杜嘉雯

（浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310004）

居民區(qū)集中排水泵站設(shè)計革新點研究

杜嘉雯

（浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310004）

居民區(qū)排水一直是大型居民區(qū)的統(tǒng)一弊病，即使在京滬廣深等大城市，一但出現(xiàn)超過50 mm的降水，小區(qū)內(nèi)往往就會形成難以排出的積水.研究在東南沿海地區(qū)的大型小區(qū)，其在特大臺風(fēng)作用的極端天氣下，如果多日日降水量均超過80 mm，小區(qū)的排水都可以確保居民生活不會受到任何影響.從現(xiàn)狀分析入手，對設(shè)計需求進行分析，同時對系統(tǒng)選型設(shè)計進行論述.

居民區(qū)排水；集中排水泵站；革新點；半埋式

現(xiàn)代化的居民區(qū)集中排水多采用動力排水的方式，統(tǒng)觀而論，居民區(qū)集中排水一般選用兩種方式，一種方式是在居民區(qū)集中機房下方布置居民區(qū)的動力排水系統(tǒng)，另一種方式是直接在雨水管道立井內(nèi)布置潛水抽水裝置.本文首先討論兩種方式的優(yōu)缺點，最終設(shè)計一種與實際工程需要相結(jié)合的方式.本文研究一種在極端條件下穩(wěn)定性較好而在日常運行狀態(tài)下運行效率較高的在居民區(qū)有廣泛適應(yīng)性的集中排水泵站設(shè)計方案.

1 居民區(qū)排水泵站現(xiàn)狀

居民區(qū)排水泵站目前來說主要有兩種實現(xiàn)模式：中央集中式泵站和分布集中式泵站.

中央集中式泵站主要布置在核心物業(yè)機房中，排污泵與中央變壓器機房、供水二次加壓機房、配電機房、消防機房等距離較近.通過在核心物業(yè)機房中布置集水硐室，將管理園區(qū)中的雨水等地表水進行匯集，由排水管道排出.目前大多數(shù)居民區(qū)的生活廢水采用雙管制，其中廚房水不進入污水池，而是與陽臺水一樣，從雨水通道排出.所以中央集中式泵站的蓄水總是淤積壓力較大，異物較多，難以實現(xiàn)有效的排水，因為中央集中式排水設(shè)施與機房其他設(shè)備距離較近，清理難度也較大.另一點不利因素來自中央集中式排水管道與自來水二次加壓管道距離較近，可能發(fā)生飲水的污染.

分區(qū)集中式泵站主要布置在斷面較大的窨井中，通過在窨井中安置潛水式污水泵，直接將窨井中積聚的雨水泵出到市政排污管道中.分區(qū)集中式泵站結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉.但是，分區(qū)集中式泵站檢修條件惡劣，檢修過程復(fù)雜.日常運行過程需要頻繁開啟窨井蓋，難以保證公共安全.

2 居民區(qū)專用雨水排水泵站設(shè)計需求

某地處于東南部亞熱帶季風(fēng)區(qū)，雨熱同期，降水主要集中在7、8、9三月.最大日降水量80 mm，最大連續(xù)降水量270 mm.某小區(qū)占地面積21.35公頃（213 500 m2），其中建筑物占地面積6.5公頃（65 000 m2）.在小區(qū)建設(shè)過程中，已經(jīng)對小區(qū)外圍建立了阻水溝，小區(qū)外圍的雨水不會向小區(qū)內(nèi)匯聚.小區(qū)排水流向通往南關(guān)街道主生活廢水排水暗渠.小區(qū)排水加壓管道直徑600 mm，共4條.小區(qū)加壓排水段抬高行程為3.5 m.

通過上述數(shù)據(jù)，小區(qū)最大日降水量17 080 m3，按照0.7的保險系數(shù)計算，小區(qū)的正常運行排水能力達(dá)到24 400 m3/d.按照正常運轉(zhuǎn)時間12 h計算，每小時排水量必須達(dá)到2 000 m3.本文使用離心式三級大流量污水泵作為主要泵機，WQ系列泵機提供最大600 mm出水口徑和最大3 750 m3/h的排水量.相近設(shè)備選型參數(shù)如表1.

