張 建 　 江 平

(武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢　430015)

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襄陽(yáng)市龐二雨水泵站工藝設(shè)計(jì)過(guò)程討論

張 建 江 平

(武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢430015)

論述了襄陽(yáng)市龐二雨水泵站項(xiàng)目實(shí)施的必要性，從泵站選址、水泵選型、水泵揚(yáng)程、雨水量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等方面，闡述了雨水泵站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并提出了泵站的防倒流措施，有助于解決該區(qū)域的排水問(wèn)題。

雨水泵站，水泵，揚(yáng)程，管道

1　工程概況

隨著全球氣候的變化，全國(guó)各地短時(shí)強(qiáng)暴雨現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，城市排水壓力越來(lái)越大，因此城市發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，排水設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要。

龐公片區(qū)空間開(kāi)敞，濱江景觀優(yōu)美，是襄城區(qū)自身發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域。為解決龐公片區(qū)的排水問(wèn)題、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提升城市形象與環(huán)境品質(zhì)，在龐公片區(qū)設(shè)置了7座排水泵站，其中龐二泵站的服務(wù)面積最大，其建成能夠解決龐公片區(qū)約一半?yún)^(qū)域的雨水排放問(wèn)題，建設(shè)意義重大。

2　項(xiàng)目實(shí)施的必要性

1)解決工程區(qū)域內(nèi)漬水問(wèn)題的需要。

導(dǎo)致工程區(qū)域內(nèi)漬水問(wèn)題的主要原因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)的排水系統(tǒng)能力不足。

一方面，工程區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有管網(wǎng)建設(shè)不完善。喬營(yíng)泵站、新峴山、龐二服務(wù)區(qū)部分位于舊城區(qū)，排水管網(wǎng)建成較早，管道斷面較小，排澇標(biāo)準(zhǔn)低；現(xiàn)狀管涵淤積較嚴(yán)重，導(dǎo)致管涵實(shí)際過(guò)水能力低于原有設(shè)計(jì)能力。

另一方面，泵站現(xiàn)狀排澇標(biāo)準(zhǔn)偏低。龐公片區(qū)外排泵站抽排能力嚴(yán)重不足，雨水無(wú)法快速排除。

2)為服務(wù)區(qū)內(nèi)雨污分流創(chuàng)造條件。

工程區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀排水體制大多為截流式雨污合流制，部分未經(jīng)處理的污水隨雨水直接排入漢江，對(duì)入江口水域造成一定程度的污染，并破壞了沿江水體景觀，對(duì)城市形象造成了影響。本工程實(shí)施后可以為服務(wù)區(qū)內(nèi)雨污分流創(chuàng)造條件。

3)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。

龐公片區(qū)空間開(kāi)敞，濱江景觀優(yōu)美，是襄城區(qū)自身發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，實(shí)施龐二泵站工程后，可避免地區(qū)漬水問(wèn)題的發(fā)生，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提升城市形象與環(huán)境品質(zhì)，優(yōu)化地區(qū)投資環(huán)境，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3　工藝設(shè)計(jì)

3.1泵站服務(wù)范圍

龐二泵站服務(wù)范圍是以襄陽(yáng)龐公片區(qū)江華路、鐵路線、漢江圍合的區(qū)域，服務(wù)面積556 hm2。設(shè)計(jì)抽排能力34.6 m3/s。

3.2泵站站址

泵站位于內(nèi)環(huán)路與濱江路交叉口西南側(cè)，占地面積14.6 畝。

3.3泵站工藝流程

泵站工藝流程見(jiàn)圖1。

3.4泵站雨水量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

雨水流量計(jì)算采用老河口暴雨強(qiáng)度公式：

Q=ψ×q×F。

其中，ψ為綜合徑流系數(shù)，取0.6;q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度,L/(s·hm2);F為匯水面積，hm2;P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，為3年;t1，t2分別為地面積流時(shí)間、管內(nèi)流行時(shí)間。

