張 珂

[上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200125]

0 引言

根據(jù)書院鎮(zhèn)規(guī)建辦提供的《東海農(nóng)場(chǎng)片區(qū)積水點(diǎn)情況說明》，本工程范圍內(nèi)每年臺(tái)風(fēng)期間均出現(xiàn)積水現(xiàn)象。2016 年9 月15 日臺(tái)風(fēng)期間，最大積水深度達(dá)到1.0 m以上，亭園新村積水特別嚴(yán)重，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。地區(qū)的雨水管道設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期基本不超過0.5 a，遭遇強(qiáng)降雨時(shí)，部分道路和低洼地區(qū)積水現(xiàn)象嚴(yán)重，系統(tǒng)排水防澇能力較弱，抵御超標(biāo)雨水風(fēng)險(xiǎn)的能力不足。

根據(jù)《臨港地區(qū)綜合區(qū)04PD-0107 單元雨水排水專業(yè)規(guī)劃》，本工程范圍內(nèi)排水體制為雨污分流制，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期采用P=5 a，地面綜合徑流系數(shù)取0.5，雨水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為10.80 m3/s，位于現(xiàn)狀人民塘隨塘河?xùn)|岸，西至隨塘河，東至塘下公路坡腳，北至三三公路以北220 m，南至三三公路以北160 m，用地面積約1 500 m2，雨水經(jīng)泵站提升后，排入人民塘。根據(jù)上海市水務(wù)局和相關(guān)專業(yè)規(guī)劃的規(guī)定，分流制排水系統(tǒng)中應(yīng)在雨水泵站內(nèi)設(shè)置旱流污水截流設(shè)施[1]。本工程旱流污水截流設(shè)施規(guī)模為0.3 萬m3/d，初期雨水調(diào)蓄池規(guī)模為2 536 m3。

雨水泵站鳥瞰效果圖，見圖1。

圖1 雨水泵站鳥瞰效果圖

1 工程現(xiàn)狀

本工程雨水泵站場(chǎng)地現(xiàn)狀為綠地，北側(cè)為林地，南側(cè)為綠地，西側(cè)為現(xiàn)狀人民塘，東側(cè)為塘下公路。新建雨水泵站場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)狀地面標(biāo)高約為4.2～4.6 m，與該場(chǎng)地緊挨的塘下公路路面標(biāo)高約為7.0 m，塘下公路交通比較少。新建雨水泵站西側(cè)為現(xiàn)狀人民塘，人民塘隨塘河現(xiàn)狀河面寬度約20～25 m，河底標(biāo)高約為1.00～1.15 m。河道東側(cè)已經(jīng)過河道整治，西側(cè)區(qū)域河道未經(jīng)過整治，無護(hù)岸，岸坡僅在自然條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)。泵站位置示意圖見圖2。

圖2 雨水泵站位置示意圖

泵站服務(wù)范圍內(nèi)片區(qū)現(xiàn)狀雨水管道不僅管徑偏小、標(biāo)準(zhǔn)偏低，還存在管道流向與雨水排水規(guī)劃不相符的現(xiàn)象，詳見圖3。

圖3 雨水系統(tǒng)現(xiàn)狀圖

根據(jù)《臨港地區(qū)綜合區(qū)04PD-0107 單元雨水排水專業(yè)規(guī)劃》，本工程區(qū)域范圍內(nèi)，雨水匯集于三三公路雨水總管，雨水管徑為φ1 000～φ2 400。雨水泵站設(shè)置于三三公路北側(cè)現(xiàn)狀變電站地塊內(nèi)，雨水經(jīng)泵站排入人民塘，泵站規(guī)劃規(guī)模為10.8 m3/s。雨水系統(tǒng)規(guī)劃圖見圖4。

圖4 雨水系統(tǒng)規(guī)劃圖

2 泵站設(shè)計(jì)

