居民区集中排水泵站设计革新点研究

杜嘉雯

（浙江工业大学建筑工程学院，杭州 310004）

居民区集中排水泵站设计革新点研究

杜嘉雯

（浙江工业大学建筑工程学院，杭州 310004）

居民区排水一直是大型居民区的统一弊病，即使在京沪广深等大城市，一但出现超过50 mm的降水，小区内往往就会形成难以排出的积水.研究在东南沿海地区的大型小区，其在特大台风作用的极端天气下，如果多日日降水量均超过80 mm，小区的排水都可以确保居民生活不会受到任何影响.从现状分析入手，对设计需求进行分析，同时对系统选型设计进行论述.

居民区排水；集中排水泵站；革新点；半埋式

现代化的居民区集中排水多采用动力排水的方式，统观而论，居民区集中排水一般选用两种方式，一种方式是在居民区集中机房下方布置居民区的动力排水系统，另一种方式是直接在雨水管道立井内布置潜水抽水装置.本文首先讨论两种方式的优缺点，最终设计一种与实际工程需要相结合的方式.本文研究一种在极端条件下稳定性较好而在日常运行状态下运行效率较高的在居民区有广泛适应性的集中排水泵站设计方案.

1 居民区排水泵站现状

居民区排水泵站目前来说主要有两种实现模式：中央集中式泵站和分布集中式泵站.

中央集中式泵站主要布置在核心物业机房中，排污泵与中央变压器机房、供水二次加压机房、配电机房、消防机房等距离较近.通过在核心物业机房中布置集水硐室，将管理园区中的雨水等地表水进行汇集，由排水管道排出.目前大多数居民区的生活废水采用双管制，其中厨房水不进入污水池，而是与阳台水一样，从雨水通道排出.所以中央集中式泵站的蓄水总是淤积压力较大，异物较多，难以实现有效的排水，因为中央集中式排水设施与机房其他设备距离较近，清理难度也较大.另一点不利因素来自中央集中式排水管道与自来水二次加压管道距离较近，可能发生饮水的污染.

分区集中式泵站主要布置在断面较大的窨井中，通过在窨井中安置潜水式污水泵，直接将窨井中积聚的雨水泵出到市政排污管道中.分区集中式泵站结构简单，成本低廉.但是，分区集中式泵站检修条件恶劣，检修过程复杂.日常运行过程需要频繁开启窨井盖，难以保证公共安全.

2 居民区专用雨水排水泵站设计需求

某地处于东南部亚热带季风区，雨热同期，降水主要集中在7、8、9三月.最大日降水量80 mm，最大连续降水量270 mm.某小区占地面积21.35公顷（213 500 m2），其中建筑物占地面积6.5公顷（65 000 m2）.在小区建设过程中，已经对小区外围建立了阻水沟，小区外围的雨水不会向小区内汇聚.小区排水流向通往南关街道主生活废水排水暗渠.小区排水加压管道直径600 mm，共4条.小区加压排水段抬高行程为3.5 m.

通过上述数据，小区最大日降水量17 080 m3，按照0.7的保险系数计算，小区的正常运行排水能力达到24 400 m3/d.按照正常运转时间12 h计算，每小时排水量必须达到2 000 m3.本文使用离心式三级大流量污水泵作为主要泵机，WQ系列泵机提供最大600 mm出水口径和最大3 750 m3/h的排水量.相近设备选型参数如表1.

表1 泵机选型表

通过核心设备选型，如果采用600WQ3500-12-185或者600WQ3750-17-250泵，那么每小时排水量远超过本文系统要求，扬程能力也远超过需求.但此两种型号可以直接提供600 mm的出水口直径.采用此两种水泵不需要使用变通就可以实现出水对接.

而采用450WQ2200-10-90泵机，其出水流量恰好符合本文要求的流量，用电量也更加经济.但其出水口直径只有450 mm，泵机输出的压力水经过变通后才可以与管路对接，此举会较大程度的影响水压.但考虑到当前扬程达到了10 m，经过变通调节后，水压可以基本符合要求.

但如果采用150WQ300-13-22泵机，虽然其流量只有300立方米每小时，但通过7台并列运行，系统完全可以提供足够的流量.虽然7台并列可能造成更低的效率和更大的能耗，达到了154 kW，但一方面此能耗仍然低于使用600WQ3500-12-185或者600WQ3750-17-250的能耗，另一方面因为节约了大量的备用设备支出，本文使用150WQ300-13-22泵机作为核心排水设备的选择是可行的.

本文泵房需要支持12台150WQ300-13-22泵机的安装和管理.泵房采用半埋式设计，通风窗设置在凸台景观带下方，泵房下部设置集水硐室，泵房主体埋入景观带中.

3 具体参数设计

3.1 集水硐室设计

本文要求集水硐室在最大降水中保持8小时的储水量，因为最大降水量情况下，24 h降水量可达17 080 m3，那么8 h降水量可达5 693.3 m3，集水硐室采用卧式设计，矩形断面.内径宽7 m，高4 m，长210 m.为了方便布置泵房，集水硐室的顶板布置在泵房底板以下30 cm处，中间隔断采用现浇钢筋混凝土板的形式.

