淺析城市排水泵站在防汛中的作用

摘 要：城市雨水排水泵站是給排水工程的重要組成部分，是給水排水系統(tǒng)正常運行的水利樞紐，在城市日常運行中起到了至關(guān)重要的作用，和人們的日常生活息息相關(guān)。雨水泵站在城市的防洪排澇中的作用異常重要，它是保證城市在汛期降雨時道路暢通，保證市民以及各行各業(yè)正常的生產(chǎn)，生活的重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施。正是這些泵站夜以繼日的工作，才為城市污水的順利排放，雨季安全渡汛提供了可靠的保障。加強城市排水系統(tǒng)的運行管理，確保其運行安全，對于改善城鎮(zhèn)環(huán)境，提升城鎮(zhèn)品位，方便居民出行和生活，有著非常重要意義。近年來隨著氣候變化，本市汛期頻繁出現(xiàn)局地短時強降雨，原有的雨水排除系統(tǒng)負荷大大增加，造成部分地區(qū)特別是下凹式立交橋區(qū)產(chǎn)生積水，少部分立交橋區(qū)發(fā)生短時積水現(xiàn)象也給首都北京帶來了不少麻煩，橋下路段淹了，路堵了，車泡了等等問題影響了城市的正常運行。面對日益加速的城市發(fā)展和城鎮(zhèn)居民生活水平的提高，本課題在新的時代背景下進行關(guān)于城市排水泵站防汛排澇功能的發(fā)揮，及對配套系統(tǒng)要求的淺析，以首都北京的雨水排水泵站為例，解析各種雨水泵站的防汛措施的意義、現(xiàn)狀、利弊以及未來發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：城市防汛；排水泵站；排水系統(tǒng)

引言

雨水泵站是城市排水系統(tǒng)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在每年雨季和汛期中承擔(dān)著城市防洪排澇的重大責(zé)任。為保證城市的安全運行，為保證城市居民的正常生活起著重要的保障作用。而北京城區(qū)的雨水泵站作為排水系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，更突顯了在為首都服務(wù)，為國際大都市服務(wù)，為中央服務(wù)，為全體市民服務(wù)的重大政治責(zé)任和無以替代的社會功能。近10年歷史上多次發(fā)生嚴重的洪澇災(zāi)害，由于極端天氣所形成的強降雨遠遠超過現(xiàn)有排水工程的設(shè)計標準，一些路段瞬時滯水，短時造成交通中斷，影響城市正常運轉(zhuǎn)。綜合分析積水原因，從排水泵站的角度分析，主要是暴雨強度和瞬時雨量大，超出泵站設(shè)計能力。北京作為全國的政治、經(jīng)濟和文化中心，立交橋積水的頻繁發(fā)生，直接影響首都的形象，與北京建設(shè)世界城市目標和城市發(fā)展規(guī)劃還有很大差距。因此，如何提高城市排水泵站排澇能力，同時保障排水泵站汛期自身的安全運行，是目前急需解決的課題。

北京市政排水事業(yè)隨著首都城市的飛速發(fā)展，近30年來發(fā)生了巨大的變化，城市道路的建設(shè)，尤其是環(huán)路的建設(shè)，由市中心向外依次有二環(huán)、三環(huán)、四環(huán)、五環(huán)、六環(huán)，形成了北京市道路網(wǎng)絡(luò)，在這些環(huán)路上及其聯(lián)絡(luò)線上，有著下凹式鐵路立交及道路立交，同時建造了雨水排放泵站，用以排放降雨時匯集在橋區(qū)低洼區(qū)域的雨水。目前北京市有雨水泵站80多座。全市四環(huán)以內(nèi)的下凹式立交橋有42座，另外還有大量拉槽式道路和地下通道，成為雨天道路交通的節(jié)點，一旦遭遇暴雨造成立交橋橋區(qū)積水?dāng)嗦?，將?dǎo)致整條環(huán)路斷路，交通癱瘓，對城市交通正常運行影響巨大。

近年來，北京地區(qū)極端降雨天氣經(jīng)常發(fā)生，（每小時降雨超過70毫米）嚴重威脅著城市運行安全。2004年“7·10”城區(qū)暴雨，蓮花橋積水2m，城西地區(qū)交通癱瘓；2007年“8·1”和“8·6”北三環(huán)安華橋下2次發(fā)生積水[1]。2012年7月21日遭遇了進入主汛期以來首場暴雨襲擊，暴雨時間長、強度大，為60年來最大。北京廣渠門橋下積水達2.5米。正是由于極端天氣所形成的強降雨遠遠超過現(xiàn)有排水工程的設(shè)計標準，一些路段瞬時滯水，短時造成交通中斷，在暴雨造成立交橋橋區(qū)嚴重積水的同時，如果積水水位超出泵站承受范圍，泵站的配電設(shè)備可能會遭到損壞。2012年7月21日的暴雨，導(dǎo)致了多座排水泵站格柵間、配電室進水，由于泵站配備了電源和備用機組，一旦積水沒過了泵站本身的設(shè)施，電力設(shè)備可能被淹。造成嚴重的電氣事故。

