市政雨水泵站设计技术要点分析

2022-02-21葛胜GESheng

价值工程 2022年5期

葛胜GE Sheng

（安徽中汇规划勘测设计研究院股份有限公司，铜陵244000）

0 引言

在城市建设持续推进的背景下，由于雨水泵站能够对城市积水问题进行有效处理，满足城市居民具有的出行需求，故而其逐渐受到社会关注。雨水泵站设计工作与雨水泵站功能性及质量具有直接关系，因此为提高雨水泵站质量，减少洪涝灾害对城市产生的影响，提高雨水资源利用效率，必须对市政雨水泵站设计工作形成正确认知，充分掌握其技术要点，并严格依照规范要求开展设计工作，该点对城市发展具有积极的促进意义。

1 雨水泵站设计中存在的问题

1.1 工艺设计

从现实角度出发，可发现雨水泵站的前池面积普遍较小，致使水流空间欠佳的问题形成。在雨水进入到前池内部后，其流动速度将持续提高。在此基础上，若力学条件与标准不符，极有可能导致淤泥或泥沙拥堵的现象形成。此外，在实际工作过程中，若设计人员未对站外管网采取有效的处理措施，极有可能导致雨水季节时出现暴雨爆发的现象。若相关人员未实现对雨水进行迅速收集，必将对前池与泵站抽水质量产生严重影响。在未严格做好对水文或气象资料信息的收集工作时，若工作人员盲目开展雨水量计算，极有可能导致计算结果出现误差，致使设备或机型的选择科学性降低，进而对雨水泵站后续应用效果产生影响或因对高配置设备进行利用，造成严重的资源浪费。通过分析可以发现，雨水泵站涉及的技术手段及专业知识呈现多样化，例如围墙、井盖及电缆线等设备。在实际设计工作中，必须对上述设备性能进行严格检查，确保其与规范要求相匹配。若未对施工现场条件配置实际状况进行综合考量，必将对雨水泵站设计施工效果产生直接影响[1]。此外，当前雨水泵站的防腐设计工作存在许多细节问题，例如部分雨水泵站的防腐设计等级与相关标准不符；仅有部分设备存在防腐说明，而与零部件防腐相关的说明数量相对较少。在此基础上，施工人员进行施工作业的过程中，将无法对可靠依据进行参考，致使工程施工及管理质量降低，在情况严重时甚至将导致安全隐患形成。

1.2 泵站常用设备

受到施工设计方面的影响，部分雨水泵站在实际设计工作过程中，未对主要材料及设备种类等方面进行注明。在此基础上，正式进行施工作业时，施工单位多会从经济成本的角度出发，以此选择成本费用相对较低的设备。虽然该行为能够对工程成本费用进行有效控制，但其对保障设备性能及施工质量极为不利。此外，部分施工单位对设备进行选择的过程中，未严格做好规划工作，致使设备选择规范性降低，从而导致采用的设备型号无法满足雨水泵站建设的基本需求或设备型号及品牌不具备一致性，致使设备后期维护工作难度增加。在未严格做好对水泵的选型工作时，其使用性能必将受到严重影响，从而致使施工质量降低。

2 雨水泵站设计资料准备

地质勘察资料信息在雨水泵站设计工作中具有重要地位，其能够为设计工作顺利开展提供可靠依据，对提高设计质量具有重要意义。因此正式进行城市雨水泵站设计工作的过程中，必须对雨水泵站施工现场周围环境进行严格勘察，并收集各项资料信息，以此为后续工作奠定基础。针对雨水泵站而言，其实际测量范围相对较大，从整体的角度出发，可发现其实际面积约大于雨水泵站的4 倍。因此在实际工作中可选择对附属构筑物面积进行利用，以此明确勘测资料信息。工作人员应对地下区域的本站埋设需求进行综合考量，以此为测量单位提供相应的钻探深度。

对雨水泵站建设区域进行选择的过程中，必须对水文条件及周围河流状况进行综合考量。针对泵站与排水管而言，其距离必须符合相关标准，避免雨水泵站在雨季中出现被淹现象。对泵站进水总管标高进行设置的过程中，必须对规范要求进行充分结合，防止雨水出现倒灌现象。正式开展雨水泵站设计工作时，必须对排水量进行科学设计。从现实角度出发，可发现强降雨极有可能导致城市出现严重的内涝现象，因此在规划设计中必须对排水系统给予重视，尽可能提高其整体性能，充分发挥排水系统的功能性，以此减少内涝现象对城市环境产生的影响，进而满足城市居民具有的出行需求。在城市市政工程建设过程中，必须结合实际状况，对暴雨重现年限进行重新制定。考虑到不同区域的暴雨重现期具有较大差别，故而必须及时对排水设计规范要求进行更改，以此满足城市内涝防治工作具有的内在需求。图1 为雨水泵站剖面图。在实际工作中，应对以下雨水量影响因素进行综合考量：①在降雨后应严格做好对雨水径流汇集水量的计算工作，并对区域内的雨水流量进行综合考量，严禁漏算现象发生；②针对城市重要区域而言，应严禁其出现积水现象，而人流量相对较少的区域可出现少量及短时间积水；③必须对汇水区域的用地特征进行充分结合，以此防止水池浪费或设备闲置等现象发生；④在雨量变化中，必须对小雨及暴雨进行综合考量，并科学利用雨水泵站对险情进行处理。

