白 生 云

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

市政工程建设中泵站作为系统的枢纽，排水工程中的重要组成部分，应保证安全、可靠、高效和经济运行，充分发挥工程效益。大流量泵站汇水范围大，泵站正常运行与否影响范围比较大，因此选择合适泵型，设计合理的进水流道显得尤为重要。

1 泵站设计规模确定

1.1 设计标准及参数

雨水设计重现期：P=1年，径流系数：ψ综合=0.60。

暴雨强度公式：

1.2 泵站流量确定

该泵站汇水范围，汇水面积约650 hm2，汇水范围内有两座雨水泵站，流量均为1 m3/s，按设计重现期1年，综合径流系数0.60进行计算，设计流量为18.0 m3/s。

除此上游系统经过缓洪池削峰后脱过流量为6 m3/s，由于上游系统汇水面积大，按集中固定流量汇入该泵站，不考虑错峰，累计得最终规模为24 m3/s。

1.3 泵站扬程确定

泵站集水池最高设计水位769.40，最低设计水位767.10，河道最高百年洪水位778.00，水泵静扬程8.6 m～10.9 m，水泵总扬程13 m。

2 泵站工艺流程

雨水经泵站进水方涵进入闸门井，进行流量分配后，进入格栅间，通过安装在格栅井中的格栅除污机拦截杂物后，进入泵房集水池，经泵抽升后，出水排入河道。水泵出水管上设有旁通管与格栅井相连，供试车循环用水使用。

泵站工艺流程图如图1所示。

3 工艺设备选型

3.1 水泵选型

水泵台数确定，为应对小雨，选择水泵台数较多为宜，水泵台数太多进水条件可能不良，影响运行管理。水泵宜选用同一型号，台数不应少于2台，不宜大于8台[1]。因此确定水泵为8台，考虑到距抽排收纳水体较远，采用两两并联出水，折减系数为0.9，则单台水泵流量12 000 m3/s，扬程13 m。

用于抽排雨水的水泵具备流量大，常用干式水泵有混流泵、污水立式泵等，潜水泵有潜水离心泵、轴流泵、混流泵及贯流泵等。由于雨水泵站一般建设于地势较低处，受淹风险比较大，且位于城市道路旁防护带有限，因此常常选择景观性较好的潜水泵。

根据泵站规模、扬程、排水特点、工程场地情况等，同时考虑维护管理的方便，水泵型式选用潜水混流泵，该泵工作可靠性高、效率较高、不易堵塞、管理维护方便。

3.2 其他主要设备选型

闸门选用球墨铸铁镶铜方闸门，并配有手电两用启闭机；格栅选用反捞式格栅除污机;皮带输送机选用带式输送机；止回阀选用蝶式微阻缓闭止回阀，起到消除水锤，保护泵组及管线安全的作用；阀门选用双向伸缩型密封蝶阀，既起到截断或调节水流作用，又能消除管道安装应力，便于安装和拆卸。

4 工艺构筑物设计

4.1 闸门井

进水闸门井的主要功能是进行流量分配以及运行检修时进行切换。进水孔的断面为2×B×H=2×3 400 mm×2 000 mm；闸门井有4个出水孔，每个出水孔的断面为B×H=3 000 mm×2 000 mm。每个出水孔上安装附壁式球墨铸铁镶铜闸门，并配手电两用启闭机(双吊点)。

进水首先进入闸门井，闸门可截断进水，为后续格栅及水泵机组的安装检修、集水池的清空、挖泥等提供方便。闸门井地面上设有设备吊装孔，上设钢格栅。闸门安装方式为附壁式安装。

闸门井工艺尺寸：L×B×H=17 m×3.0 m×8.2 m。

4.2 格栅井

格栅井主要功能是通过斜置于其内的格栅除污机拦截进水中较大的漂浮物及进水中大于格栅间隙的杂物，以保证后续水泵的正常工作。格栅井包括进水扩散渠与格栅安装井，通过栅前渠道及栅后渠道与闸门井及泵房进水前池相连接。格栅井内装设反捞式格栅除污机，格栅井上部周围加设不锈钢栏杆。

格栅除污机采用预埋钢板式安装，皮带输送机采用现场膨胀螺栓固定安装。

主要设计参数：

设计流量:Q=24 m3/s,栅槽数量4格。

栅前水深:h=2.0 m,过栅流速:V=0.75 m/s。

格栅间隙：b=50 mm,安装倾角:α=75°。

格栅井工艺尺寸：

格栅扩散渠：L×B×H=12.7 m×(17.0～23.6)m×3.8 m。

格栅安装井：L×B×H=4.3 m×23.6 m×8.0 m。

4.3 前池

前池、进水池是泵站的重要组成部分。池内水流状态对泵站装置性能，特别是对水泵吸水性能影响很大。如流速分布不均匀，可能出现死水区、回流区及各种漩涡，发生池中淤积，造成部分机组进水量不足，严重时漩涡将空气带入进水流道，使水泵效率大为降低，并导致水泵汽蚀和机组振动等[2]。因此应重视前池的设计。进水经格栅除污机后进入前池，前池使水流均匀地流入泵房进水池，为水泵提供良好的吸水条件。扩散角20°，底坡1∶4。

