1、城市排涝雨水泵站的系统设计摘要：本文首先介绍了雨水泵站设计前的资料收集，然后分析了雨水泵站的工艺流程设计和雨水泵的选择与雨水量计算，最后指出了地上雨水泵站与地下式雨水泵站设计的注意事项。 关键词：城市内涝；雨水泵站；系统设计 中图分类号：S611 文献标识码： A 城市内涝已经越来越成为我国城市发展的一大软肋。这种由强降水或连续性降水超过城市排水系统能力导致城市内积水的灾害现象，已受到人们的广泛关注。近年来，像北京、南京、南昌、成都、广州、深圳、重庆、武汉、杭州等城市，相继加入“水城”队伍。每一次内涝过后，人们讨论的焦点更多是集中在城市排水系统上，排水设计标准低，排水设施不健全，系统老化，排水
2、系统建设滞后，垃圾堵塞等等。 所谓雨水泵站主要是指在城市的低洼地带或者城市的雨水管道系统中，设置的用于城市雨水排除的泵站。雨水泵站的设置避免了城市内涝灾害，有效改善了城市居民的居住环境，对于城市形象的建设具有重要的意义。特别是对于地势平坦的平原地区城市而言，由于其雨水管渠的埋深相对较大，且起点与河道的距离相隔较远，从而使洪水的水位高于城市雨水管渠的水位，增加了施工难度，雨水泵站就成为平原地区城市防止内涝灾害的必然选择。 1 雨水泵站设计前的资料收集 雨水泵站设计是否科学合理，前期的设计资料收集的完整性与可靠性至关重要。只有保证所收集的设计资料齐全且可靠，在设计时才能对整个工程有一个全局的了解与
3、把握，从而使雨水泵站的设计能够与城市的实际情况相符合，充分发挥雨水泵站的作用。因此，在雨水泵站设计前期的资料收集中，须注意如下问题。 1.1 雨水泵站的位置确定与厂站地形测量 1.1.1 位置的确定 要注意所设置雨水泵站的城市整体规划以及基础设施建设的规划情况，确保雨水泵站设计能与城市基础设施相配套，能与城市的总体规划相协调。对于市政雨水泵站而言，必须根据城建规划的具体需要，确定城市雨水泵站及其排水管的位置，这个是必须遵循的前提。 1.1.2 厂站地形测量 在进行厂站地形测量时，测量比例按照 1：500 或者 1：1000 进行。同时，测量范围需要结合泵站以及附属构筑物的占地面积进行确定，通常
4、而言，测量范围4 倍泵站面积为宜。采取沿着管道的中心线的两侧各20-30m 的指标，确定雨水泵站排出管道以及雨水管的测量范围，但通常城市的地形图可由本市规划勘测部门直接提供。征地范围以及钻探深度等资料的收集也必不可少。 1.2 降雨强度与河渠水文资料收集 1)结合规划数据，深入了解并掌握雨水泵站所在城市的降雨状况，并对其降雨强度进行准确地计算； 2)在收集城市雨水排出口位置河渠水文资料过程中，关键在于所收集资料的准确性与可靠性，否则就会影响雨泵站的正常运行，造成不必要的浪费。 2 雨水泵站的工艺流程设计 雨水泵站的工艺流程的设计要坚持“从实际出发”的原则进行，结合设置雨水泵站城市的实际情况进行
5、灵活地设计，在设计过程中，具体注意以下方面的问题。 2.1 结合当地实际情况，确定雨水泵站流程 我国当前的雨水泵站多采用雨水格栅间进水闸门井水泵间水泵压力出水管出水井排水管渠水体的流程进行设计，而在实际的设计中，可根据当地的具体情况，进行设计流程的增减，从而使雨水泵站设计更符合实际的需要。例如，在遇到洪水位或者高潮位的情况，可进行溢流的设计，通过中高水位水泵排水与低水位自流排水的方式，将雨水排至水体之中。 2.2 格栅设置的注意事项 格栅设置时，可根据当地实际，将格栅间与进水闸门井合并为一体，共同设置于雨水泵站内部。同时，在格栅设置时，要兼顾进水的稳定与易于清理两种情况，控制流速，防止漩涡的出
6、现，保证水泵稳定运行。通常而言，雨水泵站平面布置方面既要满足使用要求，又要紧凑节省用地，雨水泵排水量大，扬程较低，轴流泵、混流泵是较为合适的选择。 3 雨水泵的选择与雨水量计算 3.1 合理选择雨水泵 雨水泵站能否高效安全运行，雨水泵的选择是关键的环节。在雨水泵站的设计中，雨水泵的选择要确保在任何情况下，确保泵池的有效容积以及水泵之间的安全距离，以保证所选择的各台水泵都能够及时且有效地启动运转。具体应注意如下问题： 3.1.1 雨水泵数量的确定 (1)根据雨水泵的功率以及设计流量等情况，确定选择雨水泵的数量。雨水泵站的建设涉及到工艺、建筑、结构、电气自控、厂区道路以及配套的给排水等分项内容，投
