罗定市泷江水利水电勘测设计院 527200
摘要：洪涝灾害影响城市正常运转，并带来巨大的生命财产损失，而防洪排涝泵站设计的合理性直接影响城市抗洪防涝工程的成效，因此本文对防洪排涝泵站的设计要点进行了分析。
关键词：防洪排涝泵站；设计要点
引言
防洪排涝泵站是利用水泵提排城区洪涝水的工程设施，之所以要将防洪与排涝并列在一起，因为防洪与排涝是紧密相关的，洪水和涝水常常叠加起来形成更严重的水灾[1]。很多人会将洪、涝混为一谈，其实两者是不同的概念。洪水是由本地区以外的客水引起的，如上游或周边地区的入境洪水，而涝水则主要是由本地区暴雨引起的[2]。防洪排涝的工程措施可以概括为蓄、挡和泄。蓄是把洪涝水蓄积起来，例如修建水库滞留洪水，通过消减洪峰减轻洪水对堤防的威胁。挡就是通过修建堤防、圩堤、防洪墙等，保护受到洪水威胁的地区。泄就是通过分洪道、河道、排水管网等排除洪涝水。当内河水位高于外江水位时，洪涝水可以借助位差实现自排；但外江水位高于内河水位时，洪涝水只能通过泵站提排。可见，防洪排涝泵站是防洪排涝工程措施中非常重要的组成部分，而设计是泵站建设的基础环节，因此本文对防洪排涝泵站设计要点进行了分析。
1 防洪排涝泵站设计概述
1.1设计目标
泵站设计目标也就是泵站设计需要产生什么样的效果。通常，防洪排涝泵站是防洪排涝工程的一个子系统，其采用的标准与应与防洪排涝工程选用的标准一致。但由于我国防洪排涝属于水利和市政两个管理部门，水利防洪排涝标准与市政排水防涝标准存在明显差异，以致河道排涝与雨水排水系统互不衔接，例如河道排涝能力充足而雨水管道排不及，或雨水管道排得出而河道承蓄能力不足，造成河水倒灌内涝现象，所以应分别采用两种标准进行计算或复核，以协调两者的差异。一般来说，泵站设计应包含以下内容：确定泵站类型、等级、规模、站址，完成泵站布置、泵房与进出水设施的设计，并以设计报告书和图纸的形式表达。
1.2设计方法
通常，泵站的设计流程如下：
应收集包括地形地貌资料、气象资料、水文资料、地勘资料、前期规划设计成果、水泵产品样本、相关规程规范等。泵站流程一般为：进水渠→检修闸→拦污栅→前池→水泵房→出水管→消力池→外江。工艺计算包括设计暴雨计算、设计洪水计算等内容，以确定泵站规模和其他主要参数，据此选择水泵类型和规格。泵站水泵常见类型有离心泵、轴流泵、混流泵和潜水泵，排涝泵站一般不需要很大扬程，所以多选用轴流泵或潜水泵[3]。水泵结构型式有卧式、立式和斜式三种，排涝泵站扬程较小，多选用卧式或立式泵型。水泵台数主要以满足设计流量的水泵台数和备用水泵台数之和计算。排涝泵站流量变化较大，并且要求短时间内排除涝水，所以应选用多台数方案，一般流量不超过4m3/s，可选用2～3台；流量大于4m3/s时，应选择3台以上。根据《泵站设计规范》（GB 50265-2010）的规定，排涝泵站站址一般应选择在排水区地势低洼、能汇集涝水并且靠近排泄区的地点，同时出水口应避开迎溜、岸崩、淤积严重的河段及水中桥梁、堤坝等建筑，并且不影响航道。泵站布置应根据防洪排涝工程规划要求，再结合地形、地质、水流、泥沙、供电、征地拆迁、施工、环境等条件，综合考虑各种因素来确定，尽量减小占地，便于管理，运行安全。排涝泵站尽量利用自排条件，与排水闸合建，并采用正向进水、正向出水方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆受地形或规划条件限制，不便修建地面泵站时，可布置全地下式泵站。泵房、进出水建筑设计包括布置、型式等。泵房宜采用湿式，并满足安装、维护、检修要求。格栅宜采用机械清污装置。地震动峰值加速度≥0.10g时，主要建筑应进行抗震设计。泵站应采用专用输配线路供电，生活用电应与站用电分开。同时配置监控、通信系统，提高自动化控制水平，并采用“无人值班，少人值守”运行模式。其他配置还应包括通风、消防、雨量计量等设施设备。
2 防洪排涝泵站设计若干问题讨论
2.1 设计流量
设计流量是确定防洪排涝泵站规模的关键依据，而设计流量的确定是一个涉及多种因素的复杂问题。首先，要搞清楚设计流量的来源。城市防洪排涝河道既要接受上游及周边地区的洪水，也要接纳本地区雨水排水系统排出的水，两种水量汇合后排入外江或下游水体。不同来水的设计重现期是不一样的。《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）、《治涝标准》（SL 723-2016）主要针对较大范围暴雨洪涝水与雨水排水系统涝水的排除，《室外排水设计规范》（GB 50014-2006（2016年版））针对小范围雨水的排除。