前池工艺尺寸：L×B×H=17.3 m×(23.6～32.9)m×(4.0～6.9)m。

4.4 泵房

选用混流泵除满足水泵要求的导流墙,水泵间距,流道的选择也非常重要。簸箕型进水流道高度小而宽度较大,与钟型进水流道比较接近,但簸箕型进水流道对宽度的要求没有钟型进水流道那样严格,它不易产生涡带,且流道型线简单,施工方便,是一种较好的进水流道型式[3]。

进水通过前池后进入进水池，进水池内设导流墙与簸箕型进水流道，潜水混流泵设于进水流道之上，八台水泵一字排列，出水至压力出水井。在水泵两侧分别设置一台潜污泵，主要用于集水池放空、排除旱流污水。泵房为全地下，水泵采用混凝土井筒安装，在混凝土井筒上设有全地下水泵吊装间，吊装间上设有活动采光雨篷，吊装时从采光雨篷向下至吊装间，再到混凝土套筒，水泵就位后，在吊装间内安装压力井盖，水泵自带电缆由吊装间接入到控制间，水泵控制间设于进水池上。为方便运行及设备检修等，水泵分两组，中间设隔墙完全隔离。

主要设计参数：

设计流量：Q=24 m3/s。

集水池最低水位：767.10。

集水池最高水位：769.30。

水泵压力出水涵底标高：769.80。

进水池工艺尺寸：L×B×H=7.4 m×32.7 m×6.9 m。

混凝土井筒工艺尺寸：D×H=φ1 800×5.68 m。

水泵压力出水渠工艺尺寸：L×B×H=9.9 m×1.8 m×1.4 m。

潜污泵安装井工艺尺寸：L×B×H=3.0 m×2.6 m×13.2 m。

4.5 压力出水井

水泵压力出水涵，接入压力出水井，压力出水井将水泵两两并联，在接入压力出水井的进水涵上设置拍门，压力出水井出水管φ1 800阀室紧邻泵房集水池设置。

主要设计参数：

压力出水井数量:4座。

水泵压力出水井(单座)工艺尺寸：L×B×H=7.75 m×4.0 m×5.6 m。

4.6 阀室

压力出水井出水管及试车管通过阀室内阀门的切换，可以实现水泵试车、压力管路放空及潜污泵运行等。为了方便阀门的检修和更换，阀门井底板和侧墙采用现浇钢筋混凝土，顶部和梁均采用预制，可以起吊。阀门井顶部设6个(包括潜污泵阀门井)φ700的人孔，底部设有D=500 mm混凝土管直接座入混凝土封底中，用于检修时集水池的排空，阀门安装采用地脚螺栓二次浇筑方式固定，在管道三通位置设置支墩。在潜污泵出水管接入试车管处设有阀门井。

阀门井工艺尺寸：L×B×H=28.2 m×6.4 m×5.2 m。

潜污泵出水阀门井工艺尺寸：L×B×H=5.0 m×6.0 m×5.2 m。

5 工艺管线设计

5.1 进水涵

为了改善前池的水流流态，弯道终点与前池进口之间宜有直线段，其长度不宜小于渠道水面宽度的8倍[2]。泵站设计起点与泵站进水方涵终点相接，设计终点为泵站进水闸门井，方涵断面B×H=(2×3.4)m×2.0 m。

5.2 水泵压力出水管

压力出水管的主要功能是将经泵提升后的输送介质排入河道。压力出水管共设4条，管径为DN1 800，起点与阀门井出水管相接，由东向西，终点接入河道。压力出水管横穿现状路，采用顶管施工，管材采用顶管专用PCCP管，该管材的选用可以避免因选用钢管焊接接口时间长，顶管顶进端暂停时间时导致路面塌陷的风险，也可以很好解决钢管顶管防腐难题。压力出水管接入河道，河堤、河底进行砌护。

5.3 水泵试车回水管

为了满足试车需要，设置一条DN1 200的试车回水管。试车回水管起点在阀门井内与压力出水管相接，终点为格栅间前面的进水渠道。试车时，通过切换阀门井内蝶阀的开启来完成循环试水。该管路也作为潜污泵的压力出水管，也可以作为放空管，对压力出水井及压力出水管进行放空。

水泵试车回水管采用DN1 200钢管，上设伸缩蝶阀，试车时打开该阀，关闭出水总管上阀门，使抽升的水经试车回水管返回格栅井中重复利用，以节约用水。

水泵试车回水管采用焊接钢管，连接方式为焊接或法兰连接。管道基础在原土夯实后，铺20 cm厚砂垫层。

5.4 防腐

埋地管道外防腐在管道除锈后，采用石油沥青四油三布加强级防腐。明装管道外防腐在管道除锈后，刷红丹防锈漆两道，刷面漆两道。管道内防腐采用水泥砂浆衬里防腐。尤其是管道接口处要做好防腐处理。

6 结语

目前该泵站已经正常运行，运行效果良好，由此可见水泵选型的重要性，此外，值得注意与借鉴的有如下几点：

1)潜水混流泵对进水条件要求比较高，应进行流道设计，本项目采用不易产生涡带, 且流道线型简单, 施工方便的簸箕型进水流道[3]；

2)水泵通过压力出水井并联，采用呼吸阀代替传统呼吸杆；

3)PCCP用于水泵压力出水管顶管施工具有比钢管抗腐蚀性好，接口处快捷等优点。