2.1 泵站總平面布置

雨水泵房與污水截流設(shè)施采用合建式，并設(shè)置在初期雨水調(diào)蓄池上部，三者采用上下疊加的方式。結(jié)合雨水泵站選址，雨水泵站需用地面積1 500 m2，泵房主體內(nèi)部凈尺寸約25.05 m×16.20 m。雨水泵站布置為直進(jìn)直出型，保證良好的水力流態(tài)，避免產(chǎn)生紊流。具體為：進(jìn)水總管→進(jìn)水閘門井→雨水格柵→集水池→雨水泵→出水閘門井→出水箱涵→人民塘（現(xiàn)狀）。

泵站通過φ2 400 進(jìn)水管進(jìn)入進(jìn)水閘門井，由進(jìn)水閘門井進(jìn)入泵房集水井，經(jīng)雨水泵提升后，通過雙孔3.0 m×2.0 m～（4～4.5）m×2.0 m出水箱涵，排入人民塘（現(xiàn)狀）。出口流速控制在0.3 m/s。

污水截流泵房與雨水泵房合建，污水截流泵房進(jìn)水由雨水泵房底部設(shè)置寬度為600 mm 的截流溝排入，截流污水通過水泵提升后，通過DN150 污水截流管道，在站內(nèi)與初雨排放管合并，流經(jīng)流量計(jì)井后，排入三三公路市政污水管網(wǎng)。

初期雨水調(diào)蓄池與雨水泵房合建，設(shè)置在雨水泵房下部，調(diào)蓄池進(jìn)水由雨水泵房下部集水池側(cè)壁1 000 mm×1 000 mm 開孔進(jìn)入1 000 mm×1 000 mm調(diào)蓄池進(jìn)水箱涵，然后進(jìn)入調(diào)蓄池前端蓄水池。調(diào)蓄池出水經(jīng)調(diào)蓄池排放泵提升后，通過DN200 污水管，在站內(nèi)與截污管合并，流經(jīng)流量計(jì)井后，排入三三公路市政污水管網(wǎng)。

雨水泵站由進(jìn)水閘門井、主泵房、變配電間等組成。泵站內(nèi)設(shè)置4.0 m寬道路，設(shè)計(jì)路面標(biāo)高為5.0 m，道路轉(zhuǎn)彎半徑不小于6 m。泵站內(nèi)空地均考慮布置綠化，泵站的綠化不應(yīng)小于30%，形成優(yōu)美的環(huán)境與周邊協(xié)調(diào)。泵站圍墻采用鑄鐵柵透綠圍墻。

主泵房水泵上部設(shè)置單梁起重機(jī)，在雨水格柵處設(shè)置封閉式臭氣收集罩，集水池散發(fā)的臭氣收集后，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放。

在泵站內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的變配電間，包括變配電間、監(jiān)控室、值班室、衛(wèi)生間等生產(chǎn)輔助用房。泵站總平面布置圖見圖5。

圖5 泵站總平面布置圖

2.2 泵站工藝設(shè)計(jì)

2.2.1雨水泵房工藝設(shè)計(jì)

雨水泵房與污水截流設(shè)施采用合建式，并設(shè)置在初期雨水調(diào)蓄池上部，三者采用上下疊加的方式。泵房下部為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用沉井施工。雨水泵房、初期雨水調(diào)蓄池、污水截流泵房為合建式泵房，初期雨水調(diào)蓄池設(shè)置雨水泵房下部，泵房下部結(jié)構(gòu)平面內(nèi)凈尺寸為25.15 m×16.3 m，泵房頂標(biāo)高為5.30 m，調(diào)蓄池底標(biāo)高為-10.15 m，泵房主體凈深15.45 m，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，不設(shè)置房間，設(shè)置雨棚。泵房平面圖見圖6，剖面圖見圖7。

圖6 泵房平面圖

圖7 泵房剖面圖

本工程雨水泵站設(shè)計(jì)配泵能力為10.80 m3/s，考慮到拆裝維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定、噪聲等因素，雨水泵采用潛水軸流泵[2]。選用4 臺(tái)潛水軸流泵，水泵工作性能：Q 單=2.7 m3/s，平均揚(yáng)程H=5.37 m，最高揚(yáng)程H=6.94 m，最低揚(yáng)程H=3.70 m，電機(jī)功率P=250 kW。

