城市更新背景下滄州中心城區(qū)雨水泵站改造研究

【摘要】在城市更新背景下，文章以滄州中心城區(qū)某雨水泵站改造實(shí)踐為例，針對(duì)原泵站存在的問(wèn)題詳細(xì)闡述了增設(shè)水泵機(jī)組、新建初雨池、暗化蓄水池及設(shè)計(jì)景觀等改造措施，并提出了優(yōu)化建議：一是增設(shè)調(diào)蓄池，與配水池、初雨池一同形成調(diào)蓄系統(tǒng)，可以在不增設(shè)水泵機(jī)組的條件下實(shí)現(xiàn)泵站擴(kuò)容；二是引入智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行智能化，提高泵站運(yùn)行效率；三是在蓄水池增加雨水處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)蓄水池綜合利用。

【關(guān)鍵詞】城市更新；泵站改造；初雨池；調(diào)蓄池

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU992 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0122-03

0 引言

城市更新包含老舊小區(qū)改造、市政設(shè)施翻新、生態(tài)環(huán)境修復(fù)等方面。面對(duì)越來(lái)越顯著的“城市雨島”現(xiàn)象，城市區(qū)域降雨格局發(fā)生變化，城市內(nèi)澇危害也越來(lái)越嚴(yán)重，給城市更新帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。本文以滄州市中心城區(qū)某雨水泵站改造工程為載體，對(duì)項(xiàng)目概況、改造原因及措施等進(jìn)行論述和探究，并給出一定優(yōu)化建議，為相關(guān)工程提供經(jīng)驗(yàn)，從而更好地服務(wù)于城市建設(shè)與更新。

1 現(xiàn)有雨水泵站概況

滄州市中心城區(qū)某雨水泵站位于長(zhǎng)蘆大道以東、永濟(jì)東路以南（規(guī)劃永樂(lè)大道與永濟(jì)路交叉口東南角）。泵站設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P = 3a，有7臺(tái)雨水泵，總流量9 m3/s，泵站前池為明溝，上開(kāi)口東西長(zhǎng)146 m，南北寬67 m，溝底平均深度5.6 m。明溝四周大部分為1：1.5自然放坡，局部有邊坡護(hù)砌硬化。隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，地表徑流系數(shù)增加，加上設(shè)備年久失修，泵站排水能力吃緊，升級(jí)改造迫在眉睫。

2 主要問(wèn)題及改造方案

2.1 主要問(wèn)題

①雨水泵站南側(cè)毗鄰在建項(xiàng)目，泵站院內(nèi)明溝與周?chē)h(huán)境嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，且明溝蓄水釋放異味；②隨著地表徑流系數(shù)增加、原有設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)低以及下游河道淤積，泵站的排水能力嚴(yán)重不足；③初期雨水污染物含量高，超出直接排放水體的標(biāo)準(zhǔn)，直接排入下游排干五渠（永濟(jì)路－滄浪渠）造成河道污染。

2.2 改造方案

統(tǒng)籌使用功能、環(huán)保效果和觀賞功能，將泵站前池明溝進(jìn)行暗化，改造為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地下蓄水池，上面設(shè)計(jì)道路及綠化景觀，達(dá)到與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)的效果。對(duì)原有泵站流量進(jìn)行擴(kuò)容，新建21 m3/s雨水泵站，原泵站水泵保留，雨水泵站流量擴(kuò)容至30 m3/s。新建閘門(mén)、格柵、前池、出水池及出水箱涵，同時(shí)對(duì)下游排干五渠進(jìn)行清淤、擴(kuò)挖改造，拆除沿線河道閘門(mén)，保證泵站下游通暢。新建6萬(wàn) m3/d初期雨水泵站，提升初期雨水至污水泵站出水池后排入污水處理廠。

2.2.1 新建初雨池

初期雨水?dāng)y帶的污染負(fù)荷很高，甚至?xí)^(guò)典型城市生活污水，對(duì)城市初期雨水進(jìn)行收集和處理后再排放已經(jīng)變得十分必要[1]。因此對(duì)于降雨應(yīng)進(jìn)行分流處理：對(duì)于降雨初期的雨水先進(jìn)行儲(chǔ)存，然后通過(guò)獨(dú)立的抽升系統(tǒng)分流到污水管道內(nèi)，再經(jīng)下游污水處理廠進(jìn)行進(jìn)一步處理；對(duì)于降雨后期的雨水，由于污染程度較輕，可以儲(chǔ)存在蓄水池內(nèi)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理截留水中的懸浮物、固體顆粒雜質(zhì)后，可以直接排入自然承受水體[2]。在本次雨水泵站改造中，新建初期雨水池，并在初期雨水集水池內(nèi)安裝3臺(tái)300QW900-8-37型潛水排污泵（單臺(tái)流量900 m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程8.0 m，最大揚(yáng)程9.0 m，最小揚(yáng)程5.9 m，功率37 kW），將儲(chǔ)存的初期雨水抽升至污水管道，然后排入下游污水處理廠進(jìn)行處理。同時(shí)在初雨池設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)水中化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）及總氮（TN）等指標(biāo)。