綜合分析積水原因，從排水泵站的角度分析，主要是暴雨強度和瞬時雨量大，超出泵站設(shè)計能力，影響城市正常運轉(zhuǎn)。北京做為全國的政治、經(jīng)濟和文化的中心，立交橋積水的頻繁發(fā)生，直接影響首都的形象，與北京建設(shè)世界城市目標和城市發(fā)展規(guī)劃還有很大差距。因此，如何提高城市排水泵站排澇能力，同時保障排水泵站汛期自身的安全運行，是目前急需解決的課題。

1 城市雨水泵站升級改造

目前，現(xiàn)有的80多座雨水排水泵站提級改造，提高泵站的設(shè)計重現(xiàn)期，也就是提高排水泵站的抽升能力[2]，達到排水泵站在較強降雨時的排水能力，以減低城市道路立交橋橋區(qū)的積水情況。

在現(xiàn)有的情況下，將排水泵站設(shè)計重現(xiàn)期提高到5年，以應(yīng)對5年一遇的降雨。同時在排水泵站周邊修建雨水調(diào)蓄池，其調(diào)蓄能力為5年一遇的標準。排水泵站提級改造及雨水調(diào)蓄池的修建，汛期降雨時調(diào)蓄池與排水泵站同時運行，達到滿足P=10年的設(shè)計標準和運行排水能力。提高城市道路立交橋橋區(qū)的排澇能力。

1.1 雨水泵站改造方案（蓮花橋雨水泵站為例）

蓮花橋雨水泵站建于1994年，位于西三環(huán)蓮花橋東南角，占地面積約1286.4平方米，設(shè)計重現(xiàn)期為2年，設(shè)計抽升能力為2.5m3/s。泵站設(shè)置潛水泵4臺。由于2004年“7·10”的強降雨，造成了西三環(huán)蓮花橋橋區(qū)嚴重積水?dāng)嗦?，因此，對蓮花橋泵站?nèi)部設(shè)備設(shè)施進行了提級改造。提級改造后，泵站的抽升能力由2.5m3/s提高到4.1m3/s，重現(xiàn)期達到了5年的標準。目前，經(jīng)過對蓮花池雨水泵站現(xiàn)況綜合分析，目前泵站設(shè)計參數(shù)能力已經(jīng)達到重現(xiàn)期5年的標準，因此，泵站內(nèi)的設(shè)備設(shè)施不再進行提級改造。

1.2 新建調(diào)蓄池方案

為提高蓮花橋橋區(qū)整體綜合排水能力，配合泵站對降雨高峰進行消峰調(diào)蓄，新建了4座調(diào)蓄池，調(diào)蓄池的總?cè)莘e為11000m3，設(shè)計重現(xiàn)期5年。調(diào)蓄池是一種雨水收集設(shè)施，它的外形特征是占地面積大，容積大。一般建于城市的廣場或綠地的下方。它的主要作用是把雨水徑流的高峰流量暫時存于池內(nèi)，待最大流量峰值下降后，再將雨水從池內(nèi)慢慢排出。從而實現(xiàn)降雨時避開雨水洪峰，提高排水區(qū)域的排水保障能力，并起到排除雨水的調(diào)度作用。同時調(diào)蓄池還具有收集初期雨水，避免下游承受水體被污染，以及實現(xiàn)雨水循環(huán)利用的功能和作用。調(diào)蓄池主要有初期雨水池和調(diào)蓄池，如圖1所示。

圖1 雨水泵站抽升與調(diào)蓄池蓄水聯(lián)動流程示意圖

雨水首先進入初期雨水池，當(dāng)初期雨水池的蓄水量超過設(shè)計最大容積量時，雨水通過堰口經(jīng)管道進入泵站。泵站啟動水泵進行雨水抽升，當(dāng)遇到大到暴雨量級降水的時候，泵站來水量超過泵站設(shè)計抽升能力時，雨水通過泵站前端的配水井內(nèi)的閘門或堰口經(jīng)管道進入調(diào)蓄池。調(diào)蓄池將雨水徑流的高峰流量暫時存于池內(nèi)。待最大流量峰值下降后，再將雨水從調(diào)蓄池內(nèi)排出。目前，北京市80多座雨水泵站中，2013年已經(jīng)對20座重點積滯水地區(qū)的泵站進行了提級改造，2014年對第二批泵站進行提級改造，例如蓮花橋排水泵站、五路居排水泵站、廣渠門排水泵站等，其中包括新建排水泵站，如成壽寺排水泵站、雙營排水泵站等，每座泵站新建了橋區(qū)雨水調(diào)蓄池，使總體排水能力達到10年一遇的標準。

