摘要：随着我国城市化进程的加快，城市在发展，然而城市的排水系统却远远落后于城市发展的步伐。随之而来的城市排水问题一直困扰着城市的进一步向前发展，切实解决城市积水问题显得越来越重要，部分城市排水问题甚至已经严重到了有水难排的境地，解决城市排水问题刻不容缓。近年来随着气候变化，本市汛期频繁出现局地短时强降雨，原有的雨水排除系统负荷大大增加，造成部分地区特别是下凹式立交桥区产生积水，少部分立交桥区发生短时积水现象也给A城市带来了不少麻烦，桥下路段淹了，路堵了，车泡了等等问题影响了城市的正常运行。面对日益加速的城市发展和城镇居民生活水平的提高，本文以A城市的雨水排水泵站为例，解析各种雨水泵站的防汛措施的意义、现状、利弊以及未来发展的方向。
关键词：城市防汛；排水泵站；排水系统；发展趋势；问题；方法
城市越繁华，地下的排水系统就越复杂，作为基础服务水利工程设施，城市排水泵站工程对于提高城市排水系统运行的安全性与可靠性具有重要作用。然而，近年来，A城市地区极端降雨天气经常发生，（每小时降雨超过70毫米）严重威胁着城市运行安全。2004年“7·10”城区暴雨，A市某桥积水2m，2012年7月21日遭遇了进入主汛期以来首场暴雨袭击，暴雨时间长、强度大，为60年来最大。A城市桥下积水达2.5米。正是由于极端天气所形成的强降雨远远超过现有排水工程的设计标准，一些路段瞬时滞水，短时造成交通中断，在暴雨造成立交桥桥区严重积水的同时，如果积水水位超出泵站承受范围，泵站的配电设备可能会遭到损坏。2012年7月21日的暴雨，导致了多座排水泵站格栅间、配电室进水，由于泵站配备了电源和备用机组，一旦积水没过了泵站本身的设施，电力设备可能被淹。造成严重的电气事故。
综合分析积水原因，从排水泵站的角度分析，主要是暴雨强度和瞬时雨量大，超出泵站设计能力，影响城市正常运转。A城市做为全国的政治、经济和文化的中心，立交桥积水的频繁发生，直接影响A城市的形象，因此，如何提高城市排水泵站排涝能力，同时保障排水泵站汛期自身的安全运行，是目前急需解决的课题。
1、城市雨水泵站升级改造
目前，现有的80多座雨水排水泵站提级改造，提高泵站的设计重现期，也就是提高排水泵站的抽升能力，达到排水泵站在较强降雨时的排水能力，以减低城市道路立交桥桥区的积水情况。
在现有的情况下，将排水泵站设计重现期提高到5年，以应对5年一遇的降雨。同时在排水泵站周边修建雨水调蓄池，其调蓄能力为5年一遇的标准。排水泵站提级改造及雨水调蓄池的修建，汛期降雨时调蓄池与排水泵站同时运行，达到满足P=10年的设计标准和运行排水能力。提高城市道路立交桥桥区的排涝能力。
1.1 雨水泵站改造方案
A市雨水泵站建于1994年，占地面积约1286.4平方米，设计重现期为2年，设计抽升能力为2.5m3/s。泵站设置潜水泵4台。由于2004年“7·10”的强降雨，造成了A市某桥桥区严重积水断路，因此，对该桥泵站内部设备设施进行了提级改造。提级改造后，泵站的抽升能力由2.5m3/s提高到4.1m3/s，重现期达到了5年的标准。目前，经过对A市池雨水泵站现况综合分析，目前泵站设计参数能力已经达到重现期5年的标准，因此，泵站内的设备设施不再进行提级改造。
1.2 新建调蓄池方案
为提高某桥桥区整体综合排水能力，配合泵站对降雨高峰进行消峰调蓄，新建了4座调蓄池，调蓄池的总容积为11000m3，设计重现期5年。调蓄池是一种雨水收集设施，它的外形特征是占地面积大，容积大。一般建于城市的广场或绿地的下方。它的主要作用是把雨水径流的高峰流量暂时存于池内，待最大流量峰值下降后，再将雨水从池内慢慢排出。从而实现降雨时避开雨水洪峰，提高排水区域的排水保障能力，并起到排除雨水的调度作用。同时调蓄池还具有收集初期雨水，避免下游承受水体被污染，以及实现雨水循环利用的功能和作用。调蓄池主要有初期雨水池和调蓄池，如图1所示。
图1 雨水泵站抽升与调蓄池蓄水联动流程示意图.png)
