淺析城市排水泵站在防汛中的作用

摘 要：城市雨水排水泵站是給排水工程的重要組成部分，是給水排水系統正常運行的水利樞紐，在城市日常運行中起到了至關重要的作用，和人們的日常生活息息相關。雨水泵站在城市的防洪排澇中的作用異常重要，它是保證城市在汛期降雨時道路暢通，保證市民以及各行各業正常的生產，生活的重要的城市基礎設施。正是這些泵站夜以繼日的工作，才為城市污水的順利排放，雨季安全渡汛提供了可靠的保障。加強城市排水系統的運行管理，確保其運行安全，對于改善城鎮環境，提升城鎮品位，方便居民出行和生活，有著非常重要意義。近年來隨著氣候變化，本市汛期頻繁出現局地短時強降雨，原有的雨水排除系統負荷大大增加，造成部分地區特別是下凹式立交橋區產生積水，少部分立交橋區發生短時積水現象也給首都北京帶來了不少麻煩，橋下路段淹了，路堵了，車泡了等等問題影響了城市的正常運行。面對日益加速的城市發展和城鎮居民生活水平的提高，本課題在新的時代背景下進行關于城市排水泵站防汛排澇功能的發揮，及對配套系統要求的淺析，以首都北京的雨水排水泵站為例，解析各種雨水泵站的防汛措施的意義、現狀、利弊以及未來發展的方向。

關鍵詞：城市防汛；排水泵站；排水系統

引言

雨水泵站是城市排水系統中的重要基礎設施，在每年雨季和汛期中承擔著城市防洪排澇的重大責任。為保證城市的安全運行，為保證城市居民的正常生活起著重要的保障作用。而北京城區的雨水泵站作為排水系統的重要基礎設施，更突顯了在為首都服務，為國際大都市服務，為中央服務，為全體市民服務的重大政治責任和無以替代的社會功能。近10年歷史上多次發生嚴重的洪澇災害，由于極端天氣所形成的強降雨遠遠超過現有排水工程的設計標準，一些路段瞬時滯水，短時造成交通中斷，影響城市正常運轉。綜合分析積水原因，從排水泵站的角度分析，主要是暴雨強度和瞬時雨量大，超出泵站設計能力。北京作為全國的政治、經濟和文化中心，立交橋積水的頻繁發生，直接影響首都的形象，與北京建設世界城市目標和城市發展規劃還有很大差距。因此，如何提高城市排水泵站排澇能力，同時保障排水泵站汛期自身的安全運行，是目前急需解決的課題。

北京市政排水事業隨著首都城市的飛速發展，近30年來發生了巨大的變化，城市道路的建設，尤其是環路的建設，由市中心向外依次有二環、三環、四環、五環、六環，形成了北京市道路網絡，在這些環路上及其聯絡線上，有著下凹式鐵路立交及道路立交，同時建造了雨水排放泵站，用以排放降雨時匯集在橋區低洼區域的雨水。目前北京市有雨水泵站80多座。全市四環以內的下凹式立交橋有42座，另外還有大量拉槽式道路和地下通道，成為雨天道路交通的節點，一旦遭遇暴雨造成立交橋橋區積水斷路，將導致整條環路斷路，交通癱瘓，對城市交通正常運行影響巨大。

近年來，北京地區極端降雨天氣經常發生，（每小時降雨超過70毫米）嚴重威脅著城市運行安全。2004年“7·10”城區暴雨，蓮花橋積水2m，城西地區交通癱瘓；2007年“8·1”和“8·6”北三環安華橋下2次發生積水[1]。2012年7月21日遭遇了進入主汛期以來首場暴雨襲擊，暴雨時間長、強度大，為60年來最大。北京廣渠門橋下積水達2.5米。正是由于極端天氣所形成的強降雨遠遠超過現有排水工程的設計標準，一些路段瞬時滯水，短時造成交通中斷，在暴雨造成立交橋橋區嚴重積水的同時，如果積水水位超出泵站承受范圍，泵站的配電設備可能會遭到損壞。2012年7月21日的暴雨，導致了多座排水泵站格柵間、配電室進水，由于泵站配備了電源和備用機組，一旦積水沒過了泵站本身的設施，電力設備可能被淹。造成嚴重的電氣事故。

綜合分析積水原因，從排水泵站的角度分析，主要是暴雨強度和瞬時雨量大，超出泵站設計能力，影響城市正常運轉。北京做為全國的政治、經濟和文化的中心，立交橋積水的頻繁發生，直接影響首都的形象，與北京建設世界城市目標和城市發展規劃還有很大差距。因此，如何提高城市排水泵站排澇能力，同時保障排水泵站汛期自身的安全運行，是目前急需解決的課題。

1 城市雨水泵站升級改造

目前，現有的80多座雨水排水泵站提級改造，提高泵站的設計重現期，也就是提高排水泵站的抽升能力[2]，達到排水泵站在較強降雨時的排水能力，以減低城市道路立交橋橋區的積水情況。

在現有的情況下，將排水泵站設計重現期提高到5年，以應對5年一遇的降雨。同時在排水泵站周邊修建雨水調蓄池，其調蓄能力為5年一遇的標準。排水泵站提級改造及雨水調蓄池的修建，汛期降雨時調蓄池與排水泵站同時運行，達到滿足P=10年的設計標準和運行排水能力。提高城市道路立交橋橋區的排澇能力。

