87m且资江水位低于27.87m时,通过补水泵站提水至兰溪河补水,补水至兰溪河水位28.37m停止补水。资江水位低于24.73m时泵站停止补水。各机组协调运行,确保兰溪河水位控制在27.87~28.37m之间。
(4)排涝机组组合方式,可满足各种流量要求。
排涝泵站设计流量38.93m3/s,装机8台共4240KW,采用2大3中3小的组合方案,分别为2台800kW、3台630kW、2台250kW,设计单机流量依次为7.60 m3/s、5.65 m3/s、2.26m3/s;其中2台小泵(一用一备)主要考虑污水处理厂尾水排涝流量的需要,其它各种泵型组合可以满足城区排涝各种流量要求,运行过程中可根据降雨量大小灵活选择开机组合方式。
(5)巧妙利用开挖弃方,成功阻断城区雨水和污水处理厂尾水汇入兰溪河。
本工程需弃运清淤土方和开挖土方3.1万m3,考虑弃运成本较大且需新增临时占地,设计将弃运土方全部回填于汇水池与引排水闸之间填筑一拦河坝,不仅节约了弃土成本,还新增了厂区空间,同时将城区涝水汇水区与兰溪河完全分离,成功阻断城区雨水和污水处理厂尾水汇入兰溪河。
(6)沿补水通道设置拦砂坎,巧妙的解决补水流道与排涝泵站汇水池交叉影响的问题。
补水泵站设在排涝泵站出水流道出口上游侧,向排涝泵站汇水池下游的兰溪河补水,补水通道势必要穿过排涝泵站汇水池。考虑到城区涝水腐殖质较多,水质较差,在进入泵站汇水池前,沿补水通道设置拦砂坎,巧妙利用高程差,在汇水池内设生态湿地8538m2,不仅可以净化尾水水质,沉淀尾水和雨水泥砂,又可保证汇水池有足够水深,满足城区景观水深要求。
(7)补水泵站利用原引排水闸流道,大大减少工程投资。
补水泵站布置在外河引排水闸出口处,在防洪闸前进入原引排水闸流道内,在左出口接长168m补水流道进入兰溪河。该方案不仅充分利用原引排水流道211m,减少穿堤建筑物处数,更节约工程投资1000多万元,该方案在我市为泵站设计中暂属首例实施,在全省同类工程中亦处于领先。
(8)采用双液灌浆处理措施,有效解决补水泵站泵池基础开挖和泵池稳定问题。
补水泵站基础开挖高程22.00m,外河多年平均枯水位26.08m,外河24.60m以下均为砂卵石地层,补水泵站施工过程中开挖和基础施工防渗问题必须解决。我市水利工程首次使用双液灌浆处理方案,对泵池基础及周边进行双液灌浆处理,对砂卵石地层起到固结和防渗作用,同时解决了补水泵池稳定问题。双液灌浆材料为普通硅酸盐水泥和水玻璃,成桩直径3.0m,孔距2.0m,排距2.0m,呈梅花状布置。同时为了减少泵池开挖深度和汇水池结构稳定问题,在泵池增设引流罩,将泵池底板抬高0.5m,加快了施工进度和减少施工难度。
(9)检修闸、泵池、压力水箱整体布置,结构紧凑,减少启吊设备。
排涝泵站的检修闸、泵池、压力水箱整体布置,不设主厂房,泵站结构布置非常紧凑,所有设施、设备均采用1台移动式门式起重机起吊,减少了13台检修闸门和8台水泵拍门的启吊设施。副厂房紧挨泵池右侧,门式起重机可在副厂房进行水泵检修维护。另外副厂房分开布置有利于减少泵站运行时引起的房屋震动,改善办公环境。
(10)泵站工程与城区景观融为一体,成为资江风貌带一道亮景。
团洲泵站位于益阳城区资江风貌带位置,泵站景观采用园林厂区景观要求设计。地表建筑物外观采用仿古建筑风格,以红、灰为主色调,外观整体性和美感很强,红砖灰瓦、高墙小窗、流檐翘角、雕梁花窗、回廊挂落,将现代化水利枢纽与仿古建筑风格完美融合,成为益阳市资江风光带上又一亮景。
(11)项目建成后,各项效益显著。
排涝效益:团洲泵站建成后,提高了益阳城区大海棠片、罗溪片、梓山湖片区域排涝标准,排涝片区范围内未出现过严重内涝问题。2022年7月4日益阳城区特大暴雨,8台排涝水泵连续开机5个小时,使益阳城区未出现特大内涝事件,城区街道淹没时间缩短,淹没水深减小。同时协排小河口泵站,大大降低了小河口泵站排涝压力,小河口泵站排区范围内达到农村排涝标准。
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