地下式雨水泵站设计中应注意的问题

丁家杰

【摘 要】近年来，随着气候的异常变化，全国各地多个城市极端降雨现象频发，造成城市内涝状况屡见不鲜，对城市交通产生了巨大的影响，打乱城市的正常生活秩序，情况严重的地区不仅造成了人民财产的极大损失，甚至出现了人员伤亡的现象，政府面临着前所未有的压力。本文就地下式雨水泵站设计进行探讨分析。

【关键词】雨水泵站；优化设计；注意问题

引言

众所周知，雨水系统设计遵循高水高排、低水低排、分散排放、重力流自排的原则。遇特殊地形，雨水系统难以自排进人河渠时，通常在雨水管网的终端设置雨水提升泵站，将雨水抽排人受纳的河渠。

一、设计资料收集

在我国，工厂雨水泵站及排出管的位置可以设在厂区内，也可以设在厂区外。市政雨水泵站位置应根据市政规划及设计需要而定。在雨水泵站及排出管的位置确定后， 以 1：500 或 1：1000 的比例测量厂站的地形，并提出钻探深度及征地要求。其测量范围应根据泵站及附属构筑物所需占地面积的大小而定，一般不宜小于泵站面积的四倍。而对雨水管及泵站排出管的测量范围可以采用沿管道中心线两侧各 20～30m。

雨水泵站设计前还应注意的另两个主要因素是：准确的设计计算降雨强度；雨水排出口处的河、渠水文资料的可靠性、准确性。否则整个设计将建立在不可靠的基础上，从而造成浪费。如某国外设计单位对洛阳涧河及洛河的水文地质资料了解不深入、不准确，该雨水泵站建成四十多年以来从未使用过，雨水一直从岔道排走，造成了不应有的浪费。

二、工艺流程

目前我国工厂及城市雨水泵站流程一般都采用以下方式：

雨水干管→格栅间→进水管→雨水调节池→雨水泵站→水泵压力出水管→出流井（或缓冲池）→排水管（渠）→出口翼墙（有时还设有防洪阀门）→水渠→河流或海洋。

以上流程并不是一成不变的，可以根据每个地区的具体情况合并或减少。如格栅间、雨水调节池均可设在雨水泵站内，合并成一个构筑物。如遇高潮位及洪水位时，可设计成岔道，当中低潮位（中低洪水位）时自流排入水体，而在高潮位（高洪水位）时，用水泵将雨水排入水体。一般雨水泵站的平面布置比较紧凑，排水量大，故多采用轴流泵。这样一来，设置格栅时，除了要考虑便于清理外，还应使进水稳定，不要造成漩涡，保证水泵在高效段运行稳定。

三、雨水量的计算

雨水量的计算要求准确，过大会造成浪费，过小会造成事故。如北京东郊某厂，由于设计计算降雨强度偏低，造成 13000m2的厂房被淹，积水深达 0.3m使该厂全面停产。雨水泵站的设计水量应和全厂或城市雨水管网的设计同时进行，必要时应考虑发展，设计时，除了根据厂区及城市雨水排水总干管的设计流量来进行设计外，还应用全部管网处于压力流时的流量来校对。同时应考虑以下因素：厂区或城市的地形及厂区或城市是否允许短时间内积水；降雨量是变量，雨水量波动较大，设计时应考虑初雨、小雨、中雨及暴雨的雨水水量的排除；厂区或城市雨水管网中都有一定数量被污染的废水排入。如排入的生产废水量不超过雨水量的 8%，设计时可不考虑。如大于雨水量的 10%，设计流量则应包括该流量。

四、雨水泵的选择

国内大、中型雨水泵站，大多选择轴流泵。据了解，上海地区雨水泵站多年运转情况是，泵站中雨水泵的运转时间一般为 1 h 左右， 最长时间也不超过3 天，而一年内水泵仅在雨季运转，故一般不考虑经常电费。但必须保证所选用的每台水泵在任何情况下都能及时运转，在地面不积水的原则下，水泵运转时间宜长。为了适应雨量变化的要求，雨水泵宜选择多台大、中或中、小型水泵组合，建议采用设计雨水量的 1/2、1/3 及 1/4 的组合。其中两台或一台小泵宜选用无极变速电机或可调整叶片的轴流泵，使水泵可以利用电机变速或调整叶轮角度来调整水量，以便减少水泵台数，使水泵使用率提高，运转灵活，并可节约投资。

