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工程设计

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工程设计

摘要:如今的市政基础设施建设对雨水排放要求越来越高。本文主要从资料准备、工艺设计、泵站形式等方面综合分析,阐明了雨水泵站的重要作用,提出了设计过程中必须要考虑到的相关问题,为雨水泵站的设计起到了借鉴作用。关键词: 雨水泵站 市政 泵站位置 泵站工艺 1.前言 近年来,我国城市化进程不断加速,城市的基础设施跟不上城市化进程,许多大城市到了雨季,就成了水城,尤其是道路的下穿通道处,下雨之后积水严重。老化的雨水管道系统和泵站排水能力的局限性,是直接原因。因此,合理的泵站设计,提高泵站的排水能力,是解决城市低洼地势积水的有效途径。 2.泵站设计准备资料 设计前应先准备泵站建设场地的详细地勘资料,雨水泵站的测量范围应根据泵站及附属构筑物所需占地面积来定,大于等于泵站面积的四倍,根据泵站的地下部分埋设深度给测量单位提出钻探深度。准确计算暴雨强度。雨水排出口处的河、渠水文资料应具有准确性和可靠性。 泵站位置选择时,应考虑周边河流或渠道水文条件,与排水总管的距离不宜过远,防止造成泵站被淹。进入泵站的进水总管标高应设计合理,保证雨水不会倒灌。 进行泵站设计前需确定泵站设计排水量。由于城市内涝的危害,在进行规划和设计时可以通过提高排水系统的排除能力减少内涝的危害。因此各大城市在进行城市规划和市政建设时都对暴雨重现期所取年限进行重新规定。以北京市为例,2010年由于暴雨引发的内涝危害较大,因此在2011年9月北京市规划委员会对北京市雨水灌渠设计重现期进行重新规定,一般路段重现期提高到3年,重点路段和立交区重现期都做了不同程度的提高,立交区雨水泵站设计重现期提高至5-10年,与《室外排水设计规范》规定的3年相比较,有了很大程度的提高,对于城市内涝危害起到了防治作用。雨水量的考虑因素包括: 1.充分考虑汇水面积划分,不要漏算或少算周边可能汇集的雨水。 2.城市重要地区一般不允许有短期积水,偏远地区、交通量小的地区允许有短期积水。 3.考虑雨量的变化,应考虑小雨至暴雨水量都能被排除。 4.汇水面积内的用地性质,考虑综合径流系数,以免造成设备和水池的浪费。 3.泵站的工艺流程 目前我国城市的雨水泵站一般采用以下方式: 雨水进入雨水干管,通过进水渠进入调节池或闸门井,然后进入格栅间,将杂物拦截后,进入泵室吸水池,经过泵抽提升后,通过压力出水池,排河前为防止冲刷河床,应先经过拍门,再排入河中。出水管上设旁通管与泵房放空井连接,供试车循环用水使用。也有一些地区利用雨水泵站给河道补充水,例如天津市北塘地区多功能雨水泵站,就兼具有排沥功能、补水功能、河道循环功能、湿地处理功能、排空河道功能。 雨水进入闸门井或调节池,应保证进水方向垂直闸门,在机组检修和集水池排空清掏时关闭闸门。在全年雨量比较丰富的地区,建议采用进水闸门井;在季节性较为明显分雨季和旱季的地区,可简化设施,不设置闸门井,在旱季进行设备检修和泵室的维护清洁工作。 格栅用于拦截雨水中携带的杂质,城镇雨水泵站一般采用机械格栅,杂质采用人工清掏或是机械清掏。雨水泵站吸水池根据水泵吸水条件,集水池有效容积计算应满足最大一台水泵30s流量,一般采用30s~1min,并应确定集水池最高水位、最低水位和常水位。雨水泵站集水池的容积不起到调节作用,满足基本的吸水条件即可。所以集水池的容积满足基本的吸水条件即可。