丁家杰

【摘 要】近年來(lái)，隨著氣候的異常變化，全國(guó)各地多個(gè)城市極端降雨現(xiàn)象頻發(fā)，造成城市內(nèi)澇狀況屢見(jiàn)不鮮，對(duì)城市交通產(chǎn)生了巨大的影響，打亂城市的正常生活秩序，情況嚴(yán)重的地區(qū)不僅造成了人民財(cái)產(chǎn)的極大損失，甚至出現(xiàn)了人員傷亡的現(xiàn)象，政府面臨著前所未有的壓力。本文就地下式雨水泵站設(shè)計(jì)進(jìn)行探討分析。

【關(guān)鍵詞】雨水泵站；優(yōu)化設(shè)計(jì)；注意問(wèn)題

引言

眾所周知，雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循高水高排、低水低排、分散排放、重力流自排的原則。遇特殊地形，雨水系統(tǒng)難以自排進(jìn)人河渠時(shí)，通常在雨水管網(wǎng)的終端設(shè)置雨水提升泵站，將雨水抽排人受納的河渠。

一、設(shè)計(jì)資料收集

在我國(guó)，工廠雨水泵站及排出管的位置可以設(shè)在廠區(qū)內(nèi)，也可以設(shè)在廠區(qū)外。市政雨水泵站位置應(yīng)根據(jù)市政規(guī)劃及設(shè)計(jì)需要而定。在雨水泵站及排出管的位置確定后， 以 1：500 或 1：1000 的比例測(cè)量廠站的地形，并提出鉆探深度及征地要求。其測(cè)量范圍應(yīng)根據(jù)泵站及附屬構(gòu)筑物所需占地面積的大小而定，一般不宜小于泵站面積的四倍。而對(duì)雨水管及泵站排出管的測(cè)量范圍可以采用沿管道中心線兩側(cè)各 20～30m。

雨水泵站設(shè)計(jì)前還應(yīng)注意的另兩個(gè)主要因素是：準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算降雨強(qiáng)度；雨水排出口處的河、渠水文資料的可靠性、準(zhǔn)確性。否則整個(gè)設(shè)計(jì)將建立在不可靠的基礎(chǔ)上，從而造成浪費(fèi)。如某國(guó)外設(shè)計(jì)單位對(duì)洛陽(yáng)澗河及洛河的水文地質(zhì)資料了解不深入、不準(zhǔn)確，該雨水泵站建成四十多年以來(lái)從未使用過(guò)，雨水一直從岔道排走，造成了不應(yīng)有的浪費(fèi)。

二、工藝流程

目前我國(guó)工廠及城市雨水泵站流程一般都采用以下方式：

雨水干管→格柵間→進(jìn)水管→雨水調(diào)節(jié)池→雨水泵站→水泵壓力出水管→出流井（或緩沖池）→排水管（渠）→出口翼墻（有時(shí)還設(shè)有防洪閥門(mén)）→水渠→河流或海洋。

以上流程并不是一成不變的，可以根據(jù)每個(gè)地區(qū)的具體情況合并或減少。如格柵間、雨水調(diào)節(jié)池均可設(shè)在雨水泵站內(nèi)，合并成一個(gè)構(gòu)筑物。如遇高潮位及洪水位時(shí)，可設(shè)計(jì)成岔道，當(dāng)中低潮位（中低洪水位）時(shí)自流排入水體，而在高潮位（高洪水位）時(shí)，用水泵將雨水排入水體。一般雨水泵站的平面布置比較緊湊，排水量大，故多采用軸流泵。這樣一來(lái)，設(shè)置格柵時(shí)，除了要考慮便于清理外，還應(yīng)使進(jìn)水穩(wěn)定，不要造成漩渦，保證水泵在高效段運(yùn)行穩(wěn)定。

