襄阳市庞二雨水泵站工艺设计过程讨论

张 建 　 江 平

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北 武汉　430015)



襄阳市庞二雨水泵站工艺设计过程讨论

张 建 江 平

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司,湖北 武汉430015)

论述了襄阳市庞二雨水泵站项目实施的必要性，从泵站选址、水泵选型、水泵扬程、雨水量设计标准等方面，阐述了雨水泵站的设计要点，并提出了泵站的防倒流措施，有助于解决该区域的排水问题。

雨水泵站，水泵，扬程，管道

1　工程概况

随着全球气候的变化，全国各地短时强暴雨现象越来越严重，城市排水压力越来越大，因此城市发展建设过程中，排水设施的建设显得尤为重要。

庞公片区空间开敞，滨江景观优美，是襄城区自身发展的重点区域。为解决庞公片区的排水问题、保护生态环境、提升城市形象与环境品质，在庞公片区设置了7座排水泵站，其中庞二泵站的服务面积最大，其建成能够解决庞公片区约一半区域的雨水排放问题，建设意义重大。

2　项目实施的必要性

1)解决工程区域内渍水问题的需要。

导致工程区域内渍水问题的主要原因为区域内的排水系统能力不足。

一方面，工程区域内现有管网建设不完善。乔营泵站、新岘山、庞二服务区部分位于旧城区，排水管网建成较早，管道断面较小，排涝标准低；现状管涵淤积较严重，导致管涵实际过水能力低于原有设计能力。

另一方面，泵站现状排涝标准偏低。庞公片区外排泵站抽排能力严重不足，雨水无法快速排除。

2)为服务区内雨污分流创造条件。

工程区域内现状排水体制大多为截流式雨污合流制，部分未经处理的污水随雨水直接排入汉江，对入江口水域造成一定程度的污染，并破坏了沿江水体景观，对城市形象造成了影响。本工程实施后可以为服务区内雨污分流创造条件。

3)城市经济和社会发展的需要。

庞公片区空间开敞，滨江景观优美，是襄城区自身发展的重点区域，实施庞二泵站工程后，可避免地区渍水问题的发生，保护生态环境，提升城市形象与环境品质，优化地区投资环境，促进地区经济发展，具有显著的经济和社会效益。

3　工艺设计

3.1泵站服务范围

庞二泵站服务范围是以襄阳庞公片区江华路、铁路线、汉江围合的区域，服务面积556 hm2。设计抽排能力34.6 m3/s。

3.2泵站站址

泵站位于内环路与滨江路交叉口西南侧，占地面积14.6 亩。

3.3泵站工艺流程

泵站工艺流程见图1。

3.4泵站雨水量设计标准

雨水流量计算采用老河口暴雨强度公式：

Q=ψ×q×F。

其中，ψ为综合径流系数，取0.6;q为设计暴雨强度,L/(s·hm2);F为汇水面积，hm2;P为设计重现期，为3年;t1，t2分别为地面积流时间、管内流行时间。

3.5水泵选型

庞二泵站规模34.6 m3/s，水泵的总数量按9台～11台计算，则单泵设计流量为Q=3.15 m3/s～3.85 m3/s，测算水泵的扬程范围在5 m～11 m之间。根据本泵站的流量、扬程范围及特性，比较适宜的泵型为潜水轴混流泵。轴混流泵按泵型分为两大类：一是潜水轴流泵，比转速较高，一般大于500；二是潜水混流泵，比转速一般为250～500。这两种泵型只是在水力模型上有所不同，水泵结构基本相同，两种泵型比较见表1。

表1　泵型选用比较表

根据表1分析，经综合比较，拟选用潜水轴流泵。

3.6水泵数量的确定

根据泵站规模宜采用台数为9台～11台，具体台数确定应考虑的主要因素有：

1)运行灵活，能够适应降雨时，服务区水量的变化。采用台数相对较多、流量相对较小的水泵，更能适应服务区雨水量的变化，以避免水泵的频繁开启、节省泵站的日常运行费用。

2)采用过多数量的水泵将使设备投资增加，而且，限于水泵的安装间距要求，将造成泵站用地增多、土建工程投资加大，因此，应尽量减少水泵的数量。

因此，综合确定合理的水泵台数、平衡泵站造价与日常运行费用之间的关系，在泵站设计中显得至关重要，应根据投资省、运行费用低、运行安全可靠性高等方面综合考虑。本工程对雨水水泵数量分别为9台、10台及11台布置了三个方案，三个方案进行了技术经济比较，比较参数见表2。