3.5水泵選型

龐二泵站規(guī)模34.6 m3/s，水泵的總數(shù)量按9臺(tái)～11臺(tái)計(jì)算，則單泵設(shè)計(jì)流量為Q=3.15 m3/s～3.85 m3/s，測(cè)算水泵的揚(yáng)程范圍在5 m～11 m之間。根據(jù)本泵站的流量、揚(yáng)程范圍及特性，比較適宜的泵型為潛水軸混流泵。軸混流泵按泵型分為兩大類：一是潛水軸流泵，比轉(zhuǎn)速較高，一般大于500；二是潛水混流泵，比轉(zhuǎn)速一般為250～500。這兩種泵型只是在水力模型上有所不同，水泵結(jié)構(gòu)基本相同，兩種泵型比較見(jiàn)表1。

表1　泵型選用比較表

根據(jù)表1分析，經(jīng)綜合比較，擬選用潛水軸流泵。

3.6水泵數(shù)量的確定

根據(jù)泵站規(guī)模宜采用臺(tái)數(shù)為9臺(tái)～11臺(tái)，具體臺(tái)數(shù)確定應(yīng)考慮的主要因素有：

1)運(yùn)行靈活，能夠適應(yīng)降雨時(shí)，服務(wù)區(qū)水量的變化。采用臺(tái)數(shù)相對(duì)較多、流量相對(duì)較小的水泵，更能適應(yīng)服務(wù)區(qū)雨水量的變化，以避免水泵的頻繁開(kāi)啟、節(jié)省泵站的日常運(yùn)行費(fèi)用。

2)采用過(guò)多數(shù)量的水泵將使設(shè)備投資增加，而且，限于水泵的安裝間距要求，將造成泵站用地增多、土建工程投資加大，因此，應(yīng)盡量減少水泵的數(shù)量。

因此，綜合確定合理的水泵臺(tái)數(shù)、平衡泵站造價(jià)與日常運(yùn)行費(fèi)用之間的關(guān)系，在泵站設(shè)計(jì)中顯得至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行安全可靠性高等方面綜合考慮。本工程對(duì)雨水水泵數(shù)量分別為9臺(tái)、10臺(tái)及11臺(tái)布置了三個(gè)方案，三個(gè)方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，比較參數(shù)見(jiàn)表2。

綜合幾家水泵廠家提供的性能曲線，本設(shè)計(jì)擬采用10臺(tái)水泵，單臺(tái)水泵的設(shè)計(jì)流量為Q=3.46 m3/s。

3.7水泵揚(yáng)程的確定

1)工況點(diǎn)揚(yáng)程。根據(jù)GB 50265—2010泵站設(shè)計(jì)規(guī)范，按照漢江十年一遇洪水位64.760 m計(jì)算，出水堰為淹沒(méi)堰，流量Q=34.6 m3/s，堰上水頭1.83 m，出水池平均運(yùn)行水位=63.000 m+1.83 m=64.83 m。

設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程：H凈=64.83(出水池平均運(yùn)行水位)-59.60(泵站設(shè)計(jì)水位)=5.23 m；則H=1.648+5.23=6.878 m，取6.9 m。運(yùn)行工況點(diǎn)：Q=3.46 m3/s，H=6.9 m。

2)最高揚(yáng)程。水泵最高揚(yáng)程可能出現(xiàn)在兩種情況，第一種是泵站在出水池最高水位運(yùn)行時(shí)，第二種是水泵啟動(dòng)，水流翻漢江大堤時(shí)。

a.最高揚(yáng)程在出水池最高運(yùn)行水位。水池的最高運(yùn)行水位為漢江的堤防設(shè)計(jì)水位66.47 m，泵站水位按前池最低運(yùn)行水位57.60 m考慮。

H凈=66.47 m-57.60 m=8.87 m。

相應(yīng)的水泵揚(yáng)程為：H=H凈+H損=8.87+1.181=10.05 m，取10.1 m。

b.最高揚(yáng)程在壓力管道最高點(diǎn)時(shí)。壓力管道駝峰處(穿防洪墻處，黃海高程)的管內(nèi)頂高程為68.000 m，由于水泵在啟動(dòng)時(shí)水流必須翻過(guò)此駝峰后才能形成虹吸，水泵預(yù)排運(yùn)行水位為59.10 m，故應(yīng)確定水泵啟動(dòng)時(shí)的揚(yáng)程。

