襄陽市龐二雨水泵站工藝設計過程討論

張 建 　 江 平

(武漢市政工程設計研究院有限責任公司,湖北 武漢　430015)

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襄陽市龐二雨水泵站工藝設計過程討論

張 建 江 平

(武漢市政工程設計研究院有限責任公司,湖北 武漢430015)

論述了襄陽市龐二雨水泵站項目實施的必要性，從泵站選址、水泵選型、水泵揚程、雨水量設計標準等方面，闡述了雨水泵站的設計要點，并提出了泵站的防倒流措施，有助于解決該區域的排水問題。

雨水泵站，水泵，揚程，管道

1　工程概況

隨著全球氣候的變化，全國各地短時強暴雨現象越來越嚴重，城市排水壓力越來越大，因此城市發展建設過程中，排水設施的建設顯得尤為重要。

龐公片區空間開敞，濱江景觀優美，是襄城區自身發展的重點區域。為解決龐公片區的排水問題、保護生態環境、提升城市形象與環境品質，在龐公片區設置了7座排水泵站，其中龐二泵站的服務面積最大，其建成能夠解決龐公片區約一半區域的雨水排放問題，建設意義重大。

2　項目實施的必要性

1)解決工程區域內漬水問題的需要。

導致工程區域內漬水問題的主要原因為區域內的排水系統能力不足。

一方面，工程區域內現有管網建設不完善。喬營泵站、新峴山、龐二服務區部分位于舊城區，排水管網建成較早，管道斷面較小，排澇標準低；現狀管涵淤積較嚴重，導致管涵實際過水能力低于原有設計能力。

另一方面，泵站現狀排澇標準偏低。龐公片區外排泵站抽排能力嚴重不足，雨水無法快速排除。

2)為服務區內雨污分流創造條件。

工程區域內現狀排水體制大多為截流式雨污合流制，部分未經處理的污水隨雨水直接排入漢江，對入江口水域造成一定程度的污染，并破壞了沿江水體景觀，對城市形象造成了影響。本工程實施后可以為服務區內雨污分流創造條件。

3)城市經濟和社會發展的需要。

龐公片區空間開敞，濱江景觀優美，是襄城區自身發展的重點區域，實施龐二泵站工程后，可避免地區漬水問題的發生，保護生態環境，提升城市形象與環境品質，優化地區投資環境，促進地區經濟發展，具有顯著的經濟和社會效益。

3　工藝設計

3.1泵站服務范圍

龐二泵站服務范圍是以襄陽龐公片區江華路、鐵路線、漢江圍合的區域，服務面積556 hm2。設計抽排能力34.6 m3/s。

3.2泵站站址

泵站位于內環路與濱江路交叉口西南側，占地面積14.6 畝。

3.3泵站工藝流程

泵站工藝流程見圖1。

3.4泵站雨水量設計標準

雨水流量計算采用老河口暴雨強度公式：

Q=ψ×q×F。

其中，ψ為綜合徑流系數，取0.6;q為設計暴雨強度,L/(s·hm2);F為匯水面積，hm2;P為設計重現期，為3年;t1，t2分別為地面積流時間、管內流行時間。

3.5水泵選型

龐二泵站規模34.6 m3/s，水泵的總數量按9臺～11臺計算，則單泵設計流量為Q=3.15 m3/s～3.85 m3/s，測算水泵的揚程范圍在5 m～11 m之間。根據本泵站的流量、揚程范圍及特性，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，比轉速較高，一般大于500；二是潛水混流泵，比轉速一般為250～500。這兩種泵型只是在水力模型上有所不同，水泵結構基本相同，兩種泵型比較見表1。

表1　泵型選用比較表

根據表1分析，經綜合比較，擬選用潛水軸流泵。

3.6水泵數量的確定

根據泵站規模宜采用臺數為9臺～11臺，具體臺數確定應考慮的主要因素有：

1)運行靈活，能夠適應降雨時，服務區水量的變化。采用臺數相對較多、流量相對較小的水泵，更能適應服務區雨水量的變化，以避免水泵的頻繁開啟、節省泵站的日常運行費用。

2)采用過多數量的水泵將使設備投資增加，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，應盡量減少水泵的數量。

因此，綜合確定合理的水泵臺數、平衡泵站造價與日常運行費用之間的關系，在泵站設計中顯得至關重要，應根據投資省、運行費用低、運行安全可靠性高等方面綜合考慮。本工程對雨水水泵數量分別為9臺、10臺及11臺布置了三個方案，三個方案進行了技術經濟比較，比較參數見表2。

綜合幾家水泵廠家提供的性能曲線，本設計擬采用10臺水泵，單臺水泵的設計流量為Q=3.46 m3/s。

3.7水泵揚程的確定

1)工況點揚程。根據GB 50265—2010泵站設計規范，按照漢江十年一遇洪水位64.760 m計算，出水堰為淹沒堰，流量Q=34.6 m3/s，堰上水頭1.83 m，出水池平均運行水位=63.000 m+1.83 m=64.83 m。

設計凈揚程：H凈=64.83(出水池平均運行水位)-59.60(泵站設計水位)=5.23 m；則H=1.648+5.23=6.878 m，取6.9 m。運行工況點：Q=3.46 m3/s，H=6.9 m。

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

a.最高揚程在出水池最高運行水位。水池的最高運行水位為漢江的堤防設計水位66.47 m，泵站水位按前池最低運行水位57.60 m考慮。

H凈=66.47 m-57.60 m=8.87 m。

相應的水泵揚程為：H=H凈+H損=8.87+1.181=10.05 m，取10.1 m。

b.最高揚程在壓力管道最高點時。壓力管道駝峰處(穿防洪墻處，黃海高程)的管內頂高程為68.000 m，由于水泵在啟動時水流必須翻過此駝峰后才能形成虹吸，水泵預排運行水位為59.10 m，故應確定水泵啟動時的揚程。

H凈=68.000 m-59.10 m=8.9 m。

相應的水泵揚程為：H=H凈+H損=8.9+0.99=9.9 m。

綜合最高揚程分別在壓力管道最高點(駝峰處)和出水池最高運行水位時兩種工況分析，最高揚程在壓力管道最高點(駝峰處)時，工況更不利，故最高工作揚程取值10.7 m。

3)最低揚程。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，前池的設計水位為59.60 m。

H凈=63.161 m-59.60 m=3.561 m。

相應的水泵揚程為：H=H凈+H損=3.561+1.932=5.5 m。

3.8泵站工藝平面布置

泵房長度76.785 m，寬度48.1 m。泵房分為進水閘室、進水間、格柵間、前池、水泵間，見圖2。

4　泵站防倒流措施

為了防止水泵停止運轉時，漢江水流倒灌，在壓力管出口設置拍門；泵站的10根出水壓力管道均需從防洪設計水位以上穿過，在壓力管道的駝峰處設置真空破壞閥，壓力平衡式真空破壞閥規格為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)當機組開啟時，迅速排除管道中大量集聚空氣，以提高機組及管道的工作效率；2)在水泵正常運行時形成真空并保持壓力管駝峰處的負壓，形成虹吸，節省運行能耗；3)當機組停止運轉時，排氣閥自動打開，空氣吸入，破壞虹吸，避免江水倒灌，確保安全。為了保護真空破壞閥的安全，在其上設置專用的真空破壞閥室。

5　結語

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

[1]周健,張愛玲,舒福蓀,等.全地下式雨水泵站的設計[J].中國給水排水,2006(14):36-38.

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

[3]胡龍.地下式雨水泵站設計中應注意的問題[J].中國市政工程,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，注冊公用設備工程師(給水排水)

TU991.114

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