集水池的容积以最大一台水泵流量为标准进行计算。另外,在设计集水池时还要考虑到污泥的情况,对城市的污泥流量要进行必要的数据验证,保证雨季的排污能力在设计的范围内。 雨水泵站水泵一般选用出水量大而扬程小的轴流泵和混流泵。水泵的选型应同时满足最大设计流量和径流量的变化。雨水泵的规格和数量,不宜过多,或者直接采用变调速泵。为使得并联工作水泵在高效段工作,应根据并联水泵特性曲线和管路工作特性曲线计算单台水泵工况。在水泵台数和型号较多时,可通过设置压力出水池的形式平衡水泵出水管压力,在水泵台数较少的情况下,可以不做压力出水池,直接用压力排水管排除雨水。在水泵台数较多的情况下,应考虑做压力出水池,调节出水压力,通过出水总管排除泵站。 为防止冲刷下游河道河床,也防止河水倒灌,在排出口位置应设置拍门或者出水闸门。 4.泵房 规模较小的泵房一般采用潜水排污泵,泵房为湿式泵房;规模较大的泵房一般采用轴流泵或混流泵,泵房为干式泵房。规模较小的泵房下部结构可采用圆形,便于沉井法施工,规模较大的泵房可采用方形。雨水泵房一般采用自灌式泵房,潜污泵安装时可带自藕装置,便于安装和检修。 泵房尺寸及布置应符合规范要求的水泵机组之间的净距和水泵与墙壁之间的净距要求。为便于操作,安装,检修,水泵间应搭设平台,平台各层层高,应根据水泵机组、电气设备、起吊装置、安装、运行灯因素确定。为降低泵房总高度,用于吊装水泵的平台边缘可设置活动栏杆。泵房起重设备应根据需吊运最重部件确定,起重量不大于1t的,宜选用手动葫芦;起重量1t~2t的,采用电动葫芦;起重量大于2t的,选用电动单梁或双梁起重机。 5.水量及水泵扬程的计算 水泵的扬程应为水泵出水管高度与水泵停泵水位之差加上管路水头损失,并用水泵停止水位来复核。 6. 结论 雨水泵站在城市排水系统中有着重要的作用,在设计过程中必须要考虑到当地的雨水量问题,并根据雨水量来选择合适的雨水泵。而具体的设计分析则要从汇水面积划分、工艺设计、集水形式、泵站形式等方面综合考虑,以保证设计工艺对城市水循环作出有利的贡献。 参考文献: 林庆林,昌国等.1999.浅谈雨水泵站设计[J].工业用水与废水, 20,:46-47 齐芸.2011.地道雨水泵站改造工程设计综述[J].中国市政工程, 152:37-38

5 泵 站5.1 一般规定5.1.1 排水泵站宜按远期规模设计,水泵机组可按近期规模配置。5.1.2 排水泵站宜设计为单独的建筑物。5.1.3 抽送会产生易燃易爆和有毒有害气体的污水泵站,必须设计为单独的建筑物,并应采取相应的防护措施。5.1.4 排水泵站的建筑物和附属设施宜采取防腐蚀措施。5.1.5 单独设置的泵站与居住房屋和公共建筑物的距离,应满足规划、消防和环保部门的要求。泵站的地面建筑物造型应与周围环境协调,做到适用、经济、美观,泵站内应绿化。5.1.6 泵站室外地坪标高应按城镇防洪标准确定,并符合规划部门要求;泵房室内地坪应比室外地坪高0.2~0.3m;易受洪水淹没地区的泵站,其入口处设计地面标高应比设计洪水位高0.5m以上;当不能满足上述要求时,可在入口处设置闸槽等临时防洪措施。5.1.7 雨水泵站应采用自灌式泵站。污水泵站和合流污水泵站宜采用自灌式泵站。5.1.8 泵房宜有二个出入口,其中一个应能满足最大设备或部件的进出。5.1.9 排水泵站供电应按二级负荷设计,特别重要地区的泵站,应按一级负荷设计。当不能满足上述要求时,应设置备用动力设施。5.1.10 位于居民区和重要地段的污水、合流污水泵站,应设置除臭装置。5.1.11自然通风条件差的地下式水泵间应设机械送排风综合系统。 