市政雨水泵站設(shè)計技術(shù)要點分析

葛勝GE Sheng

（安徽中匯規(guī)劃勘測設(shè)計研究院股份有限公司，銅陵244000）

0 引言

在城市建設(shè)持續(xù)推進(jìn)的背景下，由于雨水泵站能夠?qū)Τ鞘蟹e水問題進(jìn)行有效處理，滿足城市居民具有的出行需求，故而其逐漸受到社會關(guān)注。雨水泵站設(shè)計工作與雨水泵站功能性及質(zhì)量具有直接關(guān)系，因此為提高雨水泵站質(zhì)量，減少洪澇災(zāi)害對城市產(chǎn)生的影響，提高雨水資源利用效率，必須對市政雨水泵站設(shè)計工作形成正確認(rèn)知，充分掌握其技術(shù)要點，并嚴(yán)格依照規(guī)范要求開展設(shè)計工作，該點對城市發(fā)展具有積極的促進(jìn)意義。

1 雨水泵站設(shè)計中存在的問題

1.1 工藝設(shè)計

從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)雨水泵站的前池面積普遍較小，致使水流空間欠佳的問題形成。在雨水進(jìn)入到前池內(nèi)部后，其流動速度將持續(xù)提高。在此基礎(chǔ)上，若力學(xué)條件與標(biāo)準(zhǔn)不符，極有可能導(dǎo)致淤泥或泥沙擁堵的現(xiàn)象形成。此外，在實際工作過程中，若設(shè)計人員未對站外管網(wǎng)采取有效的處理措施，極有可能導(dǎo)致雨水季節(jié)時出現(xiàn)暴雨爆發(fā)的現(xiàn)象。若相關(guān)人員未實現(xiàn)對雨水進(jìn)行迅速收集，必將對前池與泵站抽水質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在未嚴(yán)格做好對水文或氣象資料信息的收集工作時，若工作人員盲目開展雨水量計算，極有可能導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)誤差，致使設(shè)備或機(jī)型的選擇科學(xué)性降低，進(jìn)而對雨水泵站后續(xù)應(yīng)用效果產(chǎn)生影響或因?qū)Ω吲渲迷O(shè)備進(jìn)行利用，造成嚴(yán)重的資源浪費。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，雨水泵站涉及的技術(shù)手段及專業(yè)知識呈現(xiàn)多樣化，例如圍墻、井蓋及電纜線等設(shè)備。在實際設(shè)計工作中，必須對上述設(shè)備性能進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保其與規(guī)范要求相匹配。若未對施工現(xiàn)場條件配置實際狀況進(jìn)行綜合考量，必將對雨水泵站設(shè)計施工效果產(chǎn)生直接影響[1]。此外，當(dāng)前雨水泵站的防腐設(shè)計工作存在許多細(xì)節(jié)問題，例如部分雨水泵站的防腐設(shè)計等級與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不符；僅有部分設(shè)備存在防腐說明，而與零部件防腐相關(guān)的說明數(shù)量相對較少。在此基礎(chǔ)上，施工人員進(jìn)行施工作業(yè)的過程中，將無法對可靠依據(jù)進(jìn)行參考，致使工程施工及管理質(zhì)量降低，在情況嚴(yán)重時甚至將導(dǎo)致安全隱患形成。

1.2 泵站常用設(shè)備

受到施工設(shè)計方面的影響，部分雨水泵站在實際設(shè)計工作過程中，未對主要材料及設(shè)備種類等方面進(jìn)行注明。在此基礎(chǔ)上，正式進(jìn)行施工作業(yè)時，施工單位多會從經(jīng)濟(jì)成本的角度出發(fā)，以此選擇成本費用相對較低的設(shè)備。雖然該行為能夠?qū)こ坛杀举M用進(jìn)行有效控制，但其對保障設(shè)備性能及施工質(zhì)量極為不利。此外，部分施工單位對設(shè)備進(jìn)行選擇的過程中，未嚴(yán)格做好規(guī)劃工作，致使設(shè)備選擇規(guī)范性降低，從而導(dǎo)致采用的設(shè)備型號無法滿足雨水泵站建設(shè)的基本需求或設(shè)備型號及品牌不具備一致性，致使設(shè)備后期維護(hù)工作難度增加。在未嚴(yán)格做好對水泵的選型工作時，其使用性能必將受到嚴(yán)重影響，從而致使施工質(zhì)量降低。