H凈=68.000 m-59.10 m=8.9 m。

相應(yīng)的水泵揚(yáng)程為：H=H凈+H損=8.9+0.99=9.9 m。

綜合最高揚(yáng)程分別在壓力管道最高點(diǎn)(駝峰處)和出水池最高運(yùn)行水位時(shí)兩種工況分析，最高揚(yáng)程在壓力管道最高點(diǎn)(駝峰處)時(shí)，工況更不利，故最高工作揚(yáng)程取值10.7 m。

3)最低揚(yáng)程。消力池的出水堰的堰頂高程為63.000 m，最小堰上水頭為0.161 m，前池的設(shè)計(jì)水位為59.60 m。

H凈=63.161 m-59.60 m=3.561 m。

相應(yīng)的水泵揚(yáng)程為：H=H凈+H損=3.561+1.932=5.5 m。

3.8泵站工藝平面布置

泵房長(zhǎng)度76.785 m，寬度48.1 m。泵房分為進(jìn)水閘室、進(jìn)水間、格柵間、前池、水泵間，見(jiàn)圖2。

4　泵站防倒流措施

為了防止水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，漢江水流倒灌，在壓力管出口設(shè)置拍門；泵站的10根出水壓力管道均需從防洪設(shè)計(jì)水位以上穿過(guò)，在壓力管道的駝峰處設(shè)置真空破壞閥，壓力平衡式真空破壞閥規(guī)格為DN300。

真空破壞閥安裝在水泵出水壓力管翻越漢江大堤的駝峰處，其作用為：

1)當(dāng)機(jī)組開(kāi)啟時(shí)，迅速排除管道中大量集聚空氣，以提高機(jī)組及管道的工作效率；2)在水泵正常運(yùn)行時(shí)形成真空并保持壓力管駝峰處的負(fù)壓，形成虹吸，節(jié)省運(yùn)行能耗；3)當(dāng)機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣閥自動(dòng)打開(kāi)，空氣吸入，破壞虹吸，避免江水倒灌，確保安全。為了保護(hù)真空破壞閥的安全，在其上設(shè)置專用的真空破壞閥室。

5　結(jié)語(yǔ)

1)泵站設(shè)計(jì)需根據(jù)流量和揚(yáng)程，合理的確定水泵的泵型和臺(tái)數(shù)。在此過(guò)程中，需不斷的與水泵廠家保持溝通，泵型的選定需充分聽(tīng)取各個(gè)廠家的意見(jiàn)，仔細(xì)研究各廠家提供的型譜圖。2)仔細(xì)研究泵站運(yùn)行的各種運(yùn)行方式，精確計(jì)算水泵的工況點(diǎn)揚(yáng)程、最高和最低揚(yáng)程。在龐二泵站設(shè)計(jì)過(guò)程中，水泵最高揚(yáng)程可能出現(xiàn)在兩種情況，第一種是泵站在出江消力池最高水位運(yùn)行時(shí)，第二種是水泵啟動(dòng)，水流翻漢江大堤時(shí)。兩種情況的水泵揚(yáng)程都要計(jì)算出，然后取最大值。3)為了節(jié)省能耗，本泵站運(yùn)行時(shí)充分利用虹吸，在水泵出水壓力管翻越漢江大堤的駝峰處設(shè)置真空破壞閥。

[1]周健,張愛(ài)玲,舒福蓀,等.全地下式雨水泵站的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水,2006(14):36-38.

[2]張培龍.上海華翔路地道雨水泵站設(shè)計(jì)[J].中國(guó)市政工程,2010(2):37-39.

[3]胡龍.地下式雨水泵站設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].中國(guó)市政工程,2007(6):83-85.

Discussion of the design process of Pang’er rainwater pumping station in Xiangyang city

Zhang JianJiang Ping

(WuhanMunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteCo.,Ltd,Wuhan430015,China)

The paper indicates the necessity for the program of Pang’er rainwater pumping station in Xiangyang city, illustrates its design points from the address selection for the pumping station, pumping head, and design standard for rainwater, and points out the backflow prevention of the pumping station, so as to solve the drainage of the area.

rainwater pumping station, bump, pumping head, pipeline

1009-6825(2016)23-0125-02

2016-06-05

張建(1987- )，男，碩士，工程師，注冊(cè)公用設(shè)備工程師(給水排水)

TU991.114

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