城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)的問題分析

賈　波

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210019）

城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)的問題分析

賈波

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210019）

本文對城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行了深入地研究，分析了防洪排澇泵站設(shè)計(jì)中的揚(yáng)程設(shè)計(jì)、排洪流量設(shè)計(jì)、泵站機(jī)組裝、雨污分流設(shè)計(jì)等一系列問題，并詳細(xì)闡述了城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)，從而為防洪排澇泵站的建設(shè)發(fā)展提供一些參考依據(jù)。

城市；防洪排澇；泵站設(shè)計(jì)；問題；分析

一、城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)主要包括以下幾個特點(diǎn)：一是通常在市政排污管道亦或者城市天然內(nèi)河的出江口設(shè)計(jì)泵站。二是防洪排澇站通常設(shè)計(jì)在城市河涌排水出口或者工廠排污管道出口處，因而需要與水環(huán)境的整治有效地結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。三是在當(dāng)內(nèi)涌水位高于外江水位時，水閘閘門開啟，且泵站機(jī)停止運(yùn)行，并形成自流排水；而在汛期，當(dāng)關(guān)閘水位與外江水位相等時，雨洪內(nèi)涌進(jìn)入前池，流量抽排頻繁變幅，外江的水位也會出現(xiàn)較大的變幅；而在非汛期，前池?zé)o水干涸。四是防洪排澇泵站在一年內(nèi)運(yùn)行的時間都相對較短，因?yàn)榕艥逞雌谝话阒唤?jīng)歷幾天或者一個星期左右，且一年之內(nèi)的累積運(yùn)行時間最多也不會超過一個月。五是防洪排澇泵站有著十分嚴(yán)格的施工期限要求，且會受到季節(jié)洪水的要求。通常情況下要求的是主體工程需要在一個枯水期內(nèi)完成，即每年的10月初至來年的4月底這段時期內(nèi)。

二、城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)問題分析

（一）組裝機(jī)匹配容量設(shè)計(jì)

城市防洪排澇泵站主要有3個特征參數(shù)，即排澇流量、特征揚(yáng)程以及特征水位等。這些特征參數(shù)均根據(jù)相關(guān)規(guī)范中的特定原則來進(jìn)行確定，且對機(jī)組型號、臺數(shù)以及功率等的選擇均具有一定的影響。一般情況下，根據(jù)水泵揚(yáng)程最大值計(jì)算得到軸功率來對單機(jī)功率進(jìn)行匹配和選擇。而單機(jī)機(jī)組排澇流量的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)特征運(yùn)轉(zhuǎn)曲線上泵站揚(yáng)程設(shè)計(jì)所對應(yīng)的流量來確定的。在城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)的過程中，排澇流量的設(shè)計(jì)與其裝機(jī)的匹配容量之間一定要預(yù)留安全裕度，從而便于城市日后發(fā)展的需求。例如某城市泵站防洪排澇流量計(jì)算設(shè)計(jì)為2.4m3/s，在對機(jī)組進(jìn)行選型時，考慮了調(diào)蓄容積設(shè)計(jì)的1.9萬m3會被填平，從而將單機(jī)排澇流量設(shè)計(jì)為1.15m3/s，裝機(jī)3臺，單機(jī)功率匹配為110kW，機(jī)組總排澇流量設(shè)計(jì)為3.45m3/s。

（二）進(jìn)水前池尺寸設(shè)計(jì)

由于城市排澇泵站一般處于市區(qū)天然內(nèi)河沖溝的出江口，因而在設(shè)計(jì)進(jìn)水前池的尺寸時，主要是按照天然內(nèi)河沖溝設(shè)計(jì)規(guī)劃的容積來進(jìn)行確定，或者可以適當(dāng)?shù)乜Ｉ钆c拓寬。由于該城市防洪排澇泵站機(jī)組總排澇流量設(shè)計(jì)為3.45m3/s，根據(jù)總排澇流量設(shè)計(jì)的50倍來確定進(jìn)水前池的設(shè)計(jì)尺寸。根據(jù)機(jī)電設(shè)備制造廠家以及運(yùn)行的相關(guān)規(guī)范的要求，電氣設(shè)備與水泵之間運(yùn)行的間隔時間最少為5min，且不能頻繁啟動，否則就會造成設(shè)備損壞，從而提升維修的次數(shù)。在汛期發(fā)生期間，城市防洪排澇泵站的主要作用就是排漬除澇，因此在設(shè)計(jì)和確定進(jìn)水前池尺寸時，其有效容積必須確保單臺機(jī)組運(yùn)行的時間為5min。