2 雨水泵站設(shè)計資料準(zhǔn)備

地質(zhì)勘察資料信息在雨水泵站設(shè)計工作中具有重要地位，其能夠為設(shè)計工作順利開展提供可靠依據(jù)，對提高設(shè)計質(zhì)量具有重要意義。因此正式進(jìn)行城市雨水泵站設(shè)計工作的過程中，必須對雨水泵站施工現(xiàn)場周圍環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格勘察，并收集各項資料信息，以此為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。針對雨水泵站而言，其實際測量范圍相對較大，從整體的角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)其實際面積約大于雨水泵站的4 倍。因此在實際工作中可選擇對附屬構(gòu)筑物面積進(jìn)行利用，以此明確勘測資料信息。工作人員應(yīng)對地下區(qū)域的本站埋設(shè)需求進(jìn)行綜合考量，以此為測量單位提供相應(yīng)的鉆探深度。

對雨水泵站建設(shè)區(qū)域進(jìn)行選擇的過程中，必須對水文條件及周圍河流狀況進(jìn)行綜合考量。針對泵站與排水管而言，其距離必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免雨水泵站在雨季中出現(xiàn)被淹現(xiàn)象。對泵站進(jìn)水總管標(biāo)高進(jìn)行設(shè)置的過程中，必須對規(guī)范要求進(jìn)行充分結(jié)合，防止雨水出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象。正式開展雨水泵站設(shè)計工作時，必須對排水量進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降雨極有可能導(dǎo)致城市出現(xiàn)嚴(yán)重的內(nèi)澇現(xiàn)象，因此在規(guī)劃設(shè)計中必須對排水系統(tǒng)給予重視，盡可能提高其整體性能，充分發(fā)揮排水系統(tǒng)的功能性，以此減少內(nèi)澇現(xiàn)象對城市環(huán)境產(chǎn)生的影響，進(jìn)而滿足城市居民具有的出行需求。在城市市政工程建設(shè)過程中，必須結(jié)合實際狀況，對暴雨重現(xiàn)年限進(jìn)行重新制定?？紤]到不同區(qū)域的暴雨重現(xiàn)期具有較大差別，故而必須及時對排水設(shè)計規(guī)范要求進(jìn)行更改，以此滿足城市內(nèi)澇防治工作具有的內(nèi)在需求。圖1 為雨水泵站剖面圖。在實際工作中，應(yīng)對以下雨水量影響因素進(jìn)行綜合考量：①在降雨后應(yīng)嚴(yán)格做好對雨水徑流匯集水量的計算工作，并對區(qū)域內(nèi)的雨水流量進(jìn)行綜合考量，嚴(yán)禁漏算現(xiàn)象發(fā)生；②針對城市重要區(qū)域而言，應(yīng)嚴(yán)禁其出現(xiàn)積水現(xiàn)象，而人流量相對較少的區(qū)域可出現(xiàn)少量及短時間積水；③必須對匯水區(qū)域的用地特征進(jìn)行充分結(jié)合，以此防止水池浪費或設(shè)備閑置等現(xiàn)象發(fā)生；④在雨量變化中，必須對小雨及暴雨進(jìn)行綜合考量，并科學(xué)利用雨水泵站對險情進(jìn)行處理。

