蒼曉藝
【摘要】受氣候變化和人類活動影響,城市內澇災害頻發(fā)。排澇泵站作為解決內澇問題最行之有效的途經之一被廣泛應用。本文以實際工程為例,提出以一體化預制泵站代替?zhèn)鹘y排澇泵站,解決了傳統泵站占地面積大、施工周期長、運行維護復雜等問題。闡述了一體化預制排澇泵站的設計要點,對解決城市內澇問題具有一定的參考價值。
【關鍵詞】一體化預制泵站;城市內澇
隨著城市化進程的不斷加快,城市的不透水地面比例呈不斷上升趨勢,若發(fā)生強降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力,就會發(fā)生城市積水災害的內澇現象。城市內澇點一般位于城市中心,人車流量大,建設用地緊張。因此,對排澇泵站的建設,往往有占地少、施工周期短、運行維護簡單,對周邊環(huán)境影響低等要求。目前,我國雨水泵站大多采用傳統形式泵站。傳統泵站的泵池為鋼筋混凝土結構,在泵池內安裝水泵、格柵等設備,采用人工控制或液位控制等控制模式。泵站的建(構)筑物除泵池之外,一般還需建設配電間、值班室、控制室等附屬建筑。傳統泵站具有占地面積大、土建投資高、施工周期長、運行維護成本高等問題。為解決上述問題,采用一體化預制泵站替代傳統泵站。
1、一體化預制雨水泵站的優(yōu)點及應用
一體化預制泵站是集預制泵池(多為玻璃鋼材質)、水泵系統、格柵除污系統、控制系統于一體,采用地埋式安裝的新型泵站。對比傳統的混凝土泵站,一體化預制泵站具有以下優(yōu)點:
(1)占地面積少。傳統泵站,各種設備、附屬用房平鋪;一體化預制泵站系統集成度高,水泵、格柵均集中于位于地下泵池內,地上僅有一座控制箱。相比傳統泵站,極大的節(jié)約了土地。
(2)建設周期短。傳統污水泵站為鋼砼結構,泵站底板、池壁、頂板分步施工,澆注和養(yǎng)護需要2-3個月工期;一體化預制泵站從勘察、設計、生產再到泵坑挖掘、安裝、測試,所用的時間約為傳統混凝土泵站時間的一半。
(3)對周邊環(huán)境影響小。一體化泵站采用完全地埋式安裝,安裝后不影響周圍環(huán)境與景觀;傳統泵站一般建于地上,容易破壞周邊環(huán)境的整體性。
(4)無人值守。一體化預制泵站具有智能的控制系統,既能人工現場操作,又能通過移動設備遠程監(jiān)控,無需人為值班看守。
基于上述優(yōu)點,一體化預制泵站目前在市政污水工程中得到了較多應用。然而,由于雨水泵站具有流量變化大、瞬時流量大、揚程小的特點,一體化預制泵站在內澇治理中應用較少。
2、一體化預制雨水泵站設計
2.1項目背景
項目位于大連市某區(qū),該區(qū)域周邊為居住小區(qū)、學校和部隊。由于該區(qū)域地勢低洼,周圍排水設施不完善,雨季常有內澇現象發(fā)生,影響附近居民的正常出行,本項目的建設旨在解決該地區(qū)的內澇問題。
2.2泵站規(guī)模的確定
2.2.1雨水流量計算公式及參數確定
2.2.2水量預測
根據地形及區(qū)域排水現狀,確定該區(qū)域匯流面積約17公頃。屋面至小區(qū)雨水管網內的地面集水時間t1取為10min。小區(qū)雨水管至泵站進水管時間,取13min。(長度512m,流速0.7m/s考慮)。綜上,計算匯流時間為23min。經計算,雨水泵站流量為1.5m3/s。
2.3泵站揚程
本泵站出水管接入附近現狀雨水管線,最終排海?,F狀雨水管底標高為2.45m。泵站出水壓力管為一根DN1000球磨鑄鐵管,總長度約940m,流速為1.94m/s,最高點管底標高7.50m。管路沿程水頭損失hL為3.68m。局部水頭損失包含進口1個(ζ=0.5),出口一個(ζ=1.0),90°彎頭5個(ζ=0.80),總的局部水頭損失系數ζ=5.50,另外考慮30%富裕,即取ζ=7.15??偟木植克^損失hf為1.37m。因此,出水管總水頭損失為5.05m。
泵站內最低水位為2.72m。
雨水泵的靜揚程HZ為7.50+1.0-2.72=5.78m;
取富裕水頭為1.0m。
水泵揚程H=HZ+hL+hf+1.0=5.78+3.68+1.37+1.0=11.83m,取為12m。
2.4泵站工藝設計
2.4.1泵站工藝流程
進水→配水井→格柵破碎機→潛水排污泵→出水
2.4.2配水井
目前,單座預制泵站最大設計流量一般為1.37m3/s,而本項目設計流量1.5m3/s,必須采用兩座預制泵站并聯,因此井筒前需設置配水井,一方面保證兩井筒配水均勻,另一方面兼做沉泥井使用,以較少井筒中的泥沙量,從而延長水泵等設備使用壽命。
配水井采用鋼筋混凝土結構,設計尺寸L×B×H=7.7×2.7×4.5m。
2.4.3格柵
由于雨水泵站瞬間流量大,如果采用普通格柵,需設置多個除渣機器,本次設計采用粉碎格柵機,該設備可將水中柵渣粉碎成6~12 mm的顆粒,被粉碎的柵渣與雨水混合后由水泵提升排出,這樣能保證后續(xù)泵不被堵塞,并把長期的維修費用降為最低。
本項目選用粉碎式格柵流量Q=27000m3/h,P=7.5KW。
2.4.4水泵
根據泵站設計流量,選用4臺潛水軸流泵,雨季全開單泵流量為1350m3/h,揚程為12.0m,電機額定功率109kW/臺??紤]雨水泵每年運行次數有限,建議選用國產中質量較好的水泵,在每年雨季之前進行全面維護。
2.4.5進、出水管
泵站進水管為重力管,管徑DN1200;兩座泵站出水總管管徑DN700,流速1.95m/s。單泵出水管管徑DN500。
2.5結構設計
一體化泵站結構簡單,每個井筒只需結構做一個混凝土基礎,基礎直徑Φ5000。本項目基坑采用鋼板樁支護為主,溝槽內明排為主的降水方式,止水支護采用選用15.0米 4#拉森鋼板樁。
2.6電氣設計
一體化泵站設備自帶控制柜,只需對泵站進線電纜進行設計。電纜由箱式變電站引出,穿鋼管直埋敷設至一體化泵站自帶控制箱,每座一體化泵站容量為218KW,電纜采用YJV-0.6/1kV型號電纜。
本項目于2017年5月開工,2017年8月投入使用,歷經18年8月20日特大暴雨,本泵站服務范圍內無內澇積水現象。
結論:
(1)與傳統泵站相比,一體化預制泵站具有占地小、施工周期短、設計施工難度低、系統集成度高等優(yōu)點,可作為排澇泵站,解決城市內澇問題。
(2)一體化預制排澇泵站設計重點是確定泵站水量及揚程。
(3)預制雨水泵站,推薦采用粉碎式格柵除污機。
(4)多井筒并聯泵站設計,應考慮配水的均勻性。
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