市政雨水泵站設計技術要點分析

葛勝GE Sheng

（安徽中匯規劃勘測設計研究院股份有限公司，銅陵244000）

0 引言

在城市建設持續推進的背景下，由于雨水泵站能夠對城市積水問題進行有效處理，滿足城市居民具有的出行需求，故而其逐漸受到社會關注。雨水泵站設計工作與雨水泵站功能性及質量具有直接關系，因此為提高雨水泵站質量，減少洪澇災害對城市產生的影響，提高雨水資源利用效率，必須對市政雨水泵站設計工作形成正確認知，充分掌握其技術要點，并嚴格依照規范要求開展設計工作，該點對城市發展具有積極的促進意義。

1 雨水泵站設計中存在的問題

1.1 工藝設計

從現實角度出發，可發現雨水泵站的前池面積普遍較小，致使水流空間欠佳的問題形成。在雨水進入到前池內部后，其流動速度將持續提高。在此基礎上，若力學條件與標準不符，極有可能導致淤泥或泥沙擁堵的現象形成。此外，在實際工作過程中，若設計人員未對站外管網采取有效的處理措施，極有可能導致雨水季節時出現暴雨爆發的現象。若相關人員未實現對雨水進行迅速收集，必將對前池與泵站抽水質量產生嚴重影響。在未嚴格做好對水文或氣象資料信息的收集工作時，若工作人員盲目開展雨水量計算，極有可能導致計算結果出現誤差，致使設備或機型的選擇科學性降低，進而對雨水泵站后續應用效果產生影響或因對高配置設備進行利用，造成嚴重的資源浪費。通過分析可以發現，雨水泵站涉及的技術手段及專業知識呈現多樣化，例如圍墻、井蓋及電纜線等設備。在實際設計工作中，必須對上述設備性能進行嚴格檢查，確保其與規范要求相匹配。若未對施工現場條件配置實際狀況進行綜合考量，必將對雨水泵站設計施工效果產生直接影響[1]。此外，當前雨水泵站的防腐設計工作存在許多細節問題，例如部分雨水泵站的防腐設計等級與相關標準不符；僅有部分設備存在防腐說明，而與零部件防腐相關的說明數量相對較少。在此基礎上，施工人員進行施工作業的過程中，將無法對可靠依據進行參考，致使工程施工及管理質量降低，在情況嚴重時甚至將導致安全隱患形成。

1.2 泵站常用設備

受到施工設計方面的影響，部分雨水泵站在實際設計工作過程中，未對主要材料及設備種類等方面進行注明。在此基礎上，正式進行施工作業時，施工單位多會從經濟成本的角度出發，以此選擇成本費用相對較低的設備。雖然該行為能夠對工程成本費用進行有效控制，但其對保障設備性能及施工質量極為不利。此外，部分施工單位對設備進行選擇的過程中，未嚴格做好規劃工作，致使設備選擇規范性降低，從而導致采用的設備型號無法滿足雨水泵站建設的基本需求或設備型號及品牌不具備一致性，致使設備后期維護工作難度增加。在未嚴格做好對水泵的選型工作時，其使用性能必將受到嚴重影響，從而致使施工質量降低。

2 雨水泵站設計資料準備

地質勘察資料信息在雨水泵站設計工作中具有重要地位，其能夠為設計工作順利開展提供可靠依據，對提高設計質量具有重要意義。因此正式進行城市雨水泵站設計工作的過程中，必須對雨水泵站施工現場周圍環境進行嚴格勘察，并收集各項資料信息，以此為后續工作奠定基礎。針對雨水泵站而言，其實際測量范圍相對較大，從整體的角度出發，可發現其實際面積約大于雨水泵站的4 倍。因此在實際工作中可選擇對附屬構筑物面積進行利用，以此明確勘測資料信息。工作人員應對地下區域的本站埋設需求進行綜合考量，以此為測量單位提供相應的鉆探深度。

對雨水泵站建設區域進行選擇的過程中，必須對水文條件及周圍河流狀況進行綜合考量。針對泵站與排水管而言，其距離必須符合相關標準，避免雨水泵站在雨季中出現被淹現象。對泵站進水總管標高進行設置的過程中，必須對規范要求進行充分結合，防止雨水出現倒灌現象。正式開展雨水泵站設計工作時，必須對排水量進行科學設計。從現實角度出發，可發現強降雨極有可能導致城市出現嚴重的內澇現象，因此在規劃設計中必須對排水系統給予重視，盡可能提高其整體性能，充分發揮排水系統的功能性，以此減少內澇現象對城市環境產生的影響，進而滿足城市居民具有的出行需求。在城市市政工程建設過程中，必須結合實際狀況，對暴雨重現年限進行重新制定。考慮到不同區域的暴雨重現期具有較大差別，故而必須及時對排水設計規范要求進行更改，以此滿足城市內澇防治工作具有的內在需求。圖1 為雨水泵站剖面圖。在實際工作中，應對以下雨水量影響因素進行綜合考量：①在降雨后應嚴格做好對雨水徑流匯集水量的計算工作，并對區域內的雨水流量進行綜合考量，嚴禁漏算現象發生；②針對城市重要區域而言，應嚴禁其出現積水現象，而人流量相對較少的區域可出現少量及短時間積水；③必須對匯水區域的用地特征進行充分結合，以此防止水池浪費或設備閑置等現象發生；④在雨量變化中，必須對小雨及暴雨進行綜合考量，并科學利用雨水泵站對險情進行處理。