圖1 雨水泵站剖面圖

3 雨水泵站設(shè)計技術(shù)要點

3.1 進(jìn)水條件與水位設(shè)計

在開展雨水泵站進(jìn)水管標(biāo)高的設(shè)置工作時，不僅應(yīng)對內(nèi)澇排除效果進(jìn)行綜合考量，而且還要對泵站調(diào)控功能給予重視，確保該項功能能夠充分體現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，雨水泵站建設(shè)整體效益將實現(xiàn)最大化。在通常情況下，雨水泵站的最低水位多是處在水管底部區(qū)域，而在水位設(shè)計工作中，為防止泵站太深導(dǎo)致施工難度提高，可選擇適當(dāng)增加水管底部高度，以此滿足大流量雨水泵站設(shè)計工作存在的需求，確保以泵站流量為基礎(chǔ)的來水管渠水位與最低水位能夠保持齊平。對雨水泵站最高設(shè)計水位進(jìn)行確定時，為提高排水系統(tǒng)運行質(zhì)量，應(yīng)盡可能將其控制在低于來水管渠內(nèi)頂0.2 米至0.3 米的范圍內(nèi)。以此為基礎(chǔ)，在水位持續(xù)上升，直至來水區(qū)域的情況下，雨水泵站將進(jìn)入到全面運轉(zhuǎn)狀態(tài)，且匯水排水系統(tǒng)將進(jìn)行同步運作，充分發(fā)揮市政工程排水系統(tǒng)具備的核心價值。此外，針對水泵前池進(jìn)水而言，應(yīng)盡可能將其確定為正向進(jìn)水，若存在相應(yīng)的條件限制，應(yīng)對側(cè)向進(jìn)水或分流設(shè)施進(jìn)行設(shè)置，以此創(chuàng)設(shè)良好的進(jìn)水條件，進(jìn)而為水泵工作效率提供保障。圖2 為雨水泵站施工工藝圖。

圖2 雨水泵站施工工藝

3.2 泵站起重

起重設(shè)備在雨水泵站建設(shè)中具有重要地位，因此正式進(jìn)行雨水泵站設(shè)計工作的過程中，必須結(jié)合規(guī)范要求對起重設(shè)備進(jìn)行科學(xué)選擇。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，在選擇起重設(shè)備的過程中，必須對雨水泵站設(shè)備重量及實際體積進(jìn)行綜合考量。在實際設(shè)計中，若發(fā)現(xiàn)雨水泵站屬于大中型泵站，應(yīng)避免對電動雙軌橋式吊車進(jìn)行利用。在泵站實際重量相對較大的情況下，對起重設(shè)備進(jìn)行選擇時，應(yīng)盡可能選擇總重吊車，以此為整體施工提供保障。

4 工藝流程

雖然我國市政工程雨水泵站建設(shè)具有較強(qiáng)的靈活性，但其在通常情況下，多為以下形式：在雨水流入到雨水干管內(nèi)部后，其將進(jìn)入到格柵間，并流入進(jìn)水管內(nèi)部，注入雨水調(diào)節(jié)池，匯聚在雨水泵站。在完成相應(yīng)的壓力測試工作后，水泵將排出雨水，促使其通過緩沖池流出。正式將雨水排入河道前，為防止對河床產(chǎn)生不良影響，工作人員多會進(jìn)行拍門，并在該項工作結(jié)束后，將其排入河中。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，雨水泵站的泵房與旁通管進(jìn)行連接，能夠為試車提供相應(yīng)的循環(huán)用水。部分城市選擇對雨水進(jìn)行匯集，并通過雨水為河道補充相應(yīng)的徑流，例如我國天津市。由此可見，雨水泵站不僅能夠有效防止城市出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象，而且還具備濕地處理及河道排空等功能，因此必須對其給予重視。此外，在雨水進(jìn)入到調(diào)節(jié)池內(nèi)部的過程中，必須對進(jìn)水方向給予重視，確保其與閘門相互垂直。在集水池內(nèi)部排空后，開展清掏作業(yè)的過程中必須及時關(guān)閉閘門。在區(qū)域降雨量相對較為豐富的情況下，應(yīng)對進(jìn)水閘門井進(jìn)行科學(xué)利用。部分城市的降雨分布規(guī)律具有較強(qiáng)的清晰性，在雨季與旱季時可以對設(shè)施操作流程進(jìn)行簡化，因此其不需要對閘門井進(jìn)行設(shè)置，僅需要在旱季對雨水泵站進(jìn)行全面檢修，并開展相應(yīng)的泵室清理工作。