因为硐室开始施工时，小区已经完全入驻，所以硐室采用分段开挖的方式进行施工.基坑侧壁采用垂直管理.小区建筑物多为小高层建筑，没有采用桩基础，所以施工前在施工区域进行玻璃酸钠的预注浆处理，施工区域两侧5 m内使用混凝土桨劈裂注浆.基坑侧壁施工采用土钉施工与锚索施工相结合的方式，确保施工后的土层位移量达到最小.通过前期勘探和后期施工印证，本文施工所有硐室均处于第四系三合土层中.施工条件较为单一，但施工的边坡压力较大.通过充分的预注浆和补充注浆，通过合理的土钉和锚索布置，本文系统的连续墙反向施工土层总位移量仅有8.2 mm，完全符合设计要求.

集水硐室中部设置清淤门4道，可以分别隔离其中任意2～3个硐室进行清淤维护.中间清淤门设置在泵房下方，泵房内每个泵机的吸水管路均可以分别在清淤门两侧吸水.吸水口过滤网孔径1.0 mm，孔间距2.6 mm.

3.2 泵房设计

因为采用12台泵布置，泵机管道直径为150 mm，泵机占地为1.2 m×1.8 m，泵机采用并列布置的方式，顶部采用600 mm顶管直接焊接，机房宽度为14.4 m，泵机占地宽度为1.8 m，检修通道占地宽度为2.2 m，机房总宽度为4.0 m.机房在集水硐室顶部布置.机房顶部布置600 mm排水管道，距离房顶200 mm，横管总高度为0.8 m.立管高度1.8 m，泵体高度1.2 m，泵体下部直管在泵房内的高度为0.4 m.泵房总高度4.2 m.泵房采用半埋式设计，顶部景观凸台结构为0.8 m，底板埋深为3.4 m.以此推出，集水硐室底板埋深为7.4 m.

泵房配套WGZP1-22B启动器12台，300KVA660V断路器2台.以上设备布置在4个操作柜中，操作柜宽度600 mm，高度2.2 m，深度500 mm。配电母线采用交联绝缘管状母线以减少地下空间的应用体积.控制区宽度2.4 m，深度2.4 m，高度3 m，通过在泵机硐室中部内刷大长度达到3.5 m以上的区域实现.以上硐室进入方法为垂直墙梯进入，以减少设计空间.

泵房基坑与集水硐室基坑同步开挖，开发方法与集水硐室一致.

3.3 动化实现

本文采用9档电接点水位计，在集水硐室内每隔30 m布置，电接点水位计采用等节点串联的方式实现控制，使其对水位的管理形成整体.

本文使用三菱12输入16输出PLC实现自动化控制，PLC算法采用模糊控制算法.模糊控制算法见表2.

表2 模糊控制算法

表2中，A策略为增加一台抽水泵并列，B策略为增加两台抽水泵并列，C策略为将所有热备用抽水泵并列，D策略为减少一台抽水泵并列，O为维持当前策略不变.

本文系统沿小区内管理链路干线并入总FDDI环路.信号主要来自各个泵机的开关量信号和电能质量信号.

4 结语

通过本文设计，集水硐室可以汇聚极限降水量下至少8小时的雨量，为极端条件下机房检修争取了时间.本文采用7台在用5台备用的方式，备用设备中，可以实现3台热备用2台冷备用的模式，可以做到设备的状态自由的从运行、备用、检修之间切换，从概率上让设备的损坏导致无法排水降到最低.本文集水硐室的埋深距离地表3.4 m，所有的地表汇水渠有较大的流量压力对其汇水，因为本文硐室在小区交付后建造，所以其弯道较多，小区内最远汇水点到集水硐室的支线距离不大于100 m.此点对小区内的集水环境带来了较稳定的支持.本文项目的问题是其窨井开口较多，且窨井深度均达到了7 m以上，所以小区应该加强窨井管理，防止出现窨井吞人的事故.

［1］ 徐东华.小区排水设计常见问题分析［J］.中华民居，2014，6（18）：82-84.

［2］ 万青.居民区排水系统淤积问题管理方案［J］.建筑技术，2013，7（7）：66-67.

［3］ 吴孟红.多雨地区居民区积水问题的几点建议［J］.建筑技术，2013，6（5）：102-104.

［责任编辑王新奇］

On the Design Innovations of Drainage Pum ping Station in Concentrated Residential Areas

DU Jia-wen

（College of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang Industry University，Hangzhou 310004，China）

The drainage in large residential areas has been a universal problem，even in the big cities such as Beijing，Shanghai，Guangzhou，and Shenzhen.Precipitation over 50mm would result in water accumulation difficult to be drained off.We havemade a study of the large residential areas in the southeastern coastal area under the extreme weather，such as a super typhoon.When consecutive daily precipitation exceeds 80mm，the life of the residents will remain unaffected thanks to efficient drainage.Based on the status quo，we havemade a needs analysis and elaborated on the design of system selection.

residential area drainage；drainage pumping station；innovation；semi-burial

TL353+.2

A

1008-5564（2015）02-0100-03

2014-11-10

杜嘉雯（1994—），女，浙江衢州人，浙江工业大学建筑工程学院给排水专业学生，主要从事城市给排水研究.