雨水一體化泵站方案詳細流程（一體化污水泵站設備的用途）
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添加時間：2022-11-21 瀏覽次數:5335
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一、泵站概況
雨水泵站是為北京奧林匹克公園中心區(qū)下沉花園區(qū)域(北二路南至中一路)的雨水提升排放設置的，服務面積約5h㎡。經過與市政和規(guī)劃部門協(xié)商，雨水泵站設在下沉花園北端(北二路南側)人口大坡道下的2綜合泵站內，與北區(qū)污水泵房、雨洪利用泵房、熱力機房、變電站機房合建。綜合泵站總面積為2936㎡，其中雨水泵站面積385㎡。
下沉花園超雨洪利用標準的雨水，通過地面雨水口、排水溝等匯集進入自南向北通長的蓄洪排水涵，排至雨水泵站，經泵提升后的壓力雨水經出水井泄壓后，排至北二路市政雨水暗渠(下游斷面尺寸3 m×1.8m)。
二、雨水泵站土建設計、主要設備及布置
雨水泵站土建設計需滿足相關規(guī)范要求，考慮設備運行、管理、維修方便。
水泵房外門尺寸需滿足水泵等設備運輸要求，設為2.4m×2.4(高)m。因運輸廢渣需采用叉車以及更換設備等需要，格柵間外門設置了3m×3(高)m的卷簾門。
因雨水泵站設在進人下沉廣場的大坡道下，頂板高度受控于坡道地面的標高，泵站層高最高處為6.25m，最低處為5.6m。
水池頂板及泵房、格柵間頂板等結構承重均考慮設備搬運的荷載。
三、設計流量
雨洪利用收水設施按5年一遇日降雨量設計。根據下沉花園設計標準，雨水泵站設計流量按重現(xiàn)期50年取值。根據上述標準，按暴雨強度公式，50年一遇暴雨時的綜合徑流系數0.8(取值參照文獻，并根據調整后下墊面情況取整)，經排水管渠水力計算確定外排雨水系統(tǒng)的雨水管、渠尺寸及坡度，以及總的設計流量。
考慮到本工程外排雨水設計標準高，需要校核正常雨季時雨水泵站的運行參數及管渠的實際流速。我們按暴雨強度公式，分別計算出3a、5a、10a、20a的5min暴雨強度。5a及以下重現(xiàn)期的徑流系數根據《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術規(guī)范》(G B 50400-2 006)取值；10a及以上重現(xiàn)期的徑流系數，以50a、5a徑流系數為基準，按內插法取值。
四、雨水排放流程和高程
(1)泵站內雨水排放流程：進水管一進水井一格柵井一集水池一雨水泵一壓力出水管一拍門(1k回)一出水井(泄壓)一市政雨水管渠。
(2)各部分高程：下沉花園匯水區(qū)域最低室外地面35.4m；泵站地面36.7m(高于北區(qū)室外地面0.3m，高于南區(qū)室外地面1.3m)；泵站DN1800進水管內底29.2m；集水池池底27.8m／(池深8.9m)；泵站DN1800總出水管內底39.6m；市政預留管渠內底39.354m。
五、水泵選型和配置
由于下沉花園外排雨量設計標準高，而大部分時期雨量相對較小，小雨時與雨洪利用系統(tǒng)配合更減少了外排水量。如采用大流量泵，要求調節(jié)容積相應大，自動控制時雨水會較長時間積存而導致污染增加，以至會影響下次暴雨時的集水容積。旱季需排除積水時，水泵過大也很難做到低水位啟泵。因此采用了4臺水泵，單臺設計流量0.675m／s，總流量2.7m／s。
4臺水泵全部運行時揚程不小于11.9m，其中水位高差10.4m，進、出水管，格柵，拍門等設施水頭損失合計1m，出水水頭0.5m。
目前我國排水泵站常用的水泵為立式軸流泵和離心式潛水泵。本工程所需泵揚程較高，不適宜選用流量大揚程低的軸流泵。考慮泵站位于下沉花園入口大坡道下的綜合泵站內，其面積和高度均受限制，選用了機電一體、結構緊湊的離心式潛水泵。
六、備用泵的設置
雨水泵站內設置了2臺與主泵相同的備用泵，主要是考慮以下原因：
(1)下沉花園的四周開口面大，雖采取了加高入口等措施，暴雨時仍存在“客水流入”、雨水量大于設計流量的可能。
(2)當下游市政管渠滿流，使泵站出水井水位增高時，水泵實際流量可能減小而不滿足要求。
因此，這2臺備用泵已經不僅是一般考慮水泵故障和檢修時的備用泵，當雨水泵排水能力不夠(水量超標或主泵不能正常工作)時，水池液位升高，達到備用泵啟泵高度時將啟動備用泵排水。
考慮到備用泵不經常使用，為設備維護方便和保養(yǎng)，設在泵池內的備用泵位置高于池底3.7m，非特殊情況下不會浸沒在水中，為干式保養(yǎng)。
七、泵站其他設施和構筑物
為節(jié)省面積，采用合建式泵站，將進水井、格柵間、集水池合建為一個整體構筑物。
進水井分為兩格，根據設計流量的70%設置了直徑1400mm的圓形閘門及手動和電動兩用啟閉機2套。當格柵、清渣設備需維修時，或水位超高有淹沒泵站危險時，可暫時關閉一套或兩套進水閥。