圖1 雨水泵站剖面圖

3 雨水泵站設計技術要點

3.1 進水條件與水位設計

在開展雨水泵站進水管標高的設置工作時，不僅應對內澇排除效果進行綜合考量，而且還要對泵站調控功能給予重視，確保該項功能能夠充分體現。在此基礎上，雨水泵站建設整體效益將實現最大化。在通常情況下，雨水泵站的最低水位多是處在水管底部區域，而在水位設計工作中，為防止泵站太深導致施工難度提高，可選擇適當增加水管底部高度，以此滿足大流量雨水泵站設計工作存在的需求，確保以泵站流量為基礎的來水管渠水位與最低水位能夠保持齊平。對雨水泵站最高設計水位進行確定時，為提高排水系統運行質量，應盡可能將其控制在低于來水管渠內頂0.2 米至0.3 米的范圍內。以此為基礎，在水位持續上升，直至來水區域的情況下，雨水泵站將進入到全面運轉狀態，且匯水排水系統將進行同步運作，充分發揮市政工程排水系統具備的核心價值。此外，針對水泵前池進水而言，應盡可能將其確定為正向進水，若存在相應的條件限制，應對側向進水或分流設施進行設置，以此創設良好的進水條件，進而為水泵工作效率提供保障。圖2 為雨水泵站施工工藝圖。

圖2 雨水泵站施工工藝

3.2 泵站起重

起重設備在雨水泵站建設中具有重要地位，因此正式進行雨水泵站設計工作的過程中，必須結合規范要求對起重設備進行科學選擇。為實現上述目標，在選擇起重設備的過程中，必須對雨水泵站設備重量及實際體積進行綜合考量。在實際設計中，若發現雨水泵站屬于大中型泵站，應避免對電動雙軌橋式吊車進行利用。在泵站實際重量相對較大的情況下，對起重設備進行選擇時，應盡可能選擇總重吊車，以此為整體施工提供保障。

4 工藝流程

雖然我國市政工程雨水泵站建設具有較強的靈活性，但其在通常情況下，多為以下形式：在雨水流入到雨水干管內部后，其將進入到格柵間，并流入進水管內部，注入雨水調節池，匯聚在雨水泵站。在完成相應的壓力測試工作后，水泵將排出雨水，促使其通過緩沖池流出。正式將雨水排入河道前，為防止對河床產生不良影響，工作人員多會進行拍門，并在該項工作結束后，將其排入河中。通過調查可以發現，雨水泵站的泵房與旁通管進行連接，能夠為試車提供相應的循環用水。部分城市選擇對雨水進行匯集，并通過雨水為河道補充相應的徑流，例如我國天津市。由此可見，雨水泵站不僅能夠有效防止城市出現內澇現象，而且還具備濕地處理及河道排空等功能，因此必須對其給予重視。此外，在雨水進入到調節池內部的過程中，必須對進水方向給予重視，確保其與閘門相互垂直。在集水池內部排空后，開展清掏作業的過程中必須及時關閉閘門。在區域降雨量相對較為豐富的情況下，應對進水閘門井進行科學利用。部分城市的降雨分布規律具有較強的清晰性，在雨季與旱季時可以對設施操作流程進行簡化，因此其不需要對閘門井進行設置，僅需要在旱季對雨水泵站進行全面檢修，并開展相應的泵室清理工作。

5 設備選型

5.1 格柵

格柵在雨水泵站中具有重要地位，其能夠對雨水中存在的雜質進行有效攔截。在通常情況下，城鎮雨水泵站多是對機械格柵進行利用，并通過人工清掏或機械清掏的方式對雜質進行處理。針對雨水泵站吸水池而言，通過對水泵吸水條件及集水池有效容積等方面進行綜合考量，可發現其必須能夠對水泵30s 流量進行容納。在實際設計中，應結合相關標準對集水池不同級別的水位進行確定，以此為其后續使用提供保障。雨水泵站集水池容積不需要具備相應的調節作用，僅需要對基本的吸水條件進行滿足。對集水池容積進行計算的過程中，應將最大一臺水泵流量作為重要參考依據，以此提高計算結果精準性及參考價值。此外，在開展集水池的設計工作時，必須對污泥狀況進行綜合考量，充分明確城市的實際污泥流量，并進行相應的數據驗證工作，確保雨季的實際排污水平與設計標準相匹配。格柵能夠對生活污水、雨水及廢水中存在的雜質或漂浮物進行有效攔截，對水質進行有效凈化，并為水泵提供保障，因此必須對格柵的重要性形成正確認知，并對其進行科學設計。通過調查可以發現，大中型雨水及河流泵站的格柵寬度相對較大，因此為全面提高清污效果，應結合相關標準將格柵科學分為窄跨，并對多臺固定式清污機進行科學利用。對柵條斷面進行確定時，必須對格柵前后水位差及跨度等方面進行充分結合，以此提高斷面科學性。在通常情況下，應將柵條寬度確定為15mm，并對其強度進行全面分析，確保與埋深較大的泵站強度要求相匹配。

