新规范下市政雨水泵站设计技术要点分析
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摘要：本文首先介绍了雨水泵站设计中的几个关键问题和工艺流程，然后分析了雨水量的计算和设备选型，最后探讨了集水池水位的确定和泵站运行。
中图分类号： S611 文献标识码： A
所谓雨水泵站主要是指在城市的低洼地带或者城市的雨水管道系统中，设置的用于城市雨水排除的泵站。雨水泵站的设置避免了城市内涝灾害，有效改善了城市居民的居住环境，对于城市形象的建设具有重要的意义。
特别是对于地势平坦的平原地区城市而言，由于其雨水管渠的埋深相对较大，且起点与河道的距离相隔较远，从而使洪水的水位高于城市雨水管渠的水位，增加了施工难度，加之海潮的影响，雨水泵站就成为平原地区城市防止内涝灾害的必然选择。雨水泵站在城市排水系统重要组成部分，合理的规划、布置雨水泵站对整个排水区域及时迅速排除雨水，防止内涝起着重要的作用。
20世纪以来，人类虽然兴建了大量的防洪设施，防洪标准有所提高，但是洪水灾害 仍然是对人类的主要威胁。随着社会经济的不断发展，今后如再发生同样的淹没范围，其洪灾损失将越来越大。非工程防洪措施和工程性防洪措施将更多为人重视，人口和财富的不断集中，城市防洪日益重要：城市的高速发展导致大量雨水资源的流失和水涝灾害并由此引发一系列的城市生态环境和社会问题，如何把排洪减涝、雨洪利用与城市的景观、生态环境和城市其它一些社会功能更好地结合，高效率地利用城市宝贵土地资源的城市治水和雨洪利用设施。通过科学合理的设计，减少洪峰对周边或下游重要区域的水涝灾害。
设计雨水管渠时，应尽可能重力排除雨水，但在平原地区，因地势平坦，雨水管渠起点距河道较远，管渠埋深较大，施工困难，雨水排出口管渠的水位较洪水水位低，或受海潮影响，不得不修建雨水泵站。雨水泵站设计的好坏对泵站今后长期正常运转起着决定性的关键作用，且雨水泵站的设计比较复杂，其投资在整个雨水工程中所占的比例较大。如果设计不合理，所造成的浪费是无法补救的。
1雨水泵站设计中的几个关键问题
1.1良好的进水条件
前池进水如果有条件应尽量采用正向进水；如有条件限制采用侧向进水时要设置分水导流设施以保证良好的进水条件。为水泵提高效率创造良好的条件。
1.2设计水位
雨水泵站的最低水位高程，对及时有效的排除内涝。降低泵站建设的费用，具有较大的意义。
雨水泵站的最低水位一般略低于来水干管的管底，而对于流量较大的泵站，为了避免泵房太深，施工困难，也可以略高于来水管管底，使最低水位与该泵流量下的来水管渠中的水面标高齐平。
泵站最高设计水位是来水管渠满流（管渠水位）时，而泵站的最高设计水位（设计来水量水位）应选取在低于来水管渠内顶0.2～0.3m为宜，因为泵站内多台水泵依次启动需要3～5min，在管渠水位达到设计来水量水位前3～5min启动第一台水泵工作，依次启动各水泵。当水位上升到设计来水量水位时，泵站水泵已全部参加工作，此时与汇水区排水系统同步工作，使整个系统的排水设施达到最佳工作状态。
1.3起重设备
根据泵站的大小和设备的重量，考虑起重设备的选择。在当今以人为本的社会时代，大中型泵站一定要采用电动双轨桥式吊车，吊车起重量一定考虑设备整台组装的总重计算吊车容量。大型泵站的的泵台数比较多，一定要注意考虑最边上两台泵的起吊的方便畅通，不受泵房上面的走廊结构的阻挡影响起吊。
2工艺流程
目前我国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。
3雨水量的计算
进行雨水泵站设计时，需要对雨水量进行精确的计算，以保证泵站的排水量与雨水量之间相互符合，雨水量计算的准确性对于投资的成本及事故的发生都有着直接的影响。在对雨水量进行设计时，需要根据城市雨水管网的设计同时进行，这样可以充分保证设计水量的准确性。在设计时还需要对于城市地形、短时间内积水、降雨量变化、生产废水量等进行全面的考虑。
4设备选型
4.1进水闸门