雨水首先进入初期雨水池，当初期雨水池的蓄水量超过设计最大容积量时，雨水通过堰口经管道进入泵站。泵站启动水泵进行雨水抽升，当遇到大到暴雨量级降水的时候，泵站来水量超过泵站设计抽升能力时，雨水通过泵站前端的配水井内的闸门或堰口经管道进入调蓄池。调蓄池将雨水径流的高峰流量暂时存于池内。待最大流量峰值下降后，再将雨水从调蓄池内排出。目前，A市80多座雨水泵站中，2013年已经对20座重点积滞水地区的泵站进行了提级改造，2014年对第二批泵站进行提级改造，例如该桥桥排水泵站、五路居排水泵站、广渠门排水泵站等，其中包括新建排水泵站，如成寿寺排水泵站、双营排水泵站等，每座泵站新建了桥区雨水调蓄池，使总体排水能力达到10年一遇的标准。
2、雨水泵站自身安全运行方案
2012年7月21日至22日8时左右，中国大部分地区遭遇暴雨，其中A市及其周边地区遭遇61年来最强暴雨及洪涝灾害，A市城区降雨量达到了215毫米。从21日晚7时至9时，瞬间强降雨，超出泵站设计抽升能力，多座泵站发生内涝情况，由于泵站内配有高低压设备和发电机组，一旦积水没过了泵站本身的设施，电力设备可能被淹，将会造成严重电气事故，泵站必须切断电源，泵站无法正常运行抽升，造成桥区严重积水情况。这也是A市自建有泵站以来第一次发生这样的情况，也反映出近年来A市夏季汛期不断出现极端天气所造成的严重后果。通过这次降雨反映出的问题，对排水泵站自身安全运行提出了更高的要求，结合排水泵站的现况，采取了一系列预防措施，具体有以下各方面。
2.1 预防泵站配电室内进入雨水
为预防雨水流入配电室内，对泵站内的电缆沟、电缆井进入配电室的穿墙管，都采用有效防水材料进行封堵，并在电缆井和发电机进线电缆井上，用止水沙袋进行封盖，预防雨水流入淹泡配电室造成泵站停电运行。
2.2 预防泵站机房和格栅间内上水造成设备无法运行
泵站机房和进水格栅间内，都安装有各种设备的各类电气控制箱，如遇有强降雨，造成机房和格栅间进水，势必会造成电气设备损坏，设备无法正常运行，因此将泵站机房和格栅间内的所有电气控制箱上移至地面以上1米，并且对机械格栅电机设置独立电源控制，必要时切断电源，不影响泵站水泵抽升的正常运行。2.3 预防泵站外部雨水进入泵站造成设备无法运行
泵站高、低压配电室和机房是泵站的主要设施，为预防雨水从泵站外部流入泵站内，在泵站的高、低压配电室、机房重要设施入口处码放止水沙袋并加高封堵沙袋的高度，泵站门口处也应码放沙袋，围墙护栏四周要定期进行巡视检查，并进行必要的填埋封堵，预防雨水流入泵站，造成设备设施损坏，保障泵站的正常安全运行。
通过上述应急措施的安排与实施，近两年来，在汛期中泵站未发生自身内涝导致的泵站不能正常运行的情况。
3、城市排水泵站建设的发展趋势
其按照提升水体不同一般分为雨水泵站、污水泵站和雨污合流制泵站。城市排水泵站建筑多样化设计应综合考虑规划条件、环境要求、业主意愿、建筑技术、建设周期等多方面因素，在泵站设计上多选择以下方式：
3.1场地合用泵站的方式
一般雨水泵站、污水泵站分别选址建设，考虑减少区域污染点源数量，以及垃圾集中清运，泵站合并管理等外部因素，雨污水泵站可以采用合建的方式，一次规划实施。在保证工艺流程及雨污分流前提下，泵房结构、附属建筑包括变配电间、控制室和值班室合并建设，可以减少投资并方便集中管理。合建泵站建筑体量具备了一定规模，为建筑设计发挥建筑技术优势创造了条件。另外在开发区新建中，市政基础设施需同步建设，由于排水泵站在一定区域内呈均匀分布，为和其他市政公用设施合建创造了条件，例如移动通讯基站、燃气调压站可以和市政泵站同址建设，不仅减少了零星征地、分散建设导致环境景观破碎，同时各方可以优势互补，达到供电、通讯和值班管理一体化解决方案，提高了基础设施建设效率和土地利用率，是场地合用泵站建设值得研究的方式。
3.2采用建筑技术美化建筑造型的方式
利用建筑技术进行建筑外观的处理，是改变泵站千篇一律的有效方式，建筑设计师通过建筑造型和外立面的处理，例如采用欧式别墅的造型营造外墙、门窗和坡屋面，或采用幕墙、外挂板材、飘顶、膜结构等手法使泵站建筑具有现代城市风格，从而使排水泵站建筑景观化，达到和周边建筑与道路在环境和美学上的协调。采用建筑技术美化泵站建筑造型的方式，可实施性强，在城市泵站建设中普遍采用。
3.3泵站和其它建筑合建的方式