5 設(shè)備選型

5.1 格柵

格柵在雨水泵站中具有重要地位，其能夠?qū)τ晁写嬖诘碾s質(zhì)進(jìn)行有效攔截。在通常情況下，城鎮(zhèn)雨水泵站多是對機(jī)械格柵進(jìn)行利用，并通過人工清掏或機(jī)械清掏的方式對雜質(zhì)進(jìn)行處理。針對雨水泵站吸水池而言，通過對水泵吸水條件及集水池有效容積等方面進(jìn)行綜合考量，可發(fā)現(xiàn)其必須能夠?qū)λ?0s 流量進(jìn)行容納。在實際設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對集水池不同級別的水位進(jìn)行確定，以此為其后續(xù)使用提供保障。雨水泵站集水池容積不需要具備相應(yīng)的調(diào)節(jié)作用，僅需要對基本的吸水條件進(jìn)行滿足。對集水池容積進(jìn)行計算的過程中，應(yīng)將最大一臺水泵流量作為重要參考依據(jù)，以此提高計算結(jié)果精準(zhǔn)性及參考價值。此外，在開展集水池的設(shè)計工作時，必須對污泥狀況進(jìn)行綜合考量，充分明確城市的實際污泥流量，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)驗證工作，確保雨季的實際排污水平與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相匹配。格柵能夠?qū)ι钗鬯?、雨水及廢水中存在的雜質(zhì)或漂浮物進(jìn)行有效攔截，對水質(zhì)進(jìn)行有效凈化，并為水泵提供保障，因此必須對格柵的重要性形成正確認(rèn)知，并對其進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，大中型雨水及河流泵站的格柵寬度相對較大，因此為全面提高清污效果，應(yīng)結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將格柵科學(xué)分為窄跨，并對多臺固定式清污機(jī)進(jìn)行科學(xué)利用。對柵條斷面進(jìn)行確定時，必須對格柵前后水位差及跨度等方面進(jìn)行充分結(jié)合，以此提高斷面科學(xué)性。在通常情況下，應(yīng)將柵條寬度確定為15mm，并對其強(qiáng)度進(jìn)行全面分析，確保與埋深較大的泵站強(qiáng)度要求相匹配。

5.2 泵站選型

對雨水泵站進(jìn)行選擇的過程中，必須對多方面因素進(jìn)行綜合考量，確保泵站雨量及性質(zhì)等方面均符合標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合水泵實際設(shè)計數(shù)量對單臺雨水泵規(guī)格進(jìn)行明確。應(yīng)對泵站進(jìn)出水位進(jìn)行全面分析，充分明確管道水頭損失，并結(jié)合上述信息對水泵設(shè)計方案進(jìn)行制定[2]。針對水位而言，應(yīng)確保其處在低位與高位揚程之間，且能夠以高效率區(qū)范圍為基礎(chǔ)運行。應(yīng)確保在多臺組合運行及單臺運行的情況下，雨水泵站均具有良好的運行效率，且運行狀況具有較強(qiáng)的可靠性及穩(wěn)定性，以此避免對其功能性產(chǎn)生影響。在完成水泵特征參數(shù)的確定工作后，應(yīng)充分結(jié)合水質(zhì)、提升高度及水量等多項信息對水泵進(jìn)行選擇，確保選擇的水泵能耗相對較低，具有良好的質(zhì)量，且對提高檢修工作便捷性具有重要作用。在通常情況下，對排水泵進(jìn)行選擇時，施工單位多會采用潛水泵、離心泵或混流泵等。針對市政雨水泵站設(shè)計工作而言，由于其具備揚程小及流量大等特征，故而軸流泵在此類雨水泵站設(shè)計工作中具有良好的應(yīng)用價值。此外，立式軸流泵對占地面積的要求相對較低，且能夠顯著提高后期檢修及管理工作的便捷性，因此在選擇排水泵的過程中，應(yīng)對其給予重視。針對直聯(lián)式污水泵而言，其主要特征是具有大通道葉輪，此類污水泵不僅運行效率較高，而且動能較大。直聯(lián)式結(jié)構(gòu)泵的結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的緊湊性，安裝難度較低，且運行狀況良好，機(jī)械傳動的實際損耗水平較低。從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)泵的軸封安裝方式是雙道機(jī)械密封串聯(lián)安裝，其密封具有較強(qiáng)的可靠性，且材質(zhì)為不銹鋼，能夠為水泵的運行狀況提供保障，減少更換頻次。通過對立式結(jié)構(gòu)進(jìn)行利用，工作人員不需要拆除泵體，即可開展對泵的檢修工作，該點對提高泵的維修效率具有重要意義。

