高度城市化区域市政雨水泵站布局模式研究

2015-03-05韩红东刘晓飞莫祖澜尹冠霖吕永鹏

城市道桥与防洪 2015年10期

韩红东，刘晓飞，莫祖澜，尹冠霖，吕永鹏

（1.深圳中广核工程设计有限公司，广东深圳 518172；2.中广核工程有限公司，广东深圳 518124；3.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

市政雨水泵站的布局模式一般包括集中和分散两种。采用集中布局模式便于后期维护管理，但由于汇水面积大，因此泵站的规模和占地一般较大，且对进水管道的匹配性要求较高。采用分散模式虽然单个泵站规模和占地较小，但对于后期维护管理的要求较高。由于高度城市化区域一般具有用地紧张、道路狭窄、施工影响范围大等特征，市政雨水泵站的布局模式往往是排水系统改造规划和设计中的一个关键问题[1-4]。本文以我国东部某平原河网地区的高度城市化区域为案例，基于水力模型，进行多种布局方案对比研究，提出适合该区域市政雨水泵站的布局模式，以期为同类区域排水系统改造提供参考。

1 研究区域

某平原河网城市要分阶段对旧城区进行排水系统改造，在其中一个排水分区先行改造。该分区汇水面积为72.9 hm2，易涝点主要分布在新昆街及两侧小区、柏庐路及前进西路等（见图1）。该分区现状无明显主干雨水管，主要存在问题是：（1）排水距离过长，大于600 m，由于东侧的东环城河和南侧的娄江均为外河，河道水位无法控制，不允许雨水管直排，因此前进西路、集街、新阳街等均往西排向后塘河（内河），导致排水距离过长；（2）雨水管管径较小DN250～DN800，大部分雨水管管径为DN500；（3）新昆街及沿街的柏庐新村、生化小区等地面高程（新昆街最低点高程为2.10 m）低于100 a一遇洪水位（2.367 m），且新昆街雨水管有直排东环城河的排放口，当遭遇暴雨，东环城河水位上涨时，该地区容易发生排水不畅，甚至外河水倒灌的现象[3,5]。

图1 研究区域示意图

2 泵站布局模式

根据区域情况，提出以下4种综合改造方案。

方案一：规划建设3个泵站，以前进西路为界，柏庐中路（横街—前进西路段）与柏庐中路（前进西路—震川西路段）雨水分散排入东环城河。柏庐中路（横街—前进西路段）雨水管排位于东门水关闸以东的泵站，该泵站流量为0.5 m3/s。柏庐中路（前进西路—震川西路段）雨水管排入两个泵站：西侧雨水管排入位于绣衣大桥以南停车场的泵站，泵站流量0.8 m3/s；东侧雨水管排入位于奥林苑小区内的泵站，泵站流量0.8 m3/s。

方案二：在娄江沿岸的震川园新建流量为2.0 m3/s的强排泵站，将柏庐中路雨水强排入娄江。

方案三：柏庐中路雨水干管往东强排入东环城河，由于东环城河沿岸无适合建泵站的地方，因此将泵站建至东环城河以东的儿童公园，流量为2 m3/s，通过跨东环城河的倒虹管（管径d2000，长约200 m）将柏庐中路雨水管与泵站蓄水池相连，再将收集雨水强排入东环城河。

方案四：柏庐中路雨水管近期不改造，改造集街和新阳街雨水管，增大其雨水管管径，对于积水较为严重的新昆街以北社区如生化小区，建议其近期搬迁，搬迁落实前建设雨水提升泵至东环城河。

此外，根据区域用地等情况，4个方案均采用一体化预制泵站（见图2～图5，图中黑色为现状雨水流向，灰色为改造后雨水流向）。表1为4个方案雨水管改造情况。该类泵站在国外有50年以上的使用历史，在国内天安门等地也有很多的应用案例[6]。

图2 方案一示意图

图3 方案二示意图

图4 方案三示意图

图5 方案四示意图

表1 雨水管改造

图6 各方案模拟积水情况

表2 方案比选

各方案下该排水分区积水情况如图6所示，除方案四有部分积水外，其它方案均能基本消除易涝点。对比各方案的优缺点（见表2），方案四能避免关于柏庐中路改造的社会舆论，但是其管径太小，仍有部分地区出现积水。为保障排水安全，较为推荐进行柏庐中路雨水管提标改造，即方案一、方案二和方案三均优于方案四。另一方面，方案二中柏庐中路雨水管管径较大，对施工及管位的要求较高，且泵站位置为紫线范围，实施较为困难；方案三的雨水管需跨江，其施工及后期的管道维护均较为困难；方案一虽然雨水泵站较为分散，后期管理相对困难，但是能有效减少泵站的占地面积，同时不占用紫线范围，且不需跨江。因此推荐方案一。