城市防洪排澇泵站設(shè)計的問題分析

賈波

摘 要：本文對城市防洪排澇泵站設(shè)計的問題進行了深入地研究，分析了防洪排澇泵站設(shè)計中的揚程設(shè)計、排洪流量設(shè)計、泵站機組裝、雨污分流設(shè)計等一系列問題，并詳細闡述了城市防洪排澇泵站設(shè)計，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)。

關(guān)鍵詞：城市；防洪排澇；泵站設(shè)計；問題；分析

中圖分類號：TU998 文獻標(biāo)識碼：A

一、城市防洪排澇泵站設(shè)計的特點

城市防洪排澇泵站設(shè)計主要包括以下幾個特點：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)計泵站。二是防洪排澇站通常設(shè)計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，且泵站機停止運行，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)運行的時間都相對較短，因為排澇汛期一般只經(jīng)歷幾天或者一個星期左右，且一年之內(nèi)的累積運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)計問題分析

（一）組裝機匹配容量設(shè)計

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行確定，且對機組型號、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)水泵揚程最大值計算得到軸功率來對單機功率進行匹配和選擇。而單機機組排澇流量的設(shè)計主要是根據(jù)特征運轉(zhuǎn)曲線上泵站揚程設(shè)計所對應(yīng)的流量來確定的。在城市防洪排澇泵站設(shè)計的過程中，排澇流量的設(shè)計與其裝機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算設(shè)計為2.4m3/s，在對機組進行選型時，考慮了調(diào)蓄容積設(shè)計的1.9萬m3會被填平，從而將單機排澇流量設(shè)計為1.15m3/s，裝機3臺，單機功率匹配為110kW，機組總排澇流量設(shè)計為 3.45m3/s。

（二）進水前池尺寸設(shè)計

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)計進水前池的尺寸時，主要是按照天然內(nèi)河沖溝設(shè)計規(guī)劃的容積來進行確定，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組總排澇流量設(shè)計為 3.45m3/s，根據(jù)總排澇流量設(shè)計的50倍來確定進水前池的設(shè)計尺寸。根據(jù)機電設(shè)備制造廠家以及運行的相關(guān)規(guī)范的要求，電氣設(shè)備與水泵之間運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)計和確定進水前池尺寸時，其有效容積必須確保單臺機組運行的時間為5min。

（三）排澇泵站水位設(shè)計

排澇泵站的水位設(shè)計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)計水位前的3min～5min時，就需要將第一臺水泵進行啟動運行，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行，這時匯水區(qū)域的排水體系也在同步運行，從而使得整個排水系統(tǒng)和設(shè)施都能保持最佳的運行狀態(tài)。

（四）水泵揚程設(shè)計

選擇水泵最基本的一個參數(shù)就是水泵揚程，它直接決定了水泵選擇的機組轉(zhuǎn)速、型號、運行效率以及功率等。水泵揚程的設(shè)計主要包括3個指標(biāo)，即設(shè)計揚程、最低揚程以及最高揚程等。其中設(shè)計揚程指的是內(nèi)江與外江水位設(shè)計的之間的差值計入水力損失之后，即可得到設(shè)計揚程。而最高揚程則指的是內(nèi)江運行最低水位與外江運行最高水位之間的差值計入水力損失之后，即可得到最高揚程。最低揚程則指的是在洪淹區(qū)對排澇泵站進行設(shè)計時，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，就能夠達到自行排泄的目的，因而最低揚程則出現(xiàn)在閘門關(guān)閉之后。

（五）排澇流量設(shè)計

在排澇泵站設(shè)計的過程中，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，且它對于機組選擇的型號、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)準以及排澇面積來進行確定。一般情況下，城市防洪排澇的標(biāo)準比外江防洪排澇的標(biāo)準相對較低。因此在設(shè)計排澇流量的過程中，需要對相關(guān)的影響因素進行適當(dāng)?shù)胤治龊驼{(diào)節(jié)，同時對泵站設(shè)計的區(qū)域以及往年排澇防洪的情況來合理地設(shè)計排澇流量。

結(jié)語

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

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