浅谈武夷新区快速通道地下人行通道雨水泵房设计

李文朴

（厦门市市政院工程设计院有限公司， 福建 厦门 360001）

1 工程概述

武夷新区位于福建省北部，是闽北的地理中心，也是“延平—建瓯—建阳—武夷山”南北向增长轴与“邵武—建阳—浦城”东西向增长轴的交汇点。

武夷新区快速通道全长19.8km，本次设计道路起点位于将口镇以北与规划四路交叉口处，沿途与规划五路、将口大道交叉（本道路下穿将口大道），并下穿宁武高速，终点位于武夷山东站南跨崇阳溪桥桥头。本设计范围中心线道路长1.63km，道路等级为交通性城市快速路，主车道设计车速80km/h，辅道设计车速40km/h，道路标准红线宽60m。

本工程在道路桩号K1+465处设置一座地下人行通道，地下人行通道采用钢筋混凝土结构。

2 地下人行通道排水概述

根据“高水高排，低水低排”的排水原则，通过在地下人行通道进出口台阶平台处附近设置相应的横向截水沟，将能够直接依靠重力流排入市政雨水管道内均纳入雨水管道系统内，从而减少地下人行通道雨水提升泵房的汇水面积，减轻泵房的运行负担。由于本路段雨水检查井埋设较浅，高程上无法满足重力流排入需求，因此本将台阶处横向截水沟雨水引流至泵房集水井内，然后排至雨水泵房，通过水泵提升后排入附近的市政雨水管道。

雨水泵房主要考虑地下人行通道露天雨水、自身清洗水等的集中抽排，其中露天雨水基本来自地下人行通道段。地下人行通道进出口处均会稍高于道路人行道，所以地下人行通道外路面雨水不纳入泵站汇水。

3 雨水泵房的设计流量

雨水流量的计算公式为：

Q=ΨqF(L/s)

其中：Ψ——综合径流系数；

F——汇水面积，hm2；

q——设计暴雨强度公式，L/（s·hm2）。

暴雨强度公式根据福建省建设厅关于批准发布省工程建设地方标准《福建省城市及部分县城暴雨强度公式》的通知（文号：闽建科〔2003〕27号）建阳：

式中：P——重现期，a；

t=t1+t2

t1——街坊集水时间，min；

t2——管道内水流时间，min；

3.1 综合径流系数Ψ

径流系数是一定汇水面积内总径流量与降水量的比值，说明在降水量中有多少水变成了径流。汇入地面种类不同，应选取不同的径流系数。汇水面积的综合径流系数应按地面种类加权平均计算。

因雨水泵房收集的雨水基本来自地下人行通道段，因此综合径流系数采用1.0。

3.2 设计暴雨重现期P

因地下人行通道整体雨水系统较正常路段低，需重点考虑排水的安全性。《室外排水设计规范》规定：雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，应采用3年～5年，并应与道路设计协调，经济条件较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。特别重要地区可采用10年或以上。

鉴于地下人行通道的安全性及重要性，故适当提高标准，设计暴雨重现期采用10年。

3.3 地面集水时间t1

地面集水时间与地下人行通道的排水沟坡长、坡度及粗糙度等因素相关。地下人行通道的地面集水时间一般取5～10min。实际上，由于地下人行通道地面集水时间一般较短，本工程采用t1=5min。

3.4 汇水面积F

为减少泵房规模，节省投资，雨水泵房只收集地下人行通道中无法重力流排入市政雨水管道的道路路面雨水。对于能够依靠重力流排入市政雨水管道且所处道路路面高程不低于相应防洪水位要求的路面雨水则通过在各个方向设置横向截水沟后让其全部重力流排入市政雨水管道系统而不再纳入本次雨水提升泵房的汇水范围。由于本路段雨水检查井埋设较浅，高程上无法满足重力流排入需求，因此本将台阶处横向截水沟雨水引流至泵房集水井内，然后排至雨水泵房，通过水泵提升后排入附近的市政雨水管道。