三、雨水量的計(jì)算

雨水量的計(jì)算要求準(zhǔn)確，過(guò)大會(huì)造成浪費(fèi)，過(guò)小會(huì)造成事故。如北京東郊某廠，由于設(shè)計(jì)計(jì)算降雨強(qiáng)度偏低，造成 13000m2的廠房被淹，積水深達(dá) 0.3m使該廠全面停產(chǎn)。雨水泵站的設(shè)計(jì)水量應(yīng)和全廠或城市雨水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，必要時(shí)應(yīng)考慮發(fā)展，設(shè)計(jì)時(shí)，除了根據(jù)廠區(qū)及城市雨水排水總干管的設(shè)計(jì)流量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)外，還應(yīng)用全部管網(wǎng)處于壓力流時(shí)的流量來(lái)校對(duì)。同時(shí)應(yīng)考慮以下因素：廠區(qū)或城市的地形及廠區(qū)或城市是否允許短時(shí)間內(nèi)積水；降雨量是變量，雨水量波動(dòng)較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮初雨、小雨、中雨及暴雨的雨水水量的排除；廠區(qū)或城市雨水管網(wǎng)中都有一定數(shù)量被污染的廢水排入。如排入的生產(chǎn)廢水量不超過(guò)雨水量的 8%，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮。如大于雨水量的 10%，設(shè)計(jì)流量則應(yīng)包括該流量。

四、雨水泵的選擇

國(guó)內(nèi)大、中型雨水泵站，大多選擇軸流泵。據(jù)了解，上海地區(qū)雨水泵站多年運(yùn)轉(zhuǎn)情況是，泵站中雨水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間一般為 1 h 左右， 最長(zhǎng)時(shí)間也不超過(guò)3 天，而一年內(nèi)水泵僅在雨季運(yùn)轉(zhuǎn)，故一般不考慮經(jīng)常電費(fèi)。但必須保證所選用的每臺(tái)水泵在任何情況下都能及時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，在地面不積水的原則下，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間宜長(zhǎng)。為了適應(yīng)雨量變化的要求，雨水泵宜選擇多臺(tái)大、中或中、小型水泵組合，建議采用設(shè)計(jì)雨水量的 1/2、1/3 及 1/4 的組合。其中兩臺(tái)或一臺(tái)小泵宜選用無(wú)極變速電機(jī)或可調(diào)整葉片的軸流泵，使水泵可以利用電機(jī)變速或調(diào)整葉輪角度來(lái)調(diào)整水量，以便減少水泵臺(tái)數(shù)，使水泵使用率提高，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，并可節(jié)約投資。

由于雨水泵流量大、功率高，故雨水泵站（包括土建及配套電器和設(shè)備、道路等）的一次投資高。建議所選用的雨水泵不得少于 2 臺(tái)，也不宜多于 5 臺(tái)。當(dāng)雨水泵的流量確定后， 還要確定水泵的揚(yáng)程。每臺(tái)泵單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有一定的啟止水位。如需另一臺(tái)泵參加運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則另有啟止水位。雨水泵的啟動(dòng)及停止一般是按積水深度來(lái)確定的。故第一臺(tái)水泵及第二臺(tái)水泵之間應(yīng)有不同的啟止水位，但啟動(dòng)及停止水位差不宜過(guò)大，通常在 0.3～0.6m之間。雨水泵揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)水泵第一次啟動(dòng)水位與壓力出水管標(biāo)高差再加上所需的自由水頭和局部阻力來(lái)確定，并應(yīng)用水泵停止水位來(lái)復(fù)核。

如果降雨歷時(shí)短而雨水徑流量集中，這時(shí)雨水管內(nèi)易形成壓力流，那么所選雨水泵的臺(tái)數(shù)宜少，泵的流量大，否則，所選雨水泵的臺(tái)數(shù)宜多一些。單臺(tái)雨水泵的流量宜小一些。在選擇雨水泵的數(shù)量時(shí)，除了按設(shè)計(jì)流量考慮外，尚需考慮初雨及非暴雨的雨量的排除。水泵宜選用同一型號(hào)。當(dāng)水量變化較大時(shí)，應(yīng)考慮水泵大小搭配，但型號(hào)不宜過(guò)多，或采用可調(diào)速電機(jī)。不設(shè)備用泵。當(dāng)有條件設(shè)置一定容量的雨水調(diào)節(jié)池時(shí)，可適當(dāng)減少水泵數(shù)量。

五、雨水泵站設(shè)