但是《室外排水设计规范》GB 50014（2016年版）新增了内涝防治设计内容，而且重现期标准较高。以城市防洪工程保护区常住人口20～50万为例，按《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012），防洪工程等别为Ⅲ等，洪水设计标准（洪水重现期）≥50a且<100a，涝水设计标准（暴雨重现期）≥10a且<20a；按《治涝标准》（SL 723-2016），人口20～150万，设计暴雨重现期为20～10a，24h降雨24h排除；按《室外排水设计规范》（GB 50014-2006（2016年版）），人口在100万以下的中等城市和小城市，内涝防治设计重现期为20～30a。可见，《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）与《治涝标准》（SL 723-2016）接近，但前者已经超过了另两个标准的重现期值。其次，流量计算方法多样。设计暴雨强度是确定设计流量的依据。而暴雨强度的确定可通过P-Ⅲ曲线推求，也可以利用暴雨成果资料进行计算，例如依据《广东省暴雨参数等值线图》计算不同历时暴雨值[4]。城市地表汇流排水系统流量的计算可采用推理方法、径流系数法、下渗曲线法、等流时线法、单位线法等方法，城市河道排涝流量的计算可采用推理公式法、地区经验公式、排水模数法、调蓄计算法等。各种方法有其各自的特点、适用性和不足，应通过多种方法的分析比较，选择适合的计算结果。对于内河和外江不同的雨洪遭遇规律，应选取两者不同重现期的雨水与洪水组合进行分析，以确定最恶劣状况下的设计流量，并作为泵站规模的依据。
2.2 设计水位
设计水位是确定水泵扬程的主要依据，防洪排涝泵站设计水位包括设计外水位和设计内水位。前者是指外江水位，后者指内河水位。设计外水位包括防洪水位、设计外水位、最高运行外水位、最低运行外水位等。设计内水位包括设计内水位、最高运行内水位、设计运行内水位、最低运行内水位等。防洪水位取决于堤防设计防洪水位[5]。设计外水位取排水期外江平均运行水位，最高运行外水位也就是外江防洪水位，最低运行外水位是指起排内水位加上一定裕量（如0.1m）。设计内水位一般取调蓄区平均水位，最高运行内水位取调蓄区最高蓄涝水位，最低运行内水位根据内河排水需要确定，设计运行内水位是最高运行内水位与最低运行内水位的平均值。设计外水位的确定需要根据水文资料并利用推水面线的方法，选取代表站点，分析断面流量控制，并经过多次核算确定。设计内水位的确定应根据暴雨及地表径流数据、河道规划资料来确定。
2.3 泵站规模
泵站设计规模的确定应根据防洪排涝标准、远近期规划、排涝方式、设计暴雨强度、排涝面积、调蓄容积等因素来确定。在满足近期防洪排涝要求的前提下，还要考虑远期发展，并按远期规划征地。土建部分可以一次建成，也可分期建设，机电设备只需满足近期要求即可，但应为远期建设和改造留有余地。一般来说，确定泵站规模是一个兼顾经济性和安全性的问题。如果按洪峰流量确定泵站规模，则形成洪涝灾害的可能性比较低，但是工程投资大，经济性较差，而利用河道的调蓄作用则可以节约投资。同时还应考虑运行时间和费用。较大的规模一次性投资大，但运行时间短，相应地运行费用可能更低一些，而且安全保障能力也更高一些。孰优孰劣，应该通过技术经济分析确定最佳的规模。
3 结语
防洪排涝泵站设计是一个综合性课题，不仅与城市防洪排涝工程成效有关，而且也影响泵站自身的造价和运行管理，因此设计人员应对泵站的技术条件进行全面分析，以相关规范和城市防洪排涝规划作为依据，遵循一定的设计方法，并通过多方案的比较和论证，从中选择技术经济效果最佳的方案。
参考文献：
[1]郑雄伟，王霞，康瑛，等. 丘陵地区城市排水防涝标准及泵站规模探讨[J]. 给水排水，2016,42(11)：21-24.
[2]高成，徐向阳，刘俊. 滨江城市排涝模型[M]. 北京：中国水利水电出版社，2013.
[3]中国市政工程东北设计研究总院. 城镇防洪技术与设计导则[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2014.
[4]吴娱，吴亚敏. 某城区排涝泵站设计流量计算方法初探[J]. 广东水利水电，2015(5)：10-11，24.
[5]周刚平. 分析大泵站排涝规模及设计水位[J]. 河南水利与南水北调，2016(7)：148-149.
论文作者:陈家然
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/22
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