由于雨水泵流量大、功率高，故雨水泵站（包括土建及配套电器和设备、道路等）的一次投资高。建议所选用的雨水泵不得少于 2 台，也不宜多于 5 台。当雨水泵的流量确定后， 还要确定水泵的扬程。每台泵单独运转时，有一定的启止水位。如需另一台泵参加运转时，则另有启止水位。雨水泵的启动及停止一般是按积水深度来确定的。故第一台水泵及第二台水泵之间应有不同的启止水位，但启动及停止水位差不宜过大，通常在 0.3～0.6m之间。雨水泵扬程应根据水泵第一次启动水位与压力出水管标高差再加上所需的自由水头和局部阻力来确定，并应用水泵停止水位来复核。

如果降雨历时短而雨水径流量集中，这时雨水管内易形成压力流，那么所选雨水泵的台数宜少，泵的流量大，否则，所选雨水泵的台数宜多一些。单台雨水泵的流量宜小一些。在选择雨水泵的数量时，除了按设计流量考虑外，尚需考虑初雨及非暴雨的雨量的排除。水泵宜选用同一型号。当水量变化较大时，应考虑水泵大小搭配，但型号不宜过多，或采用可调速电机。不设备用泵。当有条件设置一定容量的雨水调节池时，可适当减少水泵数量。

五、雨水泵站设

雨水泵站应根据选用水泵的型号及规格，设计成干室淹设式。如水泵台数为 3 台及 3 台以下，应采用圆形，如水泵台数超过 3 台，则宜采用矩形。水泵站内集水池的有效容量的计算应从全部水泵中的最低启动水位计算到所有水泵中的最高停止水位。但不得小于全部水泵 1 分钟的流量。如有生产废水排入雨水泵站，则集水池内应考虑防腐措施。电机间的标高应高于最高水位 0.5 m以上。集水池底标高根据水泵样本和吸水喇叭口的要求确定。水泵压力出流管在穿墙时应水平设置，并予埋套管，同时考虑减小转动轴不平稳而产生的应力。应采用柔性接头。水泵间除考虑水泵的布置外，还应考虑设置小泵排水，检修场地。

六、地下式雨水泵站设计中值得注意的问题

地下式泵站因将变配电间、格栅间等均设置于地下，应选用性能可靠、运行稳定的设备，以尽可能减少设备维修的工作量。

必须安装臭气处理设施。目前，在国内真正实现严格的雨、污分流的地区极少。

地上式雨水泵站因进水帘格井升至地面上，环境空气扩散条件较好，产生的臭气较易扩散。地下式雨水泵站因进水帘格井位于地下空间，空气扩散条件差，H2S、CO等有害气体易积聚， 为保护泵站管理人员的安全、降低酸性气体对设备的腐蚀程度，必须保证地下空间内的空气质量。

在地下的格栅间、污水截流泵房等处须设臭气处理设施。

位于地下的格栅间与变配电间、风机房应完全分开，并单独设置出入口，以免格栅间内产生气体腐蚀电气设备。应尽量提高沉井内部的电缆预留孔标高。建議电缆敷设采用"上进上出"的方式，以确保变配电间、风机房等生产用房的安全性。建议选用电机位于顶端的移动悬吊葫芦抓爪式格栅除污机，并尽量提高格栅间内的配电箱、控制箱等的防护等级，最好采用 IP68。从而保证即使在超标暴雨、集水井水位超过地下一层平台的情况下，格栅除污机等设备也能正常工作。要根据所选设备对检修的不同要求，分别考虑不同设备的检修面。雨水泵、变压器等大型、较重、检修几率较小的设备可考虑采用汽车吊装的方式，为此，泵站道路设计中应考虑汽车吊设备的进出；对于变配电间、风机房内如控制柜、配电柜、风机等设备，可通过设备吊装孔上所安装的电动葫芦进出。拍门、污水泵等重量较轻的设备则通过手拉葫芦进行检修。

七、结束语

雨水泵站将传统的雨水管渠上设置调节池的方法引用到泵站设计中，既可减小泵站设计规模，节省基建投资和运转费用，同时又能提高水泵利用率，延长水泵使用寿命。

参考文献：

[1]冀伟江，纪硕，邢芳芳.全地下式多功能雨水泵站的工艺设计[J].冶金动力.2014（02）

[2]吴光辉.雨水泵站电气自动化设计探讨[J].机电信息.2012（27）