综合几家水泵厂家提供的性能曲线，本设计拟采用10台水泵，单台水泵的设计流量为Q=3.46 m3/s。

3.7水泵扬程的确定

1)工况点扬程。根据GB 50265—2010泵站设计规范，按照汉江十年一遇洪水位64.760 m计算，出水堰为淹没堰，流量Q=34.6 m3/s，堰上水头1.83 m，出水池平均运行水位=63.000 m+1.83 m=64.83 m。

设计净扬程：H净=64.83(出水池平均运行水位)-59.60(泵站设计水位)=5.23 m；则H=1.648+5.23=6.878 m，取6.9 m。运行工况点：Q=3.46 m3/s，H=6.9 m。

2)最高扬程。水泵最高扬程可能出现在两种情况，第一种是泵站在出水池最高水位运行时，第二种是水泵启动，水流翻汉江大堤时。

a.最高扬程在出水池最高运行水位。水池的最高运行水位为汉江的堤防设计水位66.47 m，泵站水位按前池最低运行水位57.60 m考虑。

H净=66.47 m-57.60 m=8.87 m。

相应的水泵扬程为：H=H净+H损=8.87+1.181=10.05 m，取10.1 m。

b.最高扬程在压力管道最高点时。压力管道驼峰处(穿防洪墙处，黄海高程)的管内顶高程为68.000 m，由于水泵在启动时水流必须翻过此驼峰后才能形成虹吸，水泵预排运行水位为59.10 m，故应确定水泵启动时的扬程。

H净=68.000 m-59.10 m=8.9 m。

相应的水泵扬程为：H=H净+H损=8.9+0.99=9.9 m。

综合最高扬程分别在压力管道最高点(驼峰处)和出水池最高运行水位时两种工况分析，最高扬程在压力管道最高点(驼峰处)时，工况更不利，故最高工作扬程取值10.7 m。

3)最低扬程。消力池的出水堰的堰顶高程为63.000 m，最小堰上水头为0.161 m，前池的设计水位为59.60 m。

H净=63.161 m-59.60 m=3.561 m。

相应的水泵扬程为：H=H净+H损=3.561+1.932=5.5 m。

3.8泵站工艺平面布置

泵房长度76.785 m，宽度48.1 m。泵房分为进水闸室、进水间、格栅间、前池、水泵间，见图2。

4　泵站防倒流措施

为了防止水泵停止运转时，汉江水流倒灌，在压力管出口设置拍门；泵站的10根出水压力管道均需从防洪设计水位以上穿过，在压力管道的驼峰处设置真空破坏阀，压力平衡式真空破坏阀规格为DN300。

真空破坏阀安装在水泵出水压力管翻越汉江大堤的驼峰处，其作用为：

1)当机组开启时，迅速排除管道中大量集聚空气，以提高机组及管道的工作效率；2)在水泵正常运行时形成真空并保持压力管驼峰处的负压，形成虹吸，节省运行能耗；3)当机组停止运转时，排气阀自动打开，空气吸入，破坏虹吸，避免江水倒灌，确保安全。为了保护真空破坏阀的安全，在其上设置专用的真空破坏阀室。

5　结语

1)泵站设计需根据流量和扬程，合理的确定水泵的泵型和台数。在此过程中，需不断的与水泵厂家保持沟通，泵型的选定需充分听取各个厂家的意见，仔细研究各厂家提供的型谱图。2)仔细研究泵站运行的各种运行方式，精确计算水泵的工况点扬程、最高和最低扬程。在庞二泵站设计过程中，水泵最高扬程可能出现在两种情况，第一种是泵站在出江消力池最高水位运行时，第二种是水泵启动，水流翻汉江大堤时。两种情况的水泵扬程都要计算出，然后取最大值。3)为了节省能耗，本泵站运行时充分利用虹吸，在水泵出水压力管翻越汉江大堤的驼峰处设置真空破坏阀。

[1]周健,张爱玲,舒福荪,等.全地下式雨水泵站的设计[J].中国给水排水,2006(14):36-38.

[2]张培龙.上海华翔路地道雨水泵站设计[J].中国市政工程,2010(2):37-39.

[3]胡龙.地下式雨水泵站设计中应注意的问题[J].中国市政工程,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

张建(1987- )，男，硕士，工程师，注册公用设备工程师(给水排水)

TU991.114

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