根據(jù)GB 51174—2017《城鎮(zhèn)雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范》，對(duì)于初期雨水的收集，國(guó)內(nèi)有研究認(rèn)為一般控制量在6～8 mm可控制60％～80％的污染量。因此，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，調(diào)蓄量可取4～8 mm，地面污染程度較嚴(yán)重的區(qū)域宜取上限。結(jié)合滄州市實(shí)際情況，初雨池有效容積的確定按照式（1）計(jì)算。

2.2.2 新建格柵井和蓄水池

降雨初期的雨水含有比較高的污染成分，收集到初雨池，而降雨后期的雨水污染程度降低，可將其分流儲(chǔ)存在新建的蓄水池內(nèi)，然后再經(jīng)過(guò)泵站抽升排放到下游河流中。為便于排除雨水中的垃圾，在初雨池和蓄水池前設(shè)置格柵井，井內(nèi)安裝4臺(tái)GH-300型格柵機(jī)。改造后的泵站運(yùn)行流程見(jiàn)圖1。

蓄水池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，東西長(zhǎng)114.4 m，南北寬30 m，最大埋深（到底板內(nèi)頂）7.2 m。在調(diào)蓄池內(nèi)新安裝7臺(tái)1000ZQ-100G型潛水軸流泵（單臺(tái)水泵流量3 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.3 m，最大揚(yáng)程6.5 m，最小揚(yáng)程3.0 m，功率220 kW），用于雨水排放。水泵采用懸吊式安裝，配套端子箱和控制箱。蓄水池頂部設(shè)檢修孔，清除淤泥時(shí)需吊裝設(shè)備進(jìn)入調(diào)蓄池。蓄水池周?chē)硬鄄捎?：8灰土回填，上部綠化范圍采用種植土回填，瀝青路面、人行道及混凝土路范圍采用2：8灰土回填至路面結(jié)構(gòu)層。同時(shí)為防止蓄水池內(nèi)淤泥產(chǎn)生的甲烷、硫化氫等有害氣體產(chǎn)生危險(xiǎn)，在蓄水池頂部設(shè)置12道DN350×4不銹鋼抽風(fēng)管道，配套軸流式通風(fēng)機(jī)及7道DN350×4不銹鋼進(jìn)風(fēng)管道，配套兩套危險(xiǎn)氣體檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換氣。

2.2.3 泵站流量擴(kuò)容

根據(jù)J12366—2021《海綿城市雨水控制與利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，滄州市暴雨強(qiáng)度計(jì)算和雨水設(shè)計(jì)流量分別見(jiàn)式（2）、式（3）。

經(jīng)計(jì)算，雨水設(shè)計(jì)流量為28.8 m3/s。除雨水泵站原有的7臺(tái)雨水泵（合計(jì)9 m3/s），在雨水蓄水池新安裝7臺(tái)雨水泵（合計(jì)21 m3/s），總流量達(dá)到30 m3/s，可滿足使用要求。

2.2.4 蓄水池上設(shè)計(jì)綠化景觀

蓄水池周?chē)绊敯迳?.5 m范圍采用種植土回填，與四周綠地結(jié)合作為綠化景觀。綠地采用喬、灌木配植，圍墻內(nèi)栽植法桐，胸徑13～15 cm，樹(shù)高4.5 m，樹(shù)冠3.5 m，法桐間距6.0 m，樹(shù)坑凈尺寸140 cm×140 cm×120 cm。泵站中央位置栽植北美海棠、木槿、碧桃等花灌木以及金銀木、紅瑞木、貼梗海棠等灌木，其余地方鋪植草皮。在做到與周?chē)h(huán)境統(tǒng)一協(xié)調(diào)的前提下，加強(qiáng)和豐富景觀效果，突出城市園林的生態(tài)功能，創(chuàng)造出景觀優(yōu)美、生態(tài)平衡、布局合理、格調(diào)高雅的自然景觀生態(tài)園林。

2.2.5 下游河道清淤

長(zhǎng)久以來(lái)，下游河道橋梁內(nèi)淤堵嚴(yán)重，嚴(yán)重影響排水效率，橋底進(jìn)行清淤后并對(duì)底部進(jìn)行護(hù)砌，清淤厚度1.0 m。同時(shí)，對(duì)下游排干五渠進(jìn)行清淤，河道長(zhǎng)50 m，寬5 m，清淤厚度1.0 m。

3 泵站改造優(yōu)化建議

3.1 增設(shè)調(diào)蓄池并建立調(diào)蓄系統(tǒng)