7、资较高。因此，雨水泵的数量宜选择同一型号，水泵台数不应少于 2 台，不宜大于 8 台。 (2)若雨水的径流量比较集中或降雨短暂，容易导致雨水管内的压力流形成。这时，选择雨水泵的台数应尽量少，流量尽可能大。 (3)根据非暴雨时或者初雨时雨量的排除情况选择雨水泵的数量，同时水泵最好选择相同的型号，不超过 2 种型号为宜。当条件允许设置一定容量的雨水调蓄池时，选用的水泵数量可适当减少； 3.1.2 水泵组合选择 雨水泵应采用中小型或大中型组合水泵的方式，从而适应雨量的变化。一般而言，可采取设计雨量的水泵组合，且其中的 1 台或 2 台水泵应该选取可调整叶片或者变频电机的轴流泵，从而通过调整叶轮或电机
8、的变速，实现水量的调整，提高水泵利用率，有效节约投资； 3.1.3 水泵的扬程确定 首先要确保第一、第二台水泵两者间的启停水位差，根据进水流量和水泵流量计算水泵启停水位差，宜控制在 0.3m0.6m 范围内，不宜过大。水泵的扬程需要根据泵池最低液位、排放水位、所需自由水头、进水管路和出水管路局部阻力、沿程阻力等因素进行计算确定。 3.2 准确计算雨水量 由于降雨量设计过小容易造成内涝事故，若过大则会造成不必要的浪费。因此，雨水量的计算要结合规划数据当地长年的降雨情况进行计算，力求准确。在计算时，主要注意以下问题： 1)确保城市雨水管网的设计与城市雨水泵站的水量设计统一标准；在设计过程中，既要考
9、虑城市的排水总干管的设计流量，还需要利用所有的管网在压力流状况下的流量进行雨水量的校对； 2)注意城市的地形状况，同时还要了解泵站所处地段的重要程度，短时间的积水造成的人员财产损失的严重程度； 3)城市排水管网是合流制，排入了一定数量的污水。在水泵选择时应兼顾旱季排放污水的工况和汛期雨水排放工况。由于降雨量是一个变量，且波动较大，因此，在水泵流量设计时，要综合考虑旱季、小雨、中雨以及暴雨等不同降雨强度阶段的雨水量的排除情况。 4 雨水泵站设计的注意事项 4.1 雨水泵站的设计 雨水泵的主要建、构筑物便是水泵间，它在整个排水系统中作用突出。在其设计的过程中，需要考虑如下问题： 1)根据所选用水泵
10、的规格及其型号，雨水泵站可设计为干式或者湿式雨水泵站。若水泵台数3 台，雨水泵站可采用圆形；若水泵台数3台，矩形则较为适宜； 2)当水泵压力出水管穿墙时，要预埋柔性防水套管并做到水平设置，在转动轴运转不平稳时，还要注意运用柔性可挠曲接头减小转动轴产生的应力； 3)在计算雨水集水池内的有效容量时，需要从所有水泵中的最小启动水位到最大的停止水位进行计算，但要保证集水池有效容积大于最大一台雨水泵 30s 流量，合流泵站需用污水泵 5min 流量校核； 4)若雨水泵站中有污水排入，必须做好集水池的防腐工作。水泵间的尺寸确定，在结合水泵布置的同时，需要预留较为适合的检修空间； 5)结合吸水喇叭口与泵样本
11、的要求进行集水池底部标高的确定，同时结合最高水位确定电机间的标高，通常而言，电机间标高要超过水位最高时的 0.5m 之上，防止发生意外情况淹没电气设备。 6)地下式雨水泵站的注意事项 在地下式的雨水泵站设计中，由于空气中容易聚集大量 CO 与 H2S 等有害气体，不易扩散，因此，必须安装相应的臭气处理设施，降低有害气体对设备及人员的伤害；地下的变配电间、栅间以及风机房等需要进行完全的分离，并设置单独入口，且尽量减少设备维修工作量；检修面的选择需要根据所选用设备的检修要求进行，对于检修几率小且大型的设备可以运用汽车吊装的方式；对于检修几率大且较小型的设备，如风机房或变电间内的风机与配电柜等设备，
12、可采用电动葫芦进出。此外，对于阀门以及拍门等轻型的设备可采用手动葫芦实施检修。 5 结语 城市雨水泵站设计是否合理，直接决定着居民的生活质量以及城市整体形象建设。因此，在雨水泵站的设计过程中，要结合城市的具体实际，全面收集设计资料、并进行雨水泵站流程的设计、准确计算雨水量以及合理选择水泵等，从而保障设计出的雨水泵站在今后能够正常稳定的运行，充分发挥其效用。 参考文献 1赵洋.关于雨水泵站工艺设计的几点探讨J.城市道桥与防洪,2012(11):83-85. 2于卫红.探求城市应对暴雨洪水之道.城市道桥与防洪, 2009,(2): 38-41. 3叶斌城市内涝的成因及其对策J水利经济，2010，28( 4) :62 - 65