5.1.12 经常有人管理的泵站内,应设隔声值班室并有通讯设施。对远离居民点的泵站,应根据需要适当设置工作人员的生活设施。5.2 设计流量和设计扬程5.2.1 污水泵站的设计流量,应按泵站进水总管的最高日最高时流量计算确定。5.2.2 雨水泵站的设计流量,应按泵站进水总管的设计流量计算确定。当立交道路设有盲沟时,其渗流水量应单独计算。5.2.3 合流污水泵站的设计流量,应按下列公式计算确定。1 泵站后设污水截流装置时,按本规范公式计算;2 泵站前设污水截流装置时,雨水部分和污水部分分别按本规范公式和计算。1)雨水部分 Qp= Qs -noQdr 2)污水部分 Qp= Qdr 式中:Qp —泵站设计流量;Qs —雨水设计流量;Qdr —旱流污水设计流量;no —截流倍数。5.2.4 雨水泵的设计扬程,应根据设计流量时的集水池水位与受纳水体平均水位差和水泵管路系统的水头损失确定。5.2.5 污水泵和合流污水泵的设计扬程,应根据设计流量时的集水池水位与出水管渠水位差和水泵管路系统的水头损失以及安全水头确定。5.3 集水池5.3.1 集水池的容积,应根据设计流量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定。一般应符合下列要求:1 污水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵5min的出水量;注:如水泵机组为自动控制时,每小时开动水泵不得超过6次。2 雨水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵30s的出水量;3 合流污水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵30s的出水量;4 污泥泵房集水池的容积,应按一次排入的污泥量和污泥泵抽送能力计算确定。活性污泥泵房集水池的容积,应按排入的回流污泥量、剩余污泥量和污泥泵抽送能力计算确定。5.3.2 大型合流污水输送泵站集水池的面积,应按管网系统中调压塔原理复核。5.3.3 流入集水池的污水和雨水均应通过格栅。5.3.4雨水泵站和合流污水泵站集水池的设计最高水位,应与进水管管顶相平。当设计进水管道为压力管时,集水池的设计最高水位可高于进水管管顶,但不得使管道上游地面冒水。5.3.5 污水泵站集水池的设计最高水位,应按进水管充满度计算。5.3.6 集水池的设计最低水位,应满足所选水泵吸水头的要求。自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。5.3.7泵房应采用正向进水,应考虑改善水泵吸水管的水力条件,减少滞流或涡流。5.3.8泵站集水池前,应设置闸门或闸槽;泵站宜设置事故排出口,污水泵站和合流污水泵站设置事故排出口应报有关部门批准。5.3.9 雨水进水管沉砂量较多地区宜在雨水泵站集水池前设置沉砂设施和清砂设备。5.3.10集水池池底应设集水坑,倾向坑的坡度不宜小于10%。5.3.11 集水池应设冲洗装置,宜设清泥设施。5.4 泵房设计I 水泵配置5.4.1 水泵的选择应根据设计流量和所需扬程等因素确定,且应符合下列要求:1 水泵宜选用同一型号,台数不应少于2台,不宜大于8台。当水量变化很大时,可配置不同规格的水泵,但不宜超过两种,或采用变频调速装置,或采用叶片可调式水泵。2 污水泵房和合流污水泵房应设备用泵,当工作泵台数不大于4台时,备用泵宜为1台。