為保障水泵安全運(yùn)轉(zhuǎn)，在雨水泵房集水井內(nèi)設(shè)置2 套鋼絲繩牽引格柵除污機(jī)，每組渠道寬3 000 mm，柵條間距70 mm，用于阻擋、清除雨水管中危及水泵運(yùn)行的碴塊與垃圾，并設(shè)置一臺(tái)垃圾小車，集水井上部設(shè)置雨棚。

2.2.2初期雨水調(diào)蓄池工藝設(shè)計(jì)

本工程初期雨水調(diào)蓄標(biāo)準(zhǔn)為D=5 mm，F(xiàn)=74.7 hm2，Ψ=0.5，β=1.2。經(jīng)計(jì)算，初期雨水調(diào)蓄量為2 241 m3。由于本工程雨水泵站用地緊張，初期雨水調(diào)蓄池設(shè)置在雨水泵房下部，調(diào)蓄池有效容積V=2 536 m3，滿足本工程服務(wù)范圍內(nèi)初期雨水調(diào)蓄量的要求。

本工程調(diào)蓄池?cái)M采用水泵排空，調(diào)蓄池放空水經(jīng)水泵提升后通過DN200 出水壓力管，排至市政污水管網(wǎng)。出水壓力管流速控制在1.5 m/s，管道受納能力為0.025 m3/s，排放效率η 取0.8，經(jīng)計(jì)算，調(diào)蓄池放空時(shí)間為35.2 h。調(diào)蓄池內(nèi)設(shè)置潛水離心泵3 臺(tái)，兩用一備，水泵工作性能：Q=20 L/s，H=22.5 m，電機(jī)功率11 kW。

由于初期雨水在調(diào)蓄池中停留，將在調(diào)蓄池中沉淀積泥，因此需要對(duì)調(diào)蓄池進(jìn)行不定期的清洗。沖洗方式選擇的恰當(dāng)與否制約著調(diào)蓄池工程建設(shè)后能否正常發(fā)揮工程效益。調(diào)蓄池通常采用的沖洗措施有人工清洗、水射器沖洗、水力沖洗翻斗、連續(xù)溝槽自清沖洗、門式自沖洗系統(tǒng)等。根據(jù)上海已建調(diào)蓄池情況及沖洗設(shè)備實(shí)際運(yùn)行效果，本工程采用門式自動(dòng)水力沖洗系統(tǒng)作為調(diào)蓄池沖洗設(shè)施。設(shè)置3 套沖洗系統(tǒng)，單套門寬2 800 mm，高400 mm，電機(jī)功率0.55 kW。

2.2.3污水截流設(shè)施工藝設(shè)計(jì)

本工程雨水泵站服務(wù)面積為74.7 hm2，系統(tǒng)旱流污水量為0.3 萬m3/d，污水截流規(guī)模為600 m3/d，截流污水接入三三公路DN300 污水管。

污水截流泵房與雨水泵房合建，污水截流泵房內(nèi)設(shè)置潛水離心泵2 臺(tái)，一用一備，水泵工作性能：Q=16 L/s，H=12.0 m，電機(jī)功率4.0 kW。截流污水通過水泵提升后，排入市政污水管網(wǎng)。

2.2.4雨水泵站進(jìn)出水管渠設(shè)計(jì)

泵站通過φ2 400 進(jìn)水管進(jìn)入進(jìn)水閘門井，由進(jìn)水閘門井進(jìn)入泵房集水井，經(jīng)雨水泵提升后，通過雙孔3.0 m×2.0 m～（4～4.5）m×2.0 m出水箱涵，排入人民塘（現(xiàn)狀），出口流速控制在0.3 m/s。

