城市排涝泵站建设中的规划设计要点分析

城市排涝泵站建设中的规划设计要点分析
摘要：本文以某城区排涝重建工程为例，为确保工程安全运用，在经过科学分析的基础上制定出城区排涝工程规划设计方案。

关键词：排涝泵站；设计要点
1泵站概况
某排涝泵站项目位于一排涝区，该区集水面积3.3km2，住宅区及水田面积193.3亩，总人口约2万人。

全区地势相对较低，田面高程多在6.80～7.60m之间，每遇暴雨洪水，外靠大堤拒洪，内以某排涝泵站提水除涝。

工程主要包括雨水泵站一座，总装机容量
270kw/3台，设计排水流量4.7m3/s；自排涵闸1座，宽×高=1.5m ×3.0m设计相当于十年一遇24h暴雨3d排干的标准，基本能解决当时区内的内涝淹没灾害，为当地的生产发展发挥了巨大的作用。

2泵站重建规划及设计要点
该站排区紧靠城区，经济发展迅速，按城市城建规划，经济结构的改变，使原来的农业经济区迅速发展成为集商贸、住宅于一体的商贸住宅区至工程规划时，区内已有3km2的土地被征用，被征区的地面高程基本填高3m，达到10.5～10.7m高程，比江河一年一遇洪峰水位10.50m高出或持平，使原相对较低的可作临时储水区的地域迅速变成地势相对较高的楼房和街道。

由于城市化进程，改变了区内原有地形，增加了径流系数和缩短了汇流时间。

暴雨时，使原有水利设施宣泄不及。

原泵站排水能力不足，造成未被征用农田和村庄受涝情况时有发生，影响了区内生产和生活。

本工程设计主要按以下原则和设计要点进行。

3低水位的确定
排涝泵站的最低水位高程，对及时有效地排除内涝，降低泵站建设费用，具有较大的意义。

从整体汇水区内的排水系统来看，尤其是已经形成了排水管渠系统的区域内，排涝泵站的最低水位高程，影响着管渠系统及其它排水设施能力的发挥。

一般设计都按雨水泵站的要求考虑，一些书中提到雨水泵站的“最低水位一般略低于来水干管的管底。

对于流量较大的泵站，为了避免泵房太深，施工困难，也可以略高于来水管的管低，使最低水位与该泵流量下来水管渠中的水面标高齐平”。

排涝泵站的调查分析，笔者认为把上述观点引用到排涝泵站是欠佳的。

应该根据泵站前是否有调节池柬舟两种情况考虑。

3.1泵站前无调节池的情况
泵站的最大排水能力是按整个汇水区来水量设计的，而进入泵站的管渠是按相同水量满流设计的。

但由于管渠输水最大量流并不发生在满流时，而是在满流之前。

就是说泵站工作达到最大排水能力刚的排水量与管荣水位接近管渠顶(约低于管渠顶20～30cm)时的水量相等。

此时管渠内水位称为设计来水量水位考虑到泵站内多台水泵依次岛动需要3～5min，所以在管渠水泣达到设计来水量水位前3～5min启动第一台水泵工作，依次启动各水泵。

当水位上升到设计来水量水位时，泵站水泵已经全部参加工作。

此时与汇水区排水系统同步工作，使整个系统的排水设施达到最佳工作状态。

由此
可见，排涝泵站的最低水位应选在低于设计来水量水位0.2～0.3m 左右为最佳。

若选得过高，排水管渠已达设计来水量，泵站不能全部启动工作，内涝会发生，危害不可想象，建设的泵站未起作用，若选得过低，即选在进水管渠底或相当予最小一台水泵流量的充满度时，使水泵提前工作，管渠未发挥应有的作用。