综上所述，本工程汇水面积仅含地下人行通道进出口露天部分汇水，经计算，雨水泵房的汇水面积F=0.05ha。

3.5 设计流量Q

Q=Q1+Q2

Q1——地下人行通道雨水，经计算Q1=25.7L/s。

Q2——清洗水

清洗水按每天冲洗一次计，共2.0m3。按10min将清洗水抽走考虑，Q2=3.34L/s。

雨水泵站流量Q为29.04L/s，故雨水泵房的设计规模采用30 L/s。

4 雨水泵房工艺流程

雨水泵房工艺流程采用以下形式：

图1 雨水泵房工艺流程图

5 水泵的选用

《室外排水设计规范》规定：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。

本雨水泵房是用于地下人行通道的雨水提升排放，若泵房因故不能工作，将会导致地下人行通道积水，严重影响过往行人安全，甚至造成生命财产损失。因此，本次设计考虑设置1台备用泵，并在非雨季时做好泵房的维护保养工作。

水泵采用1用1备，则泵房的单台水泵设计流量为30L/s（即108m3/h）。

集水井有效深度取0.6m，则集水井最低工作水位为152.105m，水泵的净扬程为156.355-152.105=4.25m，估算水泵的局部水头损失加沿程损失为2m，则水泵的总扬程估算为4.25+2=6.25m。

根据设计流量及估算总扬程，水泵选用WQ系列潜污泵，其性能为Q=30L/s；H=7.5m；N=4.0KW。

共选用2台该型号水泵，1用1备，则总抽水量为Q总=Q=30（L/s）。

6 集水井

集水井按2台水泵布置，集水井宽1.5m，长2.0m，集水井有效水深取0.6m，则集水井有效容积为V实=2. 0×1.5×0.6=1.8m3。

在计算雨水集水池内的有效容量时,需要从所有水泵中的最小启动水位到最大的停止水位进行计算,但要保证集水池有效容量不小于一台水泵的lmin流量，则V设=108×60/3600=1.8m3。

V实=V设=1.8m3，集水井有效容积满足设计要求。

图2 雨水泵房剖面图

（图中相对标高±0.00=黄海标高158.555 m）

7 水泵总扬程的核算

根据泵房的平面及剖面设计，泵房进水管管内底标高为154.105 m，集水井最低设计水位152.105m（集水井有效水深0.6m），水泵提升高度为出水压力管管顶，即156.355m。

泵房的总扬程为H=H1+H2+H3

H1：水泵进出口水头损失（即沿程和局部水头损失之和，局部水头损失按10%沿程水头损失计算），

H1=1.1×li/1000

式中，l——出水压力管管长，m；

i——水力坡降，查表可知，1000i =37.7

H1=1.1×6.5×37.7/1000=0.27

H2：雨水泵房集水井最低工作水位与提升高度之间的净高差H2=156.355-152.105=4.25m

H3：富余水头，取H3=1.5m

则 H=H1+H2+H3=0.27+4.25+1.5=6.02m＜7.5m.

因此，所选水泵的扬程能满足设计要求。

8 泵房平面布置

雨水泵房结构与地下人行通道为一体，泵房位于地下人行通道中间，刚好位于道路中央分隔带下。

由于泵房用地比较紧张，根据业主要求不设置附属用房，配电部分采用箱变，因此泵房不设置配电室和值班室等。泵站建成后，设备日常的检修维护和起吊由管理单位统一解决。

图3 雨水泵房平面图

9 小结

随着城市的快速发展，地下人行通道已经成为解决城市交通拥堵的重要措施。但是，近年来我国许多城市都经常发生因排水不及时导致地下人行通道积水的情况，严重威胁民众的生命财产安全。经分析，造成积水的原因主要是：(1)排水设施抵御暴雨能力不足；（2）地下人行通道周边的排水设施不完善，造成“高水低排”的现象；(3)设备老旧，缺乏维保。

本次设计总结了以往的地下人行通道排水工程实例，并结合雨水泵房的实际运行情况，采用以下对策预防积水的产生：

(1)提高设计标准。如设计暴雨重现期采用10年一遇甚至更高；地面集水时间采用5min。

（2）雨水泵房中设置备用泵。若雨季时工作水泵发生故障，备用泵可以立即投入使用。日常运行时也可以两台水泵轮换使用，减少水泵故障的几率。

（3）“高水高排，低水低排”的排水原则，尽量使通道外部范围雨水不进去通道排水系统，降低排水风险及管理运营费用。