1.1 雨水泵站改造方案（蓮花橋雨水泵站為例）

蓮花橋雨水泵站建于1994年，位于西三環蓮花橋東南角，占地面積約1286.4平方米，設計重現期為2年，設計抽升能力為2.5m3/s。泵站設置潛水泵4臺。由于2004年“7·10”的強降雨，造成了西三環蓮花橋橋區嚴重積水斷路，因此，對蓮花橋泵站內部設備設施進行了提級改造。提級改造后，泵站的抽升能力由2.5m3/s提高到4.1m3/s，重現期達到了5年的標準。目前，經過對蓮花池雨水泵站現況綜合分析，目前泵站設計參數能力已經達到重現期5年的標準，因此，泵站內的設備設施不再進行提級改造。

1.2 新建調蓄池方案

為提高蓮花橋橋區整體綜合排水能力，配合泵站對降雨高峰進行消峰調蓄，新建了4座調蓄池，調蓄池的總容積為11000m3，設計重現期5年。調蓄池是一種雨水收集設施，它的外形特征是占地面積大，容積大。一般建于城市的廣場或綠地的下方。它的主要作用是把雨水徑流的高峰流量暫時存于池內，待最大流量峰值下降后，再將雨水從池內慢慢排出。從而實現降雨時避開雨水洪峰，提高排水區域的排水保障能力，并起到排除雨水的調度作用。同時調蓄池還具有收集初期雨水，避免下游承受水體被污染，以及實現雨水循環利用的功能和作用。調蓄池主要有初期雨水池和調蓄池，如圖1所示。

圖1 雨水泵站抽升與調蓄池蓄水聯動流程示意圖

雨水首先進入初期雨水池，當初期雨水池的蓄水量超過設計最大容積量時，雨水通過堰口經管道進入泵站。泵站啟動水泵進行雨水抽升，當遇到大到暴雨量級降水的時候，泵站來水量超過泵站設計抽升能力時，雨水通過泵站前端的配水井內的閘門或堰口經管道進入調蓄池。調蓄池將雨水徑流的高峰流量暫時存于池內。待最大流量峰值下降后，再將雨水從調蓄池內排出。目前，北京市80多座雨水泵站中，2013年已經對20座重點積滯水地區的泵站進行了提級改造，2014年對第二批泵站進行提級改造，例如蓮花橋排水泵站、五路居排水泵站、廣渠門排水泵站等，其中包括新建排水泵站，如成壽寺排水泵站、雙營排水泵站等，每座泵站新建了橋區雨水調蓄池，使總體排水能力達到10年一遇的標準。

2 雨水泵站自身安全運行方案

2012年7月21日至22日8時左右，中國大部分地區遭遇暴雨，其中北京及其周邊地區遭遇61年來最強暴雨及洪澇災害，北京市城區降雨量達到了215毫米[3]。從21日晚7時至9時，瞬間強降雨，超出泵站設計抽升能力，多座泵站發生內澇情況，由于泵站內配有高低壓設備和發電機組，一旦積水沒過了泵站本身的設施，電力設備可能被淹，將會造成嚴重電氣事故，泵站必須切斷電源，泵站無法正常運行抽升，造成橋區嚴重積水情況。這也是北京市自建有泵站以來第一次發生這樣的情況，也反映出近年來北京市夏季汛期不斷出現極端天氣所造成的嚴重后果。通過這次降雨反映出的問題，對排水泵站自身安全運行提出了更高的要求，結合排水泵站的現況，采取了一系列預防措施，具體有以下各方面。

2.1 預防泵站配電室內進入雨水

為預防雨水流入配電室內，對泵站內的電纜溝、電纜井進入配電室的穿墻管，都采用有效防水材料進行封堵，并在電纜井和發電機進線電纜井上，用止水沙袋進行封蓋，預防雨水流入淹泡配電室造成泵站停電運行。

2.2 預防泵站機房和格柵間內上水造成設備無法運行

泵站機房和進水格柵間內，都安裝有各種設備的各類電氣控制箱，如遇有強降雨，造成機房和格柵間進水，勢必會造成電氣設備損壞，設備無法正常運行，因此將泵站機房和格柵間內的所有電氣控制箱上移至地面以上1米，并且對機械格柵電機設置獨立電源控制，必要時切斷電源，不影響泵站水泵抽升的正常運行。

2.3 預防泵站外部雨水進入泵站造成設備無法運行

泵站高、低壓配電室和機房是泵站的主要設施，為預防雨水從泵站外部流入泵站內，在泵站的高、低壓配電室、機房重要設施入口處碼放止水沙袋并加高封堵沙袋的高度，泵站門口處也應碼放沙袋，圍墻護欄四周要定期進行巡視檢查，并進行必要的填埋封堵，預防雨水流入泵站，造成設備設施損壞，保障泵站的正常安全運行。

通過上述應急措施的安排與實施，近兩年來，在汛期中泵站未發生自身內澇導致的泵站不能正常運行的情況。

3 結束語

隨著北京市城市建設的不斷發展，城市道路交通對市政排水泵站要求越來越高，如何保證城市排水泵站安全可靠運行，提高排水泵站的排水能力，保證城市道路交通暢通，為北京市市民出行創造良好的條件。城市防汛排澇是個系統工程，在城市運行中發揮著舉足輕重的作用，應在充分考慮蓄、排的基礎上，開展高標準的排澇系統規劃，系統性的排水設施建設，不斷提高城市運行的防洪排澇的整體能力。

參考文獻

[1]馬豐斌.北京城市防汛排水系統問題與對策[J].北京水務，2009（5）：6-8.

[2]臧敏.論北京城市防洪排澇能力建設[J].北京水務，2012（4）：1-3.

[3]王振宇.對北京市城區防汛市政排水管理的思考[J].中國防汛抗旱，2009（3）：42-44.