當(dāng)降雨量不大、降雨時(shí)間比較短時(shí)，初雨池的容積可以儲(chǔ)存匯流降雨量，雨停后啟動(dòng)初雨池內(nèi)的提升泵將雨水排入污水管道。當(dāng)初雨池蓄水達(dá)到最高水位后，初雨池閥門(mén)關(guān)閉，匯集雨水流入泵站，隨后水泵啟動(dòng)，將雨水排入河流。本次泵站擴(kuò)容改造中，采用新建泵站的辦法，增加雨水泵機(jī)組，提升泵站流量。增設(shè)調(diào)蓄池，在洪峰時(shí)段通過(guò)削減降雨峰值，將來(lái)不及抽升的雨水在調(diào)蓄池內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存，過(guò)后進(jìn)行排放，能在不增加雨水泵機(jī)組的前提下提升泵站流量[3]。雨水調(diào)蓄池的設(shè)置用于削減峰值流量，其蓄水量為降雨產(chǎn)生的匯流減去初雨池蓄水量以及泵站最大抽升量，其工作原理見(jiàn)圖2。

將配水池、初雨池和蓄水池組成調(diào)蓄系統(tǒng)，可以高效率地提升泵站排水流量。在本次改造中，如果改設(shè)調(diào)蓄系統(tǒng)，在不增加雨水泵機(jī)組的條件下或能達(dá)到相同效果。設(shè)有調(diào)蓄系統(tǒng)的泵站運(yùn)行流程見(jiàn)圖3。

3.2 設(shè)置智能化控制系統(tǒng)

雖然在泵站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有5套影像拍攝設(shè)施，可以實(shí)現(xiàn)泵站場(chǎng)地內(nèi)影像實(shí)時(shí)拍攝及記錄，但現(xiàn)雨水泵站仍然十分依賴(lài)人工觀察，需要24 h專(zhuān)人值守。尤其在汛情期間，值班人員時(shí)刻觀察監(jiān)控設(shè)施，根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整雨水泵的運(yùn)行狀態(tài)。這種泵站運(yùn)營(yíng)模式，自動(dòng)化水平低、人工成本高，導(dǎo)致整體運(yùn)行效率低下。采用智能化泵站控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控智能化操作。具體來(lái)說(shuō)，可以從控制設(shè)備及遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)部署與應(yīng)用開(kāi)發(fā)兩方面進(jìn)行改造來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1）控制設(shè)備智能化改造。增加遠(yuǎn)程智能測(cè)控裝置、傳感器，增設(shè)儲(chǔ)能電池（保證在外部電源斷電情況下，PLC等設(shè)備正常工作）等設(shè)備設(shè)施，通過(guò)PLC和控制柜對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站環(huán)境全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集[4]。將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行統(tǒng)一傳輸和儲(chǔ)存。

2）遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)部署與應(yīng)用開(kāi)發(fā)?？梢雜upOS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)部署到集控中心，將現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、電氣參數(shù)信息和視頻監(jiān)控信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，同時(shí)開(kāi)發(fā)出應(yīng)用程序，模塊化展示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和操控設(shè)備[5]。

3.3 增加雨水處理設(shè)施

改造后的泵站，地下蓄水池的容積達(dá)到了16 000 m3。如果降雨結(jié)束后，蓄水池內(nèi)的水全部排入下游河道中，長(zhǎng)此以往也會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，可以在蓄水池內(nèi)增設(shè)雨水處理設(shè)施，經(jīng)過(guò)處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，集蓄雨水可用于道路降塵、綠化灌溉和洗車(chē)等，從而實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用[6]。另外，滄州地區(qū)的雨季與非雨季劃分十分明顯，非雨季時(shí)期即便有雨，初雨池完全可以勝任，蓄水池幾乎不進(jìn)水，因此可以對(duì)體積龐大的蓄水池進(jìn)行綜合利用。在蓄水池內(nèi)存放不易燃燒、便于存取的物品（為安全起見(jiàn)，可以臨時(shí)采取禁止進(jìn)水措施），大幅提高了蓄水池的利用率。

4 結(jié)語(yǔ)

在城市更新背景下，滄州市中心城區(qū)內(nèi)澇及水環(huán)境綜合治理工程全面開(kāi)工，雨水泵站擴(kuò)容改造是其中重要的一環(huán)。對(duì)于其中某雨水泵站通過(guò)新建初雨池、暗化前池、設(shè)計(jì)景觀及增加水泵機(jī)組的措施進(jìn)行改造，既顯著提高了泵站流量也實(shí)現(xiàn)了環(huán)境協(xié)調(diào)。而在建立調(diào)蓄系統(tǒng)、引入智能化控制系統(tǒng)及蓄水池綜合利用方面，泵站升級(jí)改造仍有優(yōu)化空間。希望通過(guò)本文，能夠給類(lèi)似工程提供更多經(jīng)驗(yàn)，更好地服務(wù)于城市更新建設(shè)。

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[作者簡(jiǎn)介]陳浩（1990—），男，河北滄州人，碩士研究生，講師，工程師，研究方向：土木工程。