图1 雨水泵站剖面图

3 雨水泵站设计技术要点

3.1 进水条件与水位设计

在开展雨水泵站进水管标高的设置工作时，不仅应对内涝排除效果进行综合考量，而且还要对泵站调控功能给予重视，确保该项功能能够充分体现。在此基础上，雨水泵站建设整体效益将实现最大化。在通常情况下，雨水泵站的最低水位多是处在水管底部区域，而在水位设计工作中，为防止泵站太深导致施工难度提高，可选择适当增加水管底部高度，以此满足大流量雨水泵站设计工作存在的需求，确保以泵站流量为基础的来水管渠水位与最低水位能够保持齐平。对雨水泵站最高设计水位进行确定时，为提高排水系统运行质量，应尽可能将其控制在低于来水管渠内顶0.2 米至0.3 米的范围内。以此为基础，在水位持续上升，直至来水区域的情况下，雨水泵站将进入到全面运转状态，且汇水排水系统将进行同步运作，充分发挥市政工程排水系统具备的核心价值。此外，针对水泵前池进水而言，应尽可能将其确定为正向进水，若存在相应的条件限制，应对侧向进水或分流设施进行设置，以此创设良好的进水条件，进而为水泵工作效率提供保障。图2 为雨水泵站施工工艺图。

图2 雨水泵站施工工艺

3.2 泵站起重

起重设备在雨水泵站建设中具有重要地位，因此正式进行雨水泵站设计工作的过程中，必须结合规范要求对起重设备进行科学选择。为实现上述目标，在选择起重设备的过程中，必须对雨水泵站设备重量及实际体积进行综合考量。在实际设计中，若发现雨水泵站属于大中型泵站，应避免对电动双轨桥式吊车进行利用。在泵站实际重量相对较大的情况下，对起重设备进行选择时，应尽可能选择总重吊车，以此为整体施工提供保障。

4 工艺流程

虽然我国市政工程雨水泵站建设具有较强的灵活性，但其在通常情况下，多为以下形式：在雨水流入到雨水干管内部后，其将进入到格栅间，并流入进水管内部，注入雨水调节池，汇聚在雨水泵站。在完成相应的压力测试工作后，水泵将排出雨水，促使其通过缓冲池流出。正式将雨水排入河道前，为防止对河床产生不良影响，工作人员多会进行拍门，并在该项工作结束后，将其排入河中。通过调查可以发现，雨水泵站的泵房与旁通管进行连接，能够为试车提供相应的循环用水。部分城市选择对雨水进行汇集，并通过雨水为河道补充相应的径流，例如我国天津市。由此可见，雨水泵站不仅能够有效防止城市出现内涝现象，而且还具备湿地处理及河道排空等功能，因此必须对其给予重视。此外，在雨水进入到调节池内部的过程中，必须对进水方向给予重视，确保其与闸门相互垂直。在集水池内部排空后，开展清掏作业的过程中必须及时关闭闸门。在区域降雨量相对较为丰富的情况下，应对进水闸门井进行科学利用。部分城市的降雨分布规律具有较强的清晰性，在雨季与旱季时可以对设施操作流程进行简化，因此其不需要对闸门井进行设置，仅需要在旱季对雨水泵站进行全面检修，并开展相应的泵室清理工作。

5 设备选型

5.1 格栅

格栅在雨水泵站中具有重要地位，其能够对雨水中存在的杂质进行有效拦截。在通常情况下，城镇雨水泵站多是对机械格栅进行利用，并通过人工清掏或机械清掏的方式对杂质进行处理。针对雨水泵站吸水池而言，通过对水泵吸水条件及集水池有效容积等方面进行综合考量，可发现其必须能够对水泵30s 流量进行容纳。在实际设计中，应结合相关标准对集水池不同级别的水位进行确定，以此为其后续使用提供保障。雨水泵站集水池容积不需要具备相应的调节作用，仅需要对基本的吸水条件进行满足。对集水池容积进行计算的过程中，应将最大一台水泵流量作为重要参考依据，以此提高计算结果精准性及参考价值。此外，在开展集水池的设计工作时，必须对污泥状况进行综合考量，充分明确城市的实际污泥流量，并进行相应的数据验证工作，确保雨季的实际排污水平与设计标准相匹配。格栅能够对生活污水、雨水及废水中存在的杂质或漂浮物进行有效拦截，对水质进行有效净化，并为水泵提供保障，因此必须对格栅的重要性形成正确认知，并对其进行科学设计。通过调查可以发现，大中型雨水及河流泵站的格栅宽度相对较大，因此为全面提高清污效果，应结合相关标准将格栅科学分为窄跨，并对多台固定式清污机进行科学利用。对栅条断面进行确定时，必须对格栅前后水位差及跨度等方面进行充分结合，以此提高断面科学性。在通常情况下，应将栅条宽度确定为15mm，并对其强度进行全面分析，确保与埋深较大的泵站强度要求相匹配。