在建设用地紧缺、地价昂贵的城市中心地区，在城市规划、以及环境影响评价等建设条件论证许可的情况下，排水泵站采取与其他公共建筑合建的方式，可以提高土地利用率并节约投资。由于泵站地下结构部分可以作为和箱型基础类似的补偿性基础来支承上部结构，上部结构的存在也为泵房采用桩基础等更可靠的深基础创造了条件，因此城市泵站和其他建筑合建是可行的，关键是设计中要解决安全运营与设备检修、降低噪声和震动、杜绝污水和垃圾污染等技术问题，造成泵站和其它建筑合建的案例不多，在旧区改造规划中，可考虑泵站与其他建筑物同步合建，这种情形下，建筑设计完全按照公共建筑的要求进行，但建筑设计须充分满足城市泵站的使用与管理需求。
3.4埋地式泵站方式
随着科技与技术手段的提升，埋地式泵站的设计难点，包括泵站设备的操作和检修、截留垃圾和污泥的清运、变配电设备的防潮和通风等，得以通过无人值守泵站远程监控技术，新型粉碎型格栅等先进设备和变配电间温湿度控制技术的应用而合理解决，可以实现泵站全部埋地建设，只需在地面露出通风口及检修入口，同时由于整个泵房位于地下，大大降低了泵站运行时的噪音，也便于进行除臭处理，泵站场地整体采用绿化覆盖，不仅满足与周围环境的协调，更是对周围环境的一种美化。
4、泵站出现的各种问题及解决方法
4.1水泵类
水泵是泵站的心脏，雨水、污水的提升和排放都是由水泵来实现。在多台水泵的泵站，存在着边台水泵的电流高于中间水泵的现象，有的泵站电流高出20%以上，有的泵站还必须先开边台泵，否则边台泵就开动不起来说明泵站进水扩散的流态不好，配水不均匀、不平稳。有的泵房设置多台泵，但出水池采用了侧向出水，造成远离出口的边台水泵出水阻力大，运行电流高，甚至频繁跳闸。说明泵站出水管布置不合理，水头损失过大，严重影响水泵的运行。水泵在运行时容易出现的主要故障：
（1）杂物卡阻
水泵在运行过程中，往往由于进水管线中的垃圾杂物，使得水泵叶片容易被杂物卡死或被木块、钢筋等硬物打坏。在运行中，经常会发现水泵突然跳闸、电流过高、电机堵转、振动过大和发生异响等现象，经将水泵吊起检查后发现，水泵的叶轮中或缠有大量的杂物，或被木块或钢筋卡死。经过对进水管道及进水池内的杂物进行清理后，基本消除了水泵频繁出现的卡阻现象。
（2）水泵电缆磨损
污水泵站及大型雨水泵站使用的水泵多数为潜水排污泵和潜水轴流泵，潜水泵的电缆大部分在水中，如不加以合理的固定，在水泵运行时，电缆就会随水泵晃动，时间长了电缆就会被磨破，造成水泵进水或电缆短路而跳闸。在运行过程中，往往由于疏忽或缺乏经验，没有及时发现问题，而使水泵出现此类故障。
4.2清污机类
清污机主要作用是截留雨（污）水中大量的固体杂物，以防止杂物进入水泵出现水泵卡阻。从清污机使用的效果来看，一些知名品牌的清污机运行较为稳定，故障率也较低，但价格较高。国产清污机的价格便宜，但运行故障率相对较高。在运行过程中，往往会被木块或纤维状杂物卡阻。若此时保护不能及时动作，往往会损坏清污机。如导致耙齿变形，栅条变形，框架移位等。因此灵敏、可靠、齐全的保护对保护清污机的正常运行有重要作用。
4.3做好泵站的设备管理
加强日常维护保养，保证运行正常本着“经常养护，随时维修，养重于修”的原则，做到经常打扫站区，保持机房清洁干净，保持设备无灰尘，启闭正常。定期检查电气设备情况，确保机组完好率98%以上。经常检查建筑物有无裂缝、启闭设备运行状况，对运转部件定期加油，使制动装置运行可靠。电气设备动作正常，无漏电，短路现象，接地可靠。做到每周一小查，每月一大查，雨天及时查，发现问题及时解决，确保运行安全。
5、结束语
综上所述，随着A市城市建设的不断发展，城市道路交通对市政排水泵站要求越来越高，如何保证城市排水泵站安全可靠运行，提高排水泵站的排水能力，保证城市道路交通畅通，为A市市民出行创造良好的条件。城市防汛排涝是个系统工程，在城市运行中发挥着举足轻重的作用，应在充分考虑蓄、排的基础上，开展高标准的排涝系统规划，系统性的排水设施建设，不断提高城市运行的防洪排涝的整体能力。
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[4]吕旭东，刘磊.城市防洪应急预案编制应注意的几个问题[J].水利科技与经济，2011，（01）.
论文作者:季翔
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/7
标签：泵站论文; 雨水论文; 城市论文; 水泵论文; 积水论文; 建筑论文; 能力论文; 《基层建设》2016年14期论文;