淺談武夷新區快速通道地下人行通道雨水泵房設計

李文樸

（廈門市市政院工程設計院有限公司， 福建 廈門 360001）

1 工程概述

武夷新區位于福建省北部，是閩北的地理中心，也是“延平—建甌—建陽—武夷山”南北向增長軸與“邵武—建陽—浦城”東西向增長軸的交匯點。

武夷新區快速通道全長19.8km，本次設計道路起點位于將口鎮以北與規劃四路交叉口處，沿途與規劃五路、將口大道交叉（本道路下穿將口大道），并下穿寧武高速，終點位于武夷山東站南跨崇陽溪橋橋頭。本設計范圍中心線道路長1.63km，道路等級為交通性城市快速路，主車道設計車速80km/h，輔道設計車速40km/h，道路標準紅線寬60m。

本工程在道路樁號K1+465處設置一座地下人行通道，地下人行通道采用鋼筋混凝土結構。

2 地下人行通道排水概述

根據“高水高排，低水低排”的排水原則，通過在地下人行通道進出口臺階平臺處附近設置相應的橫向截水溝，將能夠直接依靠重力流排入市政雨水管道內均納入雨水管道系統內，從而減少地下人行通道雨水提升泵房的匯水面積，減輕泵房的運行負擔。由于本路段雨水檢查井埋設較淺，高程上無法滿足重力流排入需求，因此本將臺階處橫向截水溝雨水引流至泵房集水井內，然后排至雨水泵房，通過水泵提升后排入附近的市政雨水管道。

雨水泵房主要考慮地下人行通道露天雨水、自身清洗水等的集中抽排，其中露天雨水基本來自地下人行通道段。地下人行通道進出口處均會稍高于道路人行道，所以地下人行通道外路面雨水不納入泵站匯水。

3 雨水泵房的設計流量

雨水流量的計算公式為：

Q=ΨqF(L/s)

其中：Ψ——綜合徑流系數；

F——匯水面積，hm2；

q——設計暴雨強度公式，L/（s·hm2）。

暴雨強度公式根據福建省建設廳關于批準發布省工程建設地方標準《福建省城市及部分縣城暴雨強度公式》的通知（文號：閩建科〔2003〕27號）建陽：

式中：P——重現期，a；

t=t1+t2

t1——街坊集水時間，min；

t2——管道內水流時間，min；

3.1 綜合徑流系數Ψ

徑流系數是一定匯水面積內總徑流量與降水量的比值，說明在降水量中有多少水變成了徑流。匯入地面種類不同，應選取不同的徑流系數。匯水面積的綜合徑流系數應按地面種類加權平均計算。

因雨水泵房收集的雨水基本來自地下人行通道段，因此綜合徑流系數采用1.0。

3.2 設計暴雨重現期P

因地下人行通道整體雨水系統較正常路段低，需重點考慮排水的安全性。《室外排水設計規范》規定：雨水管渠設計重現期，應根據匯水地區性質、地形特點和氣候特征等因素確定。重要干道、重要地區或短期積水即能引起較嚴重后果的地區，應采用3年～5年，并應與道路設計協調，經濟條件較好或有特殊要求的地區宜采用規定的上限。特別重要地區可采用10年或以上。

鑒于地下人行通道的安全性及重要性，故適當提高標準，設計暴雨重現期采用10年。

3.3 地面集水時間t1

地面集水時間與地下人行通道的排水溝坡長、坡度及粗糙度等因素相關。地下人行通道的地面集水時間一般取5～10min。實際上，由于地下人行通道地面集水時間一般較短，本工程采用t1=5min。

3.4 匯水面積F

為減少泵房規模，節省投資，雨水泵房只收集地下人行通道中無法重力流排入市政雨水管道的道路路面雨水。對于能夠依靠重力流排入市政雨水管道且所處道路路面高程不低于相應防洪水位要求的路面雨水則通過在各個方向設置橫向截水溝后讓其全部重力流排入市政雨水管道系統而不再納入本次雨水提升泵房的匯水范圍。由于本路段雨水檢查井埋設較淺，高程上無法滿足重力流排入需求，因此本將臺階處橫向截水溝雨水引流至泵房集水井內，然后排至雨水泵房，通過水泵提升后排入附近的市政雨水管道。

