新探城市排涝雨水泵站系统的应用

新探城市排涝雨水泵站系统的应用
引言
近年来，随着气候的异常变化，全国各地多个城市极端降雨现象频发，造成城市排涝状况屡见不鲜，对城市交通产生了巨大的影响，打乱城市的正常生活秩序，情况严重的地区不仅造成了人民财产的极大损失，甚至出现了人员伤亡的现象，政府面临着前所未有的压力。

一、排水现状
某雨水系统修建于20世纪50年代末期，系统汇水面积为240hm2雨水通过两孔1.8m×1.4m的方涵，进入新建路雨水系统，经城南退水渠排入汾河。

为了控制进入城南退水渠的雨水流量，雨水系统内还设有两座调节池和一座小型雨水泵站。

随着雨水系统的年久失修，原有的调节池功能逐渐丧失，雨水泵站抽升能力下降，导致雨季时，雨水以压力流的形式全部下泄至城南退水渠，加重了城南退水渠的负担；而本地区却因排水受阻，积水严重。

因此，修建雨水泵站已势在必行。

二、泵站设计方案
2.1设计规模的确定
雨水泵站的主要功能是将一定设计重现期标准下的雨水及时排除，不能产生积水现象。

在雨水系统240hm2的汇水范围内，按设计重现期为1年，径流系数为0.6来计算，雨水流量为11.3m3/s。

如按此流量来确定泵站的规模，将需修建一个十分庞大的雨水泵站。

由于雨水泵站属于季节性运行，在北方城市只有4个月左右的使用期，并且还属于间断运行，大型泵站不仅装机容量大，建设费用高，而且建成后利用率低。

因此，在确定泵站设计规模时通过多种方案的比较，提出了调节与抽升相结合的方案，对现有的调节池进行清淤改造，使其发挥应有的调节作用。

当雨水流量较大时，利用调节池消减其峰值。

现有的调节池中，2号调节池已规划为居住用地，无改造利用的可能，只有对调节池进行改造。

现在调节池面积为6400m2，经过改造需退至道路红线以外，面积减为5500m2，如将泵站建在池内，需占用部分面积，调节池实际面积为5000m2左右。

由于调节池在改造时施工难度较大，不宜深挖，同时考虑到与外部雨水方涵的衔接问题，从而确定调节池的调节深度为1.4m，调节能力即为7000m3。

为了计算调节池
的调节流量，绘制了重现期为1年的降雨流量变化曲线，通过对流量曲线的分析结果，采用调节容积计算公式：
V=f（a）W（m3）
f（a）=-（0.65/n1.2+b×0.5/T×（n+0.2）+1.10）lg（a+0.3）+0.215/n0.15，W=QT
式中，b，n为暴风公式参数，分别取b=8，n=0.7；T为径流时间，取T=30min；a为脱过系数。

经过计算，求得脱过系数a=0.593，则泵站抽升流量为6.7m3/s，调节池调节流量为4.6 m3/s。

因此泵站的设计规模为6.7 m3/s。

2.2站区布置
为了保证泵站功能的充分发挥，以及便于将来的运行管理，将泵站设计为3部分。

第一部分为泵站主体，包括进水闸门井、格栅间、泵房和压力出水池；第二部分为变配电室；第三部分为水泵设备起吊间。

主体泵房位于中部，起吊间和变配电室分设两侧。

为了充分发挥调节池的调节容量，除泵站主体坐落在调节池池底外，其余两部分均通过支撑平台架设在调节池上部。

3部分通过沉降缝伸缩缝连为一个整体，并设有与相通的道路。

三、泵站系统工艺设计
整个泵站系统由外部雨水方涵、调节池和泵站3部分组成。

3.1雨水方涵
雨水方涵主要是将雨水引入到调节池内，以便调蓄和抽排。

方涵的设计流量为11.3 m3/s，断面形式为双孔矩形方涵，单孔尺寸为1.8m×1.4m。

3.2调节池
调节池在原有基础上进行了深挖，周边做了砌护，池底进行了硬化。

池底设置了4条断面为4.6m×0.9m的直砌雨水明渠，与泵站进水渠相连。

3.3泵站
3.3.1工艺流程
进入调节池的雨水，通过进水渠首先进入闸门井，然后进入格栅间，将杂物拦截后，经过扩散，进入泵房集水池，经过泵抽升后，通过压力出水池并联，由两条出水管排入北沙河。

出水管上设旁通管与泵房放空井相连，供试车循环用水使用。

3.3.2进水闸门井
进水闸门井2座，采用现浇混凝土结构浇注为一体，中间以隔墙分隔。

井内安置2台手电两用铸铁闸门，以供泵站发生事故时启用。

3.3.3格栅间
格栅间为现浇混凝土结构，分2格，每格内设置格栅2块。

格栅安装倾角为60°，采用人工清渣。

3.3.4泵房
泵房设计为合建式干式泵房。

按功能至上而下分别为：吸水层、水泵层。

吸水层有效尺寸为21m×4.4m，为保证进水流态稳定，用隔墙分为6个吸水分格，每格有吸水管与上层水泵连接；水泵层有效尺寸为21m×6.9m，分为上下两部分。

上部延墙四周设巡视廊道，便于工作人员观察水泵的运行状况，并且可通过钢梯进入水泵站下部。

水泵层下部设6台立式离心泵，单台泵流量为1.333 m3/s。

水泵呈一字排列，每3台并联为一组。

水泵的启停可以通过积水池内的液位计来控制。

3.3.5压力出水池
压力出水池主要作用是完成水泵的并联。

6台水泵的出水管经过压力出水池后并联成2组，通过2根压力出水管将雨水排入北沙河。

压力出水池顶部设置了2个防止产生负压的通气孔。

四、系统运行方式
雨水泵站采用调节池与泵站抽排相结合的运行方式。

当进水流量小于 6.7 m3/s时，雨水直接进入泵站进行抽排；当进水流量大于6.7m3/s时，启动调节池系统，多余的流量通过进水明渠溢入调节池内，其工作原理为底部流槽式调节水池原理；当进水流量降至泵站的设计流量以下时，调节池内的雨水通过集水明渠汇入到泵站进水渠内，通过泵站抽升排除。

从另一个角度来看，调节池也可以作为泵房的一个大的集水池。

当流量较小时，可暂缓启动水泵，而使用调节池储蓄水量，当储蓄量达到一定程度后，再启动水泵进行抽排。

这样可以避免传统雨水泵站频繁启动的现象，对延长水泵使用寿命，方便运行管理十分有利。

五、结束语
解决城市排涝是一个复杂的工程，涉及到多个层面，而从技术层面更新设计理念是首要任务。

雨水泵站系统具有其特殊性和重要性，应该按照“ 生命线” 工程对待，不要让市民每逢降雨就对财产和生命产生担忧。

同时我们应该想到极端气候引发的超强降雨存在不确定因素，无论采用何种方法都难以保证任何情况下不产生“ 排涝” 积水，因此需要同时建立合理的管理体制和应急机制，通过多渠道的努力使风险降至最低。

参考文献：
[1]温军燕，黄加富，罗维，濮晓云.城市立交雨水泵站改造的若干问题[J].中国给水排水.2006（16）
[2]胡中意.天津北洋园多功能雨水泵站的工艺设计[J].中国给水排水.2011（18）。