进水闸门是截断进水，为机组的安装检修、集水池的清池挖泥提供方便。当发生事故和停电时，也可以保证泵站不受淹泡。进水闸门一定选用手电两用启闭机械，在停电时，可以及时截断进水，保护泵站的核心设备立式轴流泵，提高泵站的安全性。另外丝杆一定要为实心圆钢，满足强度要求。
4.2格栅
格栅拦截雨水、生活污水和工业废水中较大的漂浮物及杂质，起到净化水质、保护水泵的作用。大中型雨水及合流泵站的格栅宽度大，为了提高清污效果，要将格栅分成窄跨，采用多台固定式清污机。栅条断面应根据跨度、格栅前后水位差和拦污量计算决定。栅条宽度宜采用15mm，栅条强度一定要满足埋深较大的泵站强度要求。格栅井的埋深在7.5～12m范围内，最好采用反捞式格栅除污机，齿耙由后向前运行，捞渣彻底，当底部沉积物（泥砂、碎石）较多时，不会堵耙，避免造成事故。
4.3泵的选型
选泵首先要要根据泵站的性质、设计水量，根据水泵的数量（中小型泵站一般不超过4台，大型泵站不超过8台）来确定单台水泵的设计水量，根据对泵站进出水的水位分析和管道水头损失决定水泵的设计扬程，使在最高和最低扬程之间运行时，处于高效率区的范围。而且无论在单台运行还是多台组合运行时都有较高的运行和稳定可靠的运行状态。在泵的特征参数选定后，泵型应根据水质、水量和提升高度来确定，要采用高效率、低能耗，易于检修和耐用的水泵。排水泵站常选用轴流泵、混流泵、离心泵和潜水泵。由于雨水泵站的特点是流量大，扬程小，因此常用轴流泵。
采用立式轴流泵，是比较合适的，立式轴流泵不仅建筑面积小，而且使用管理方便。直联式污水泵的特点有大通道叶轮，具有抗塞能力强、效率高；采用直联式结构，泵的结构紧，体积小、安装高度低，具有更好的运行平衡性，机械传动损失更小，运行平稳；泵的轴封采用双道机械密封串联安装，密封可靠性高，轴材质采用不锈钢，可保证在泵的整个服务时间内无需更换。采用立式结构，后开门，不必拆下泵体就能对泵进行检修，使泵的维修变得十分方便。
5集水池水位的确定
最高水位，一般指泵站在正常运行情况下，进水达到设计流量时的集水池水位。根据《给排水设计手册》(第5册)中对于雨水泵站最高水位和最低水位的定义:最高水位是指雨水按进水干管满管流的水位，因而最高设计水位应与进水管管顶相平，《室外排水设计规范》(GBfT 50014-2006)指出，我国的雨水泵站运行时，部分受压情况较多，因此设计最高水位可高于进水管管顶，但不得使管道上游地面冒水。最低水位是指一般雨水按相当于最小一台水泵流量时进水干管充满度的水位。
6泵站运行
雨水泵站控制系统利用PLC的逻辑控制功能，提供设备的自动控制及关联设备的联动、联锁控制。泵站控制系统有自动和手动两种运行模式。在自动运行模式下，泵站控制系统根据液位和泵组状态等参数自动启动适当数量的泵组，根据格栅前后液位差自动启动格栅机及输送机，随时检测和处理各泵组及机械电气设备的运行状况，在故障或事故发生时发出报警。在手动运行模式下，检修、调试人员可通过泵站控制柜的操作面板，手动操作工艺设备。
(1)水泵的运行以水位的高低选择水泵的开停台数。水泵开车为闭闸启动，要逐台开启，逐台关闭。当发生超高或超低水位时，PLC则发出报警信号，自动调整进水闸门的开启高度和关闭运行水泵。
(2)移动式格栅清污机的控制方式有两种:一是平时定时开停;二是根据格栅前后的液位差值来控制格栅清污机的运行，探头分别安装于格栅前后，检测格栅前后的液位差，当达到一定水位值时，开启格栅清污机。
7结语
近年来，各个城市“洪灾”严重，时常在各种媒体上看到城市处于洪涝灾害中，雨水泵站的建设是刻不容缓的事情，其设计和施工质量直接关系着雨水泵站使用功能的发挥，关系着城市人民生活和财产的安全，所以在设计实施时需要层层把关，控制好各个环节的质量，从而将雨水泵站打造成一项民心工程，为城市的长远发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]段志华.雨水泵站系统优化设计[J].科技情报开发与经济，2005（2）
[2]刘英.城市雨水泵站设计问题研究[J].中国新技术新产品，2008（7）