綜上所述，本工程匯水面積僅含地下人行通道進出口露天部分匯水，經計算，雨水泵房的匯水面積F=0.05ha。

3.5 設計流量Q

Q=Q1+Q2

Q1——地下人行通道雨水，經計算Q1=25.7L/s。

Q2——清洗水

清洗水按每天沖洗一次計，共2.0m3。按10min將清洗水抽走考慮，Q2=3.34L/s。

雨水泵站流量Q為29.04L/s，故雨水泵房的設計規模采用30 L/s。

4 雨水泵房工藝流程

雨水泵房工藝流程采用以下形式：

圖1 雨水泵房工藝流程圖

5 水泵的選用

《室外排水設計規范》規定：雨水泵房可不設備用泵；立交道路的雨水泵房可視泵房重要性設置備用泵。

本雨水泵房是用于地下人行通道的雨水提升排放，若泵房因故不能工作，將會導致地下人行通道積水，嚴重影響過往行人安全，甚至造成生命財產損失。因此，本次設計考慮設置1臺備用泵，并在非雨季時做好泵房的維護保養工作。

水泵采用1用1備，則泵房的單臺水泵設計流量為30L/s（即108m3/h）。

集水井有效深度取0.6m，則集水井最低工作水位為152.105m，水泵的凈揚程為156.355-152.105=4.25m，估算水泵的局部水頭損失加沿程損失為2m，則水泵的總揚程估算為4.25+2=6.25m。

根據設計流量及估算總揚程，水泵選用WQ系列潛污泵，其性能為Q=30L/s；H=7.5m；N=4.0KW。

共選用2臺該型號水泵，1用1備，則總抽水量為Q總=Q=30（L/s）。

6 集水井

集水井按2臺水泵布置，集水井寬1.5m，長2.0m，集水井有效水深取0.6m，則集水井有效容積為V實=2. 0×1.5×0.6=1.8m3。

在計算雨水集水池內的有效容量時,需要從所有水泵中的最小啟動水位到最大的停止水位進行計算,但要保證集水池有效容量不小于一臺水泵的lmin流量，則V設=108×60/3600=1.8m3。

V實=V設=1.8m3，集水井有效容積滿足設計要求。

圖2 雨水泵房剖面圖

（圖中相對標高±0.00=黃海標高158.555 m）

7 水泵總揚程的核算

根據泵房的平面及剖面設計，泵房進水管管內底標高為154.105 m，集水井最低設計水位152.105m（集水井有效水深0.6m），水泵提升高度為出水壓力管管頂，即156.355m。

泵房的總揚程為H=H1+H2+H3

H1：水泵進出口水頭損失（即沿程和局部水頭損失之和，局部水頭損失按10%沿程水頭損失計算），

H1=1.1×li/1000

式中，l——出水壓力管管長，m；

i——水力坡降，查表可知，1000i =37.7

H1=1.1×6.5×37.7/1000=0.27

H2：雨水泵房集水井最低工作水位與提升高度之間的凈高差H2=156.355-152.105=4.25m

H3：富余水頭，取H3=1.5m

則 H=H1+H2+H3=0.27+4.25+1.5=6.02m＜7.5m.

因此，所選水泵的揚程能滿足設計要求。

8 泵房平面布置

雨水泵房結構與地下人行通道為一體，泵房位于地下人行通道中間，剛好位于道路中央分隔帶下。

由于泵房用地比較緊張，根據業主要求不設置附屬用房，配電部分采用箱變，因此泵房不設置配電室和值班室等。泵站建成后，設備日常的檢修維護和起吊由管理單位統一解決。

圖3 雨水泵房平面圖

9 小結

隨著城市的快速發展，地下人行通道已經成為解決城市交通擁堵的重要措施。但是，近年來我國許多城市都經常發生因排水不及時導致地下人行通道積水的情況，嚴重威脅民眾的生命財產安全。經分析，造成積水的原因主要是：(1)排水設施抵御暴雨能力不足；（2）地下人行通道周邊的排水設施不完善，造成“高水低排”的現象；(3)設備老舊，缺乏維保。

本次設計總結了以往的地下人行通道排水工程實例，并結合雨水泵房的實際運行情況，采用以下對策預防積水的產生：

(1)提高設計標準。如設計暴雨重現期采用10年一遇甚至更高；地面集水時間采用5min。

（2）雨水泵房中設置備用泵。若雨季時工作水泵發生故障，備用泵可以立即投入使用。日常運行時也可以兩臺水泵輪換使用，減少水泵故障的幾率。

（3）“高水高排，低水低排”的排水原則，盡量使通道外部范圍雨水不進去通道排水系統，降低排水風險及管理運營費用。