與進水井配套設置了2臺寬度為2m的75度回轉式機械格柵，按設計水位，格柵計算高度為2.5m，考慮安裝，采用了1.5m格柵兩段?？紤]水泵葉輪對通過污物粒徑的限制和格柵阻力，并盡量減少排入市政管道的固體量，柵條間距設為40 m m。
格柵選型可采用自清潔式格柵粉碎一體機，將格柵攔截的柵渣經粉碎機破碎成尺寸小于10mm的顆粒，就地排放；也可采用柵渣粉碎、清洗、輸送壓榨一體機的方案。但考慮粉碎后的碎渣排至雨水管道會對最終的受納水體產生污染，違背了奧運工程的“三大理念”。若將碎渣排至污水管道，則由于雨季時排污量增加，可能危及下沉區(qū)域污水的排出，因此選用了后者。
柵渣的清除、清洗及壓榨由機械連續(xù)完成，柵渣經過粉碎、清洗后，溶于水的污物就地排放，固體經壓榨處理后的廢棄物不但體積縮小便于存放及輸送，而且散發(fā)的臭味也大大減少，對周圍環(huán)境影響較小。由于泵站位于公眾活動區(qū)域，柵渣運輸只能在夜間進行，而且運輸過程中不能對環(huán)境造成污染，因此在格柵問設柵渣暫存空間，便于打包后在夜間集中運輸處理。
泵池尺寸按水泵安裝條件和依次啟泵水位確定，池底面積約100m，水泵最小調節(jié)容積(旱季排空的啟停泵調節(jié)容積)約30 m。高于單臺雨水泵30s的出水量。
出水井為敞開式，使排放的雨水能泄壓后排入市政管渠。考慮市政管渠的設計重現(xiàn)期較低，在50年一遇暴雨時會出現(xiàn)排水不暢的情況，出水井的井蓋高程為44.90m，高于周圍地坪0.5m。當市政雨水管渠排水能力不足時，泵站排出雨水可依靠壓差從地面各雨水口排出。
八、監(jiān)控要求
?。?）監(jiān)控要求啟泵、停泵控制
1）一般啟停泵控制要求
雨水泵根據設定的啟泵水位依次自動啟動，在兩場雨間輪換啟動順序。
當集水池水位達到停泵水位，所有運行水泵同時停止。由于備用泵池底與主泵池底標高不同，故備用泵先停(停泵水位32.5m)，水位降至停泵水位時主泵停。
旱季需排除積水時，手動啟泵。
旱季雨水泵及備用泵定期自運轉檢測狀態(tài)，并進行保養(yǎng)。
2）啟泵水位的設定(見圖3)
a、最低水位(主泵停泵水位)由池底標高及水泵吸水口高度確定為28.9m。
b、配合雨洪利用設施的蓄水情況和氣象部門預報，人為設定第1臺泵啟動水位：
雨季初期及缺水年份，下沉花園雨洪利用收集池水位低時，啟泵水位提高，以增加下沉花園的雨水利用蓄水量，此時自動啟泵水位設定為31.8m，調節(jié)容積為290立方米。
雨季后期或豐水年份，雨洪利用收集池水位高時，啟泵水位降低，此時自動啟泵水位設定為30.7m，調節(jié)容積為180立方米。
雨季結束，為減少污染，需排干雨水管渠內積水，此時啟泵水位降至29.2m，調節(jié)容積為30立方米(水泵運行時間約為44s)。
接到氣象部門預報將有罕見暴雨時，為確保達到蓄洪標準，雨水泵提前運行，將水位降至28.9m的最低水位。
c、水泵根據泵池水位高度依次啟動：以第一臺泵自動啟泵水位30.7m為基準，按照水泵平穩(wěn)啟停的條件(30s泵流量)，并考慮水面波動對液位計測量的影響，以池內水位每升高200mm啟動下一臺水泵確定各啟泵水位。雨量超出設計標準時，池內水位持續(xù)升高，當高至33 m時(此時南區(qū)雨洪涵已接近滿水)啟動備用水泵，升至33.2m時啟動第二臺備用泵。
（2）格柵控制
格柵傳動清渣設備定時或根據前、后液位差自動運行。粉碎、清洗設備有廢渣清出時隨時自動啟動，干渣由螺旋運輸機自動倒人垃圾桶，定期更換垃圾桶，并運至暫存間儲存等待運出。
?。?）安全監(jiān)控措施
水位到達下沉花園最低地面高度(35.4m)時，發(fā)出報警信號。當泵池水位達到保護泵站的關閘水位(泵站地面以下0．5 m)時，關閉各進水管電動閘閥，待水位下降后再一一開啟。
?。?）集中監(jiān)測內容
進水井，格柵前、后，泵池，出水井的水位；進水管電動閘閥，格柵電動設備，粉碎、壓榨機，水泵的設備狀態(tài)及故障報警。
?。?）其他
泵站設置現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，并與中心區(qū)地下中央級監(jiān)控中心聯(lián)網，實現(xiàn)由中心區(qū)的景觀中央自動監(jiān)控系統(tǒng)遠程監(jiān)控。
九、結語
樂中環(huán)?？萍缄兾鲗氹u客戶一體化雨水泵站于2021年8月建成投入使用，運行中水泵啟停平穩(wěn)，格柵等設備聯(lián)合運行正常。一般為1臺泵啟停運行，在2022年4～7月的幾場較大降雨中，最多有3臺水泵啟動，與計算雨量吻合。
本大型雨水泵站設計過程中得到了中國市政工程華北設計研究院的劉美玲高工、北京市市政工程設計研究總院的李萍高工、天津市市政工程設計研究院郭淑琴教授級高工等的大力支持和幫助，在此表示衷心感謝!
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