在泵站總平面布置中設(shè)置一根DN1400 回流水管，用于雨水泵站內(nèi)試泵打回籠水。

進(jìn)水閘門井為現(xiàn)澆鋼筋混凝土半圓形水池，內(nèi)徑凈尺寸Φ=6.6 m，與雨水泵房合建。凈深約9 m，底板面標(biāo)高-3.35 m，井凈深約8.65 m，內(nèi)設(shè)兩臺(tái)2 500 mm×2 400 mm 矩形閘門。

為了便于泵房在發(fā)生事故時(shí)斷水檢修和可供泵房打回籠水，并避免回流水排入河道污染水體，在雨水泵站內(nèi)設(shè)置出水閘門井一座，內(nèi)凈尺寸為4.00 m×11.30 m，井凈深約5.30 m，內(nèi)設(shè)置1 臺(tái)3 000 mm×2 000 mm 方形閘門、4 臺(tái)φ1 200 浮箱拍門和1 臺(tái)φ1 400 圓形閘門。

2.2.5除臭設(shè)計(jì)

本工程雨水泵站中的雨水格柵處、泵池、集水井和調(diào)蓄池透氣井等區(qū)域，都是惡臭集中的發(fā)散源。

先對(duì)其污水格柵和出渣口進(jìn)行加罩密封，格柵井進(jìn)行加蓋處理，然后對(duì)格柵罩、泵池、集水井和調(diào)蓄池等內(nèi)部的臭氣，通過排風(fēng)系統(tǒng)將其送入廢氣處理箱中，保證池內(nèi)微負(fù)壓狀態(tài)。同時(shí)，新鮮空氣通過高能離子發(fā)生器激發(fā)產(chǎn)生的高能離子與臭氣在廢氣處理箱內(nèi)進(jìn)行有效的消解反應(yīng)，廢氣分子在高能離子氣體的作用下，被氧離子、羥基、自由基等瞬間、充分撞擊、混合，在納米催化劑的幫助下進(jìn)行著物理和化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)過程包括預(yù)荷電集塵、有害氣體分子的自身分解或轉(zhuǎn)化、氧化分解反應(yīng)、正負(fù)離子作用等。經(jīng)處理后的氣體通過活性炭凈化裝置深度處理后再次進(jìn)入洗滌塔內(nèi)洗滌，處理后的廢氣達(dá)到《惡臭（異味）污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 31/1025—2016）排放標(biāo)準(zhǔn)后，最終通過煙囪達(dá)標(biāo)排放。除臭流程圖詳見圖8。

圖8 除臭系統(tǒng)工藝流程圖

3 效益分析

本項(xiàng)目的建設(shè)是建立完善雨污水排放系統(tǒng)的前提，社會(huì)效益和環(huán)境效益較大，可使安全、資源、環(huán)境三位一體，協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用，優(yōu)化地區(qū)發(fā)展環(huán)境，提高地區(qū)綜合競爭力。本項(xiàng)目建成后，書院鎮(zhèn)排水系統(tǒng)防汛標(biāo)準(zhǔn)提高，抗災(zāi)能力大大加強(qiáng)，在一般情況下可基本消除積水，在超標(biāo)暴雨情況下能迅速退水，使市民能夠安居樂業(yè)，會(huì)展綜合體不受或少受損失。

目前書院鎮(zhèn)雨水泵站已完成施工圖設(shè)計(jì)，即將進(jìn)入施工階段。待泵站建成后可進(jìn)一步探究泵站的實(shí)際運(yùn)行效果，并加以驗(yàn)證。

4 結(jié)語

本工程雨水泵站的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際用地條件，選用合適的合建式緊湊型泵房，運(yùn)行、管理方便，安全可靠。泵站在具備區(qū)域排澇功能的同時(shí)，還具有截流旱流污水、初期雨水的功能。本工程被列為浦東新區(qū)政府積水點(diǎn)改造項(xiàng)目，項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)改善書院鎮(zhèn)人民群眾的交通出行和人居環(huán)境、提高新區(qū)的城市建設(shè)品質(zhì)具有積極意義。同時(shí)，對(duì)同類型泵站的設(shè)計(jì)具有借鑒意義。