主要问题在于泵房理深太大。

施工困难，建设费用高出很大，特别是设计来水量较大，管渠断面较高者，非常明显。

至于排水管渠内设计来水量水位以下的存水，可以待外洪水位下降后开闸排放，或在集水坑内专设一台水泵抽空。

具体办法要看外洪水位持续时间的长短而定。

3.2泵站前有调节池的情况
虽然城市用地紧张，环境保护要求严格，城市排水泵站不宜使用调节池。

但由于历史原因和建设资金有限，当来水量很小时，排涝泵站前仍有调节池调节池工作，水位未选到水泵的最低水位时，来水只能在池底滞留，起到充盈调节池的作用。

只有当来水量较大时，管渠来水水位达到水泵最低水位时，水泵开始工作。

此时来水量大于泵站排水量，调节池内水位逐渐升高，调节池起到了调节作用。

来水量达到高峰时，调节池作用最大。

洪峰过后，来水量逐渐减少，但因为来水量仍大于泵站排水量，调节池水位仍在升高。

且到来水量降到与泵站排水量相等时，调节池内水位达到最高水位来水量继续降低到小于泵站排水量后，调节池内调节的水量进入泵站被排走，池内水位才逐渐降低。

在水位降到水泵最低水位时，水泵停止工作。

此时调节池不起调节作用，滞留的水量待外洪水位下降后排
放。

4排区整体规划设计要点
4.1分区排水，减少损失
以江河防洪规划和城建规划为依据，贯彻综合治理，远近结合、分期实施的方针、与市政、水利、环保等有关部门协调分区排水能达到高水高排，低水低排，充分自排，减少泵站装机容量的目的。

集中抽排，排水沟过长，影响积水下泄。

泵站进水池最低水位过分降低，不能充分发挥自排作用，降低了排水能力。

若来水不加控制，高低区水串流，地势低注处极易淹没。

因此，对于城区雨水泵站，要优先考虑分区排水。

若受排水出路限制，不能分区排水的，要修建节制建筑物，以控制高低区有计划地排水。

遵循以自排为主，泵排为辅的原则：工程上采取尽量降低排水总渠出口段、加固堤围、整治排水总渠和提高雨水泵站排水能力的措施：既可在河水位相对较低时满足白排渠在暴雨时抢排的需要，又可在河水位暴涨，顶托排水渠不能自排时利用雨水泵站强排，避免或减少区内涝灾。

4.2泵站和自排涵闸工程的规划设计要点
（1）选择适宜的泵型。

城市雨水泵站按其排水性质分类，一般可分为污水泵站、雨水泵站、合流泵站。

雨水泵站般扬程低、流量大，通常选用zlb型立式轴流泵，其耐腐蚀性差，故污水排放不宜通过泵室。

实际工程设计中，多从布置紧凑、节省投资的角度出发，泵站和自排涵洞合一布置，污水通过泵室排放。

其结果是，污水及
产生的腐蚀性气体对水泵、机电设备造成很大的腐蚀损坏，情况严重的发展到不能正常运行的程度。

（2）整体布置采用进水渠和出水渠为共用段.而站、涵闸则采用分建式。

一方面可节省投资；另一方面则较好地解决污染水源长期污染前池及腐蚀水泵的问题。

（3）适当减少前池拦污闸布置的中轴线与水流轴线的夹角，扩大拦污栅的过水面积，防止拦污栅前滞留大量飘浮物。

（4）设置前池拦污闸工作闸门。

一般情况下工作闸门关闭，雨水及生产生活污水由排涵闸自行排出，阻隔区内污水进入前池，腐蚀水泵，当泵站要强排时才打开工作闸门。

（5）采用单机单管的排水方式，尽量缩短泵排穿堤涵长度，泵出口拍门移至堤外，改善涵内水流条件，管内设计流速控制在1.2～1.5m/s之间。

5闸门优化设计
在工程设计中，对工程进行了两次优化设计变更：
5.1取消泵房进水口的检修闸门
在可行性研究阶段，泵房进水口设置了检修闸门及其启闭设备，这样方便日后机组的检修工作，但相应的投资加大。

在初步设计阶段，取消了泵房进水口的检修闸门及其启闭设备，只保留检修闸门门槽，这样可以减少相应的投资，又可以灵活运用。

5.2前池拦污闸上提式平板钢闸门改为水力自控式单掩钢闸门
泵站前池设置拦污闸，是为了阻隔区内污水进入泵站前池，一般
情况下闸门处于关闭状态，雨水及生产生活污水由自排涵闸自行排出，只有在河高水位顶托，区内暴雨成灾，自排涵闸无法自排时才打开前池拦污闸由泵强排。

这样，启闸时闸内外就形成了明显的外高内低的水位差，因而采用上提式平板钢闸门在水位差不大时可动水启闭，问题基本得到解决。

但铺设在外(厂房到工作闸门)的动力电缆存在防盗问题，一旦发生，后果非常严重，且一机多闸的启闭方式所需时间较长，造成管理不便。

经研究，将启闭型式简单化，变上提式闸门为水力自控式单掩门。

主要理由和优点是：①无需机械启闭，减少工程投资，减少操作人员，缩短启闭时间。

②取消了动力电缆，即解决了防盗问题。

6结语
在城区泵站规划设计施工及管理中，随着城市的发展和规划，对水体、设计等方面要求越来越高，要充分考虑城区排涝工程的特殊性，采取适当措施，解决具体问题，提高工程建设质量和设计水平。