工作泵台数不小于5台时,备用泵宜为2台;潜水泵房备用泵为2台时,可现场备用1台,库存备用1台。雨水泵房可不设备用泵。立交道路的雨水泵房可视泵房重要性设置备用泵。5.4.2 选用的水泵宜满足设计扬程时在高效区运行;在最高工作扬程与最低工作扬程的整个工作范围内应能安全稳定运行。2台以上水泵并联运行合用一根出水管时,应根据水泵特性曲线和管路工作特性曲线验算单台水泵工况,使之符合设计要求。5.4.3 多级串联的污水泵站和合流污水泵站,应考虑级间调整的影响。5.4.4 水泵吸水管设计流速宜为0.7~1.5 m/s。出水管流速宜为0.8~2.5 m/s。5.4.5 非自灌式水泵应设引水设备,并均宜设备用。小型水泵可设底阀或真空引水设备。II 泵 房5.4.6 水泵布置宜采用单行排列。5.4.7 主要机组的布置和通道宽度,应满足机电设备安装、运行和操作的要求,一般应符合下列要求:1 水泵机组基础间的净距不宜小于1.0m;2 机组突出部分与墙壁的净距不宜小于1.2m;3 主要通道宽度不宜小于1.5m;4 配电箱前面通道宽度,低压配电时不宜小于1.5m,高压配电时不宜小于2.0m。当采用在配电箱后面检修时,后面距墙的净距不宜小于1.0m;5 有电动起重机的泵房内,应有吊运设备的通道。5.4.8 泵房各层层高,应根据水泵机组、电气设备、起吊装置、安装、运行和检修等因素确定。5.4.9 泵房起重设备应根据需吊运的最重部件确定。起重量不大于3t,宜选用手动或电动葫芦;起重量大于3t,宜选用电动单梁或双梁起重机。5.4.10 水泵机组基座,应按水泵要求配置,并应高出地坪0.1m以上。5.4.11 水泵间与电动机间的层高差超过水泵技术性能中规定的轴长时,应设中间轴承和轴承支架,水泵油箱和填料函处应设操作平台等设施。操作平台工作宽度不应小于0.6m,并应设置栏杆。平台的设置应满足管理人员通行和不妨碍水泵装拆。5.4.12 泵房内应有排除积水的设施。5.4.13 泵房内地面敷设管道时,应根据需要设置跨越设施。若架空敷设时,不得跨越电气设备和阻碍通道,通行处的管底距地面不宜小于2.0m。5.4.14 当泵房为多层时,楼板应设吊物孔,其位置应在起吊设备的工作范围内。吊物孔尺寸应按需起吊最大部件外形尺寸每边放大0.2m以上。5.4.15 潜水泵上方吊装孔盖板可视环境需要采取密封措施。5.4.16 水泵因冷却、润滑和密封等需要的冷却用水可接自泵站供水系统,其水量、水压、管路等应按设备要求设置。当冷却水量较大时,应考虑循环利用。5.5 出水设施5.5.1 当2台或2台以上水泵合用一根出水管时,每台水泵的出水管上均应设置闸阀,并在闸阀和水泵之间设置止回阀。当污水泵出水管与压力管或压力井相连时,出水管上必须安装止回阀和闸阀等防倒流装置。雨水泵的出水管末端宜设防倒流装置,其上方宜考虑设置起吊设施。5.5.2 出水压力井的盖板必须密封,所受压力由计算确定。水泵出水压力井必须设透气筒,筒高和断面根据计算确定。5.5.3 敞开式出水井的井口高度,应满足水体最高水位时开泵形成的高水位,或水泵骤停时水位上升的高度。敞开部分应有安全防护措施。5.5.4合流污水泵站宜设试车水回流管,出水井通向河道一侧应安装出水闸门或考虑临时封堵措施。5.5.5 雨水泵站出水口位址选择,应避让桥梁等水中构筑物,出水口和护坡结构不得影响航道,水流不得冲刷河道和影响航运安全,出口流速宜小于0.5m/s,并取得航运、水利等部门的同意。泵站出水口处应设警示装置。

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