5.2 泵站選型

對雨水泵站進行選擇的過程中，必須對多方面因素進行綜合考量，確保泵站雨量及性質等方面均符合標準，并結合水泵實際設計數量對單臺雨水泵規格進行明確。應對泵站進出水位進行全面分析，充分明確管道水頭損失，并結合上述信息對水泵設計方案進行制定[2]。針對水位而言，應確保其處在低位與高位揚程之間，且能夠以高效率區范圍為基礎運行。應確保在多臺組合運行及單臺運行的情況下，雨水泵站均具有良好的運行效率，且運行狀況具有較強的可靠性及穩定性，以此避免對其功能性產生影響。在完成水泵特征參數的確定工作后，應充分結合水質、提升高度及水量等多項信息對水泵進行選擇，確保選擇的水泵能耗相對較低，具有良好的質量，且對提高檢修工作便捷性具有重要作用。在通常情況下，對排水泵進行選擇時，施工單位多會采用潛水泵、離心泵或混流泵等。針對市政雨水泵站設計工作而言，由于其具備揚程小及流量大等特征，故而軸流泵在此類雨水泵站設計工作中具有良好的應用價值。此外，立式軸流泵對占地面積的要求相對較低，且能夠顯著提高后期檢修及管理工作的便捷性，因此在選擇排水泵的過程中，應對其給予重視。針對直聯式污水泵而言，其主要特征是具有大通道葉輪，此類污水泵不僅運行效率較高，而且動能較大。直聯式結構泵的結構具有較強的緊湊性，安裝難度較低，且運行狀況良好，機械傳動的實際損耗水平較低。從現實角度出發，可發現泵的軸封安裝方式是雙道機械密封串聯安裝，其密封具有較強的可靠性，且材質為不銹鋼，能夠為水泵的運行狀況提供保障，減少更換頻次。通過對立式結構進行利用，工作人員不需要拆除泵體，即可開展對泵的檢修工作，該點對提高泵的維修效率具有重要意義。

對規模相對較小的泵房下部結構進行設計時，可對圓形結構進行利用，以此提高沉井法施工便捷性，而對規模相對較大的泵房進行設計時，可選擇對方形結構進行利用。在通常情況下，雨水泵房多會對自灌式泵房進行利用，而安裝潛污泵時，可帶自耦裝置，以此提高后續安裝及檢修工作便捷性。

對泵房尺寸及布置進行確定的過程中，必須對規范要求進行綜合考量，滿足水泵與機組及水泵與墻壁具有的凈距需求，以此為后續安裝及檢修奠定基礎。在設計工作中，應在水泵間對平臺進行設計與搭設。對平臺每層高度進行確定時，必須充分結合電氣設備、安裝及起吊裝置等多項因素。為有效減少泵房實際高度，可選擇將活動欄桿設置在相應的平臺邊緣。在選擇泵房起重設備的過程中，必須對調運最重部件進行充分結合。若發現實際起重量小于1t，應對手動葫蘆進行利用；若發現起重量處在1t 至2t 的范圍內，應對電動葫蘆進行利用；若發現實際起重量超過2t，應對雙梁或單梁電動起重機進行利用[3]。

6 泵站運行設計

雨水泵站的控制系統多是對PLC 邏輯控制進行利用，其能夠全面聯鎖與聯動控制設備關聯系統及自動控制系統。針對泵站控制系統而言，其主要包括兩種形式，分別是自動及手動運行模式。在實際工作中，泵站控制系統必須對泵組狀態進行充分結合，以此對泵組形式及數量進行明確，結合格柵前后液差對輸送機進行自動化啟用，動態化監測機械設備與泵組的實際運行狀況，及時處理其存在的突發性狀況。以手動模式為基礎的泵站控制系統在開展調試與檢修工作時，可對控制柜進行利用，以此完成相應操作。從現實角度出發，可發現雨水泵站運行狀況及水位高低與水泵機組選擇數量具有直接關系，在水位超出或低于相關標準的情況下，系統將進行自動預警。在實際設計中，應對系統進行科學設計，確保其能夠在特定條件下對水閘開啟高度進行自動調節或直接對水泵進行關閉。對移動式格柵清污控制方式進行設計時，必須嚴格依照相關標準，充分結合格柵前后液位差值，對系統格柵清污設備運行進行合理調節，并定期對清污機進行開啟。

7 結束語

綜上所述，雨水泵站設計工作在城市市政工程建設中具有重要地位。因此為充分發揮雨水泵站的功能性，防止城市出現內澇現象，必須嚴格做好對雨水泵站的設計工作，充分掌握各項技術要點，進而提高設計質量。