（三）排澇泵站水位設(shè)計(jì)

排澇泵站的水位設(shè)計(jì)最高主要為管渠水位，而最高水位的選取應(yīng)比管渠內(nèi)頂部低0.2～0.3為宜。由于泵站內(nèi)每臺泵機(jī)需要3min～5min才能一次啟動，因此當(dāng)管渠內(nèi)部的水位上升至來水量設(shè)計(jì)水位前的3min～5min時，就需要將第一臺水泵進(jìn)行啟動運(yùn)行，然后依次啟動其他的水泵。當(dāng)水位上升至特定的水位時，排澇泵站的所有水泵均已運(yùn)行，這時匯水區(qū)域的排水體系也在同步運(yùn)行，從而使得整個排水系統(tǒng)和設(shè)施都能保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

（四）水泵揚(yáng)程設(shè)計(jì)

選擇水泵最基本的一個參數(shù)就是水泵揚(yáng)程，它直接決定了水泵選擇的機(jī)組轉(zhuǎn)速、型號、運(yùn)行效率以及功率等。水泵揚(yáng)程的設(shè)計(jì)主要包括3個指標(biāo)，即設(shè)計(jì)揚(yáng)程、最低揚(yáng)程以及最高揚(yáng)程等。其中設(shè)計(jì)揚(yáng)程指的是內(nèi)江與外江水位設(shè)計(jì)的之間的差值計(jì)入水力損失之后，即可得到設(shè)計(jì)揚(yáng)程。而最高揚(yáng)程則指的是內(nèi)江運(yùn)行最低水位與外江運(yùn)行最高水位之間的差值計(jì)入水力損失之后，即可得到最高揚(yáng)程。最低揚(yáng)程則指的是在洪淹區(qū)對排澇泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)時，為了節(jié)約抽水成本，提高排泄的能力，增加排洪效益，就需要設(shè)置排澇閘門，當(dāng)外江洪水水位比內(nèi)江的洪水水位低時，就能夠達(dá)到自行排泄的目的，因而最低揚(yáng)程則出現(xiàn)在閘門關(guān)閉之后。

（五）排澇流量設(shè)計(jì)

在排澇泵站設(shè)計(jì)的過程中，水泵選型的主要參數(shù)以及基本依據(jù)就是排澇流量的設(shè)計(jì)，且它對于機(jī)組選擇的型號、臺數(shù)以及功率等均具有一定的影響。泵站排澇流量的設(shè)計(jì)以及其過程線，可以按照對應(yīng)的排澇方式、調(diào)洪容積、排澇標(biāo)準(zhǔn)以及排澇面積來進(jìn)行確定。一般情況下，城市防洪排澇的標(biāo)準(zhǔn)比外江防洪排澇的標(biāo)準(zhǔn)相對較低。因此在設(shè)計(jì)排澇流量的過程中，需要對相關(guān)的影響因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)胤治龊驼{(diào)節(jié)，同時對泵站設(shè)計(jì)的區(qū)域以及往年排澇防洪的情況來合理地設(shè)計(jì)排澇流量。

結(jié)語

綜上所述，通過城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)問題的分析，闡述了城市防洪排澇泵站設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)，并對泵站設(shè)計(jì)中的裝機(jī)容量匹配、進(jìn)水前池的尺寸、排澇泵站水位、水泵的揚(yáng)程以及排澇流量設(shè)計(jì)等內(nèi)容作了詳細(xì)地闡述，從而為排澇泵站的設(shè)計(jì)提出了一些可行的參考意見。

[1]徐文軒，董瑞穎．海河口泵站對天津防洪排澇形勢影響的探討[J]．天津理工大學(xué)學(xué)報，2016（2）：18-21．

[2]陳方．關(guān)于城市雨洪泵站設(shè)計(jì)中相關(guān)問題的探討[J]．給水排水，2011（S1）：239-240．

[3]張新，李靜．廣州市花都區(qū)城區(qū)防洪排澇規(guī)劃綜述[J]．廣東水利水電，2013（3）：32-33+40．

TU998

A