基于水力模型的雨水調(diào)蓄泵站規(guī)模確定

摘要：雨水泵站是城市雨水防澇系統(tǒng)的重要組成部分，規(guī)模是其重要設(shè)計(jì)參數(shù)。文章以合肥市區(qū)某新建雨水泵站為例，基于InfoWorks ICM模型軟件，介紹了一種城市雨水調(diào)蓄泵站規(guī)模的確定方法，通過(guò)將雨水調(diào)節(jié)與泵站抽排相結(jié)合，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，提高了系統(tǒng)的調(diào)蓄能力，減小了泵站的規(guī)模，為合肥市雨水泵站的建設(shè)提供了一個(gè)新的思路。

關(guān)鍵詞：雨水；雨水泵站；調(diào)蓄泵站；水力模型；防澇系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TV131 文章編號(hào)：1009-2374（2016）19-0120-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.057

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市區(qū)域范圍的不斷擴(kuò)大，雨水管道越來(lái)越長(zhǎng)，埋深越來(lái)越大，工程造價(jià)越來(lái)越高，甚至無(wú)法自流排到江河湖海等水體中。為了解決這些問(wèn)題，雨水泵站在城市中越建越多。雨水泵站一般只有在雨水管道中有流量時(shí)才運(yùn)行，因此大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài)，而且有些地區(qū)的暴雨強(qiáng)度很大，暴雨歷時(shí)卻比較短，按常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)雨水泵站，在及時(shí)排澇的情況下，雨水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模就會(huì)比較大，因此如何確保雨水泵站的功能而減少其造價(jià)是值得研究的課題。

1 研究對(duì)象

排澇泵站位于包河區(qū)淝河鎮(zhèn)南淝河左岸，總匯水面積2.83km2?，F(xiàn)有農(nóng)排站一座，現(xiàn)狀規(guī)模僅2m3/s，遠(yuǎn)不滿(mǎn)足區(qū)域排水需求。隨著包河區(qū)淝河鎮(zhèn)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，巢湖南路、郎溪路、南淝河路、上海路等城市主干路網(wǎng)的修建，區(qū)域排水防澇壓力較大，迫切需要解決區(qū)域排水問(wèn)題。

范拐排澇泵站工程主要內(nèi)容包括：雨水排澇泵站一座，新建B5000×H2500雨水主排箱涵512m、自排箱涵112m；新建泵站進(jìn)、出水箱涵58m。

2 研究方法

利用Wallingford公司開(kāi)發(fā)的InfoWorks ICM排水管網(wǎng)軟件結(jié)合已建或規(guī)劃排水系統(tǒng)制作模型，選用長(zhǎng)歷時(shí)降雨重現(xiàn)期P=50a的雨型對(duì)該模型進(jìn)行模擬，模型采用固定徑流系數(shù)法，綜合徑流系數(shù)取值0.6；匯流模型采用SWMM。

主要建模步驟如下：明確研究對(duì)象和研究范圍、收集與整理現(xiàn)狀資料、建立雨水系統(tǒng)模型、確定規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、確定規(guī)劃方案、模型模擬評(píng)估及優(yōu)化調(diào)整。對(duì)于規(guī)劃方案，應(yīng)建立規(guī)劃系統(tǒng)模型，利用規(guī)劃模型模擬，模擬結(jié)果應(yīng)包含可能積水點(diǎn)的空間分布，可能積水點(diǎn)的積水面積、積水時(shí)間、積水深度以及雨水管道水位線、流速及流量變化曲線，最后根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3 結(jié)果與討論

3.1 模型方法

設(shè)置不同的泵站規(guī)模進(jìn)行模擬，詳細(xì)軟件動(dòng)態(tài)截圖見(jiàn)圖4。通過(guò)不同工況的模擬，可以得出系統(tǒng)的流量曲線，需要調(diào)蓄的水量及水深曲線。由圖可知，峰值流量約為47.6m3/s。

將不同工況結(jié)果對(duì)應(yīng)的調(diào)蓄水深繪制在一張圖上，如圖6所示，各曲線由外到內(nèi)分別是2～35m3/s。同時(shí)根據(jù)結(jié)果，得到不同泵站規(guī)模對(duì)應(yīng)的最大調(diào)蓄深度、峰值出現(xiàn)時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等。詳見(jiàn)表2，可以得出如下兩點(diǎn)結(jié)論：（1）調(diào)蓄最大深度隨泵站流量的增大而遞減；（2）峰值時(shí)間、結(jié)束時(shí)間隨泵站流量的增大而提前，整個(gè)水位變化持續(xù)時(shí)間隨泵站流量而縮短。

3.2 與傳統(tǒng)方法比較

采用《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014-2006）2014年版中關(guān)于峰值流量調(diào)蓄計(jì)算的脫過(guò)系數(shù)法，得到不同泵站流量對(duì)應(yīng)的最大調(diào)蓄深度，并與模型法進(jìn)行比較。

從表2可知，固定泵站流量對(duì)應(yīng)的最大調(diào)蓄深度模型法小于脫過(guò)系數(shù)法；同理，相同調(diào)蓄深度對(duì)應(yīng)的泵站流量，模型法小于脫過(guò)系數(shù)法。因此，可以看出，脫過(guò)系數(shù)法相較于模型法計(jì)算結(jié)果較大。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)合肥市的案例情況分析表明，選用先進(jìn)的雨水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可以在雨水調(diào)蓄泵站的規(guī)劃設(shè)計(jì)、現(xiàn)狀系統(tǒng)校核與改造、應(yīng)急措施制定等方面進(jìn)行輔助，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

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作者簡(jiǎn)介：顧正亞（1979-），男，安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院有限公司高級(jí)工程師，研究方向：市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與

設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：小 燕）