2 雨水泵站自身安全運行方案

2012年7月21日至22日8時左右，中國大部分地區(qū)遭遇暴雨，其中北京及其周邊地區(qū)遭遇61年來最強暴雨及洪澇災(zāi)害，北京市城區(qū)降雨量達到了215毫米[3]。從21日晚7時至9時，瞬間強降雨，超出泵站設(shè)計抽升能力，多座泵站發(fā)生內(nèi)澇情況，由于泵站內(nèi)配有高低壓設(shè)備和發(fā)電機組，一旦積水沒過了泵站本身的設(shè)施，電力設(shè)備可能被淹，將會造成嚴重電氣事故，泵站必須切斷電源，泵站無法正常運行抽升，造成橋區(qū)嚴重積水情況。這也是北京市自建有泵站以來第一次發(fā)生這樣的情況，也反映出近年來北京市夏季汛期不斷出現(xiàn)極端天氣所造成的嚴重后果。通過這次降雨反映出的問題，對排水泵站自身安全運行提出了更高的要求，結(jié)合排水泵站的現(xiàn)況，采取了一系列預(yù)防措施，具體有以下各方面。

2.1 預(yù)防泵站配電室內(nèi)進入雨水

為預(yù)防雨水流入配電室內(nèi)，對泵站內(nèi)的電纜溝、電纜井進入配電室的穿墻管，都采用有效防水材料進行封堵，并在電纜井和發(fā)電機進線電纜井上，用止水沙袋進行封蓋，預(yù)防雨水流入淹泡配電室造成泵站停電運行。

2.2 預(yù)防泵站機房和格柵間內(nèi)上水造成設(shè)備無法運行

泵站機房和進水格柵間內(nèi)，都安裝有各種設(shè)備的各類電氣控制箱，如遇有強降雨，造成機房和格柵間進水，勢必會造成電氣設(shè)備損壞，設(shè)備無法正常運行，因此將泵站機房和格柵間內(nèi)的所有電氣控制箱上移至地面以上1米，并且對機械格柵電機設(shè)置獨立電源控制，必要時切斷電源，不影響泵站水泵抽升的正常運行。

2.3 預(yù)防泵站外部雨水進入泵站造成設(shè)備無法運行

泵站高、低壓配電室和機房是泵站的主要設(shè)施，為預(yù)防雨水從泵站外部流入泵站內(nèi)，在泵站的高、低壓配電室、機房重要設(shè)施入口處碼放止水沙袋并加高封堵沙袋的高度，泵站門口處也應(yīng)碼放沙袋，圍墻護欄四周要定期進行巡視檢查，并進行必要的填埋封堵，預(yù)防雨水流入泵站，造成設(shè)備設(shè)施損壞，保障泵站的正常安全運行。

通過上述應(yīng)急措施的安排與實施，近兩年來，在汛期中泵站未發(fā)生自身內(nèi)澇導(dǎo)致的泵站不能正常運行的情況。

3 結(jié)束語

隨著北京市城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市道路交通對市政排水泵站要求越來越高，如何保證城市排水泵站安全可靠運行，提高排水泵站的排水能力，保證城市道路交通暢通，為北京市市民出行創(chuàng)造良好的條件。城市防汛排澇是個系統(tǒng)工程，在城市運行中發(fā)揮著舉足輕重的作用，應(yīng)在充分考慮蓄、排的基礎(chǔ)上，開展高標準的排澇系統(tǒng)規(guī)劃，系統(tǒng)性的排水設(shè)施建設(shè)，不斷提高城市運行的防洪排澇的整體能力。

參考文獻

[1]馬豐斌.北京城市防汛排水系統(tǒng)問題與對策[J].北京水務(wù)，2009（5）：6-8.

[2]臧敏.論北京城市防洪排澇能力建設(shè)[J].北京水務(wù)，2012（4）：1-3.

[3]王振宇.對北京市城區(qū)防汛市政排水管理的思考[J].中國防汛抗旱，2009（3）：42-44.