表1 泵機選型表

通過核心設(shè)備選型，如果采用600WQ3500-12-185或者600WQ3750-17-250泵，那么每小時排水量遠(yuǎn)超過本文系統(tǒng)要求，揚程能力也遠(yuǎn)超過需求.但此兩種型號可以直接提供600 mm的出水口直徑.采用此兩種水泵不需要使用變通就可以實現(xiàn)出水對接.

而采用450WQ2200-10-90泵機，其出水流量恰好符合本文要求的流量，用電量也更加經(jīng)濟.但其出水口直徑只有450 mm，泵機輸出的壓力水經(jīng)過變通后才可以與管路對接，此舉會較大程度的影響水壓.但考慮到當(dāng)前揚程達(dá)到了10 m，經(jīng)過變通調(diào)節(jié)后，水壓可以基本符合要求.

但如果采用150WQ300-13-22泵機，雖然其流量只有300立方米每小時，但通過7臺并列運行，系統(tǒng)完全可以提供足夠的流量.雖然7臺并列可能造成更低的效率和更大的能耗，達(dá)到了154 kW，但一方面此能耗仍然低于使用600WQ3500-12-185或者600WQ3750-17-250的能耗，另一方面因為節(jié)約了大量的備用設(shè)備支出，本文使用150WQ300-13-22泵機作為核心排水設(shè)備的選擇是可行的.

本文泵房需要支持12臺150WQ300-13-22泵機的安裝和管理.泵房采用半埋式設(shè)計，通風(fēng)窗設(shè)置在凸臺景觀帶下方，泵房下部設(shè)置集水硐室，泵房主體埋入景觀帶中.

3 具體參數(shù)設(shè)計

3.1 集水硐室設(shè)計

本文要求集水硐室在最大降水中保持8小時的儲水量，因為最大降水量情況下，24 h降水量可達(dá)17 080 m3，那么8 h降水量可達(dá)5 693.3 m3，集水硐室采用臥式設(shè)計，矩形斷面.內(nèi)徑寬7 m，高4 m，長210 m.為了方便布置泵房，集水硐室的頂板布置在泵房底板以下30 cm處，中間隔斷采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的形式.

因為硐室開始施工時，小區(qū)已經(jīng)完全入駐，所以硐室采用分段開挖的方式進行施工.基坑側(cè)壁采用垂直管理.小區(qū)建筑物多為小高層建筑，沒有采用樁基礎(chǔ)，所以施工前在施工區(qū)域進行玻璃酸鈉的預(yù)注漿處理，施工區(qū)域兩側(cè)5 m內(nèi)使用混凝土槳劈裂注漿.基坑側(cè)壁施工采用土釘施工與錨索施工相結(jié)合的方式，確保施工后的土層位移量達(dá)到最小.通過前期勘探和后期施工印證，本文施工所有硐室均處于第四系三合土層中.施工條件較為單一，但施工的邊坡壓力較大.通過充分的預(yù)注漿和補充注漿，通過合理的土釘和錨索布置，本文系統(tǒng)的連續(xù)墻反向施工土層總位移量僅有8.2 mm，完全符合設(shè)計要求.

集水硐室中部設(shè)置清淤門4道，可以分別隔離其中任意2～3個硐室進行清淤維護.中間清淤門設(shè)置在泵房下方，泵房內(nèi)每個泵機的吸水管路均可以分別在清淤門兩側(cè)吸水.吸水口過濾網(wǎng)孔徑1.0 mm，孔間距2.6 mm.

3.2 泵房設(shè)計

因為采用12臺泵布置，泵機管道直徑為150 mm，泵機占地為1.2 m×1.8 m，泵機采用并列布置的方式，頂部采用600 mm頂管直接焊接，機房寬度為14.4 m，泵機占地寬度為1.8 m，檢修通道占地寬度為2.2 m，機房總寬度為4.0 m.機房在集水硐室頂部布置.機房頂部布置600 mm排水管道，距離房頂200 mm，橫管總高度為0.8 m.立管高度1.8 m，泵體高度1.2 m，泵體下部直管在泵房內(nèi)的高度為0.4 m.泵房總高度4.2 m.泵房采用半埋式設(shè)計，頂部景觀凸臺結(jié)構(gòu)為0.8 m，底板埋深為3.4 m.以此推出，集水硐室底板埋深為7.4 m.