雨水泵站應(yīng)根據(jù)選用水泵的型號(hào)及規(guī)格，設(shè)計(jì)成干室淹設(shè)式。如水泵臺(tái)數(shù)為 3 臺(tái)及 3 臺(tái)以下，應(yīng)采用圓形，如水泵臺(tái)數(shù)超過(guò) 3 臺(tái)，則宜采用矩形。水泵站內(nèi)集水池的有效容量的計(jì)算應(yīng)從全部水泵中的最低啟動(dòng)水位計(jì)算到所有水泵中的最高停止水位。但不得小于全部水泵 1 分鐘的流量。如有生產(chǎn)廢水排入雨水泵站，則集水池內(nèi)應(yīng)考慮防腐措施。電機(jī)間的標(biāo)高應(yīng)高于最高水位 0.5 m以上。集水池底標(biāo)高根據(jù)水泵樣本和吸水喇叭口的要求確定。水泵壓力出流管在穿墻時(shí)應(yīng)水平設(shè)置，并予埋套管，同時(shí)考慮減小轉(zhuǎn)動(dòng)軸不平穩(wěn)而產(chǎn)生的應(yīng)力。應(yīng)采用柔性接頭。水泵間除考慮水泵的布置外，還應(yīng)考慮設(shè)置小泵排水，檢修場(chǎng)地。

六、地下式雨水泵站設(shè)計(jì)中值得注意的問(wèn)題

地下式泵站因?qū)⒆兣潆婇g、格柵間等均設(shè)置于地下，應(yīng)選用性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定的設(shè)備，以盡可能減少設(shè)備維修的工作量。

必須安裝臭氣處理設(shè)施。目前，在國(guó)內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的雨、污分流的地區(qū)極少。

地上式雨水泵站因進(jìn)水簾格井升至地面上，環(huán)境空氣擴(kuò)散條件較好，產(chǎn)生的臭氣較易擴(kuò)散。地下式雨水泵站因進(jìn)水簾格井位于地下空間，空氣擴(kuò)散條件差，H2S、CO等有害氣體易積聚， 為保護(hù)泵站管理人員的安全、降低酸性氣體對(duì)設(shè)備的腐蝕程度，必須保證地下空間內(nèi)的空氣質(zhì)量。

在地下的格柵間、污水截流泵房等處須設(shè)臭氣處理設(shè)施。

位于地下的格柵間與變配電間、風(fēng)機(jī)房應(yīng)完全分開(kāi)，并單獨(dú)設(shè)置出入口，以免格柵間內(nèi)產(chǎn)生氣體腐蝕電氣設(shè)備。應(yīng)盡量提高沉井內(nèi)部的電纜預(yù)留孔標(biāo)高。建議電纜敷設(shè)采用"上進(jìn)上出"的方式，以確保變配電間、風(fēng)機(jī)房等生產(chǎn)用房的安全性。建議選用電機(jī)位于頂端的移動(dòng)懸吊葫蘆抓爪式格柵除污機(jī)，并盡量提高格柵間內(nèi)的配電箱、控制箱等的防護(hù)等級(jí)，最好采用 IP68。從而保證即使在超標(biāo)暴雨、集水井水位超過(guò)地下一層平臺(tái)的情況下，格柵除污機(jī)等設(shè)備也能正常工作。要根據(jù)所選設(shè)備對(duì)檢修的不同要求，分別考慮不同設(shè)備的檢修面。雨水泵、變壓器等大型、較重、檢修幾率較小的設(shè)備可考慮采用汽車(chē)吊裝的方式，為此，泵站道路設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮汽車(chē)吊設(shè)備的進(jìn)出；對(duì)于變配電間、風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)如控制柜、配電柜、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，可通過(guò)設(shè)備吊裝孔上所安裝的電動(dòng)葫蘆進(jìn)出。拍門(mén)、污水泵等重量較輕的設(shè)備則通過(guò)手拉葫蘆進(jìn)行檢修。

七、結(jié)束語(yǔ)

雨水泵站將傳統(tǒng)的雨水管渠上設(shè)置調(diào)節(jié)池的方法引用到泵站設(shè)計(jì)中，既可減小泵站設(shè)計(jì)規(guī)模，節(jié)省基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，同時(shí)又能提高水泵利用率，延長(zhǎng)水泵使用壽命。

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