5.2 泵站选型

对雨水泵站进行选择的过程中，必须对多方面因素进行综合考量，确保泵站雨量及性质等方面均符合标准，并结合水泵实际设计数量对单台雨水泵规格进行明确。应对泵站进出水位进行全面分析，充分明确管道水头损失，并结合上述信息对水泵设计方案进行制定[2]。针对水位而言，应确保其处在低位与高位扬程之间，且能够以高效率区范围为基础运行。应确保在多台组合运行及单台运行的情况下，雨水泵站均具有良好的运行效率，且运行状况具有较强的可靠性及稳定性，以此避免对其功能性产生影响。在完成水泵特征参数的确定工作后，应充分结合水质、提升高度及水量等多项信息对水泵进行选择，确保选择的水泵能耗相对较低，具有良好的质量，且对提高检修工作便捷性具有重要作用。在通常情况下，对排水泵进行选择时，施工单位多会采用潜水泵、离心泵或混流泵等。针对市政雨水泵站设计工作而言，由于其具备扬程小及流量大等特征，故而轴流泵在此类雨水泵站设计工作中具有良好的应用价值。此外，立式轴流泵对占地面积的要求相对较低，且能够显著提高后期检修及管理工作的便捷性，因此在选择排水泵的过程中，应对其给予重视。针对直联式污水泵而言，其主要特征是具有大通道叶轮，此类污水泵不仅运行效率较高，而且动能较大。直联式结构泵的结构具有较强的紧凑性，安装难度较低，且运行状况良好，机械传动的实际损耗水平较低。从现实角度出发，可发现泵的轴封安装方式是双道机械密封串联安装，其密封具有较强的可靠性，且材质为不锈钢，能够为水泵的运行状况提供保障，减少更换频次。通过对立式结构进行利用，工作人员不需要拆除泵体，即可开展对泵的检修工作，该点对提高泵的维修效率具有重要意义。

对规模相对较小的泵房下部结构进行设计时，可对圆形结构进行利用，以此提高沉井法施工便捷性，而对规模相对较大的泵房进行设计时，可选择对方形结构进行利用。在通常情况下，雨水泵房多会对自灌式泵房进行利用，而安装潜污泵时，可带自耦装置，以此提高后续安装及检修工作便捷性。

对泵房尺寸及布置进行确定的过程中，必须对规范要求进行综合考量，满足水泵与机组及水泵与墙壁具有的净距需求，以此为后续安装及检修奠定基础。在设计工作中，应在水泵间对平台进行设计与搭设。对平台每层高度进行确定时，必须充分结合电气设备、安装及起吊装置等多项因素。为有效减少泵房实际高度，可选择将活动栏杆设置在相应的平台边缘。在选择泵房起重设备的过程中，必须对调运最重部件进行充分结合。若发现实际起重量小于1t，应对手动葫芦进行利用；若发现起重量处在1t 至2t 的范围内，应对电动葫芦进行利用；若发现实际起重量超过2t，应对双梁或单梁电动起重机进行利用[3]。

6 泵站运行设计

雨水泵站的控制系统多是对PLC 逻辑控制进行利用，其能够全面联锁与联动控制设备关联系统及自动控制系统。针对泵站控制系统而言，其主要包括两种形式，分别是自动及手动运行模式。在实际工作中，泵站控制系统必须对泵组状态进行充分结合，以此对泵组形式及数量进行明确，结合格栅前后液差对输送机进行自动化启用，动态化监测机械设备与泵组的实际运行状况，及时处理其存在的突发性状况。以手动模式为基础的泵站控制系统在开展调试与检修工作时，可对控制柜进行利用，以此完成相应操作。从现实角度出发，可发现雨水泵站运行状况及水位高低与水泵机组选择数量具有直接关系，在水位超出或低于相关标准的情况下，系统将进行自动预警。在实际设计中，应对系统进行科学设计，确保其能够在特定条件下对水闸开启高度进行自动调节或直接对水泵进行关闭。对移动式格栅清污控制方式进行设计时，必须严格依照相关标准，充分结合格栅前后液位差值，对系统格栅清污设备运行进行合理调节，并定期对清污机进行开启。