泵房配套WGZP1-22B啟動器12臺，300KVA660V斷路器2臺.以上設(shè)備布置在4個操作柜中，操作柜寬度600 mm，高度2.2 m，深度500 mm。配電母線采用交聯(lián)絕緣管狀母線以減少地下空間的應(yīng)用體積.控制區(qū)寬度2.4 m，深度2.4 m，高度3 m，通過在泵機硐室中部內(nèi)刷大長度達(dá)到3.5 m以上的區(qū)域?qū)崿F(xiàn).以上硐室進入方法為垂直墻梯進入，以減少設(shè)計空間.

泵房基坑與集水硐室基坑同步開挖，開發(fā)方法與集水硐室一致.

3.3 動化實現(xiàn)

本文采用9檔電接點水位計，在集水硐室內(nèi)每隔30 m布置，電接點水位計采用等節(jié)點串聯(lián)的方式實現(xiàn)控制，使其對水位的管理形成整體.

本文使用三菱12輸入16輸出PLC實現(xiàn)自動化控制，PLC算法采用模糊控制算法.模糊控制算法見表2.

表2 模糊控制算法

表2中，A策略為增加一臺抽水泵并列，B策略為增加兩臺抽水泵并列，C策略為將所有熱備用抽水泵并列，D策略為減少一臺抽水泵并列，O為維持當(dāng)前策略不變.

本文系統(tǒng)沿小區(qū)內(nèi)管理鏈路干線并入總FDDI環(huán)路.信號主要來自各個泵機的開關(guān)量信號和電能質(zhì)量信號.

4 結(jié)語

通過本文設(shè)計，集水硐室可以匯聚極限降水量下至少8小時的雨量，為極端條件下機房檢修爭取了時間.本文采用7臺在用5臺備用的方式，備用設(shè)備中，可以實現(xiàn)3臺熱備用2臺冷備用的模式，可以做到設(shè)備的狀態(tài)自由的從運行、備用、檢修之間切換，從概率上讓設(shè)備的損壞導(dǎo)致無法排水降到最低.本文集水硐室的埋深距離地表3.4 m，所有的地表匯水渠有較大的流量壓力對其匯水，因為本文硐室在小區(qū)交付后建造，所以其彎道較多，小區(qū)內(nèi)最遠(yuǎn)匯水點到集水硐室的支線距離不大于100 m.此點對小區(qū)內(nèi)的集水環(huán)境帶來了較穩(wěn)定的支持.本文項目的問題是其窨井開口較多，且窨井深度均達(dá)到了7 m以上，所以小區(qū)應(yīng)該加強窨井管理，防止出現(xiàn)窨井吞人的事故.

［1］ 徐東華.小區(qū)排水設(shè)計常見問題分析［J］.中華民居，2014，6（18）：82-84.

［2］ 萬青.居民區(qū)排水系統(tǒng)淤積問題管理方案［J］.建筑技術(shù)，2013，7（7）：66-67.

［3］ 吳孟紅.多雨地區(qū)居民區(qū)積水問題的幾點建議［J］.建筑技術(shù)，2013，6（5）：102-104.

［責(zé)任編輯王新奇］

On the Design Innovations of Drainage Pum ping Station in Concentrated Residential Areas

DU Jia-wen

（College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang Industry University，Hangzhou 310004，China）

The drainage in large residential areas has been a universal problem，even in the big cities such as Beijing，Shanghai，Guangzhou，and Shenzhen.Precipitation over 50mm would result in water accumulation difficult to be drained off.We havemade a study of the large residential areas in the southeastern coastal area under the extreme weather，such as a super typhoon.When consecutive daily precipitation exceeds 80mm，the life of the residents will remain unaffected thanks to efficient drainage.Based on the status quo，we havemade a needs analysis and elaborated on the design of system selection.

residential area drainage；drainage pumping station；innovation；semi-burial

TL353+.2

A

1008-5564（2015）02-0100-03

2014-11-10

杜嘉雯（1994—），女，浙江衢州人，浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院給排水專業(yè)學(xué)生，主要從事城市給排水研究.