對規(guī)模相對較小的泵房下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，可對圓形結(jié)構(gòu)進(jìn)行利用，以此提高沉井法施工便捷性，而對規(guī)模相對較大的泵房進(jìn)行設(shè)計時，可選擇對方形結(jié)構(gòu)進(jìn)行利用。在通常情況下，雨水泵房多會對自灌式泵房進(jìn)行利用，而安裝潛污泵時，可帶自耦裝置，以此提高后續(xù)安裝及檢修工作便捷性。

對泵房尺寸及布置進(jìn)行確定的過程中，必須對規(guī)范要求進(jìn)行綜合考量，滿足水泵與機(jī)組及水泵與墻壁具有的凈距需求，以此為后續(xù)安裝及檢修奠定基礎(chǔ)。在設(shè)計工作中，應(yīng)在水泵間對平臺進(jìn)行設(shè)計與搭設(shè)。對平臺每層高度進(jìn)行確定時，必須充分結(jié)合電氣設(shè)備、安裝及起吊裝置等多項因素。為有效減少泵房實際高度，可選擇將活動欄桿設(shè)置在相應(yīng)的平臺邊緣。在選擇泵房起重設(shè)備的過程中，必須對調(diào)運最重部件進(jìn)行充分結(jié)合。若發(fā)現(xiàn)實際起重量小于1t，應(yīng)對手動葫蘆進(jìn)行利用；若發(fā)現(xiàn)起重量處在1t 至2t 的范圍內(nèi)，應(yīng)對電動葫蘆進(jìn)行利用；若發(fā)現(xiàn)實際起重量超過2t，應(yīng)對雙梁或單梁電動起重機(jī)進(jìn)行利用[3]。

6 泵站運行設(shè)計

雨水泵站的控制系統(tǒng)多是對PLC 邏輯控制進(jìn)行利用，其能夠全面聯(lián)鎖與聯(lián)動控制設(shè)備關(guān)聯(lián)系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)。針對泵站控制系統(tǒng)而言，其主要包括兩種形式，分別是自動及手動運行模式。在實際工作中，泵站控制系統(tǒng)必須對泵組狀態(tài)進(jìn)行充分結(jié)合，以此對泵組形式及數(shù)量進(jìn)行明確，結(jié)合格柵前后液差對輸送機(jī)進(jìn)行自動化啟用，動態(tài)化監(jiān)測機(jī)械設(shè)備與泵組的實際運行狀況，及時處理其存在的突發(fā)性狀況。以手動模式為基礎(chǔ)的泵站控制系統(tǒng)在開展調(diào)試與檢修工作時，可對控制柜進(jìn)行利用，以此完成相應(yīng)操作。從現(xiàn)實角度出發(fā)，可發(fā)現(xiàn)雨水泵站運行狀況及水位高低與水泵機(jī)組選擇數(shù)量具有直接關(guān)系，在水位超出或低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，系統(tǒng)將進(jìn)行自動預(yù)警。在實際設(shè)計中，應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，確保其能夠在特定條件下對水閘開啟高度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)或直接對水泵進(jìn)行關(guān)閉。對移動式格柵清污控制方式進(jìn)行設(shè)計時，必須嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，充分結(jié)合格柵前后液位差值，對系統(tǒng)格柵清污設(shè)備運行進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，并定期對清污機(jī)進(jìn)行開啟。

7 結(jié)束語

綜上所述，雨水泵站設(shè)計工作在城市市政工程建設(shè)中具有重要地位。因此為充分發(fā)揮雨水泵站的功能性，防止城市出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象，必須嚴(yán)格做好對雨水泵站的設(shè)計工作，充分掌握各項技術(shù)要點，進(jìn)而提高設(shè)計質(zhì)量。