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摘要：随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断推进，城区排水系统也日趋完善。小型排水泵站作为城市排水系统中重要的基础设施，其设计的科学性与合理性对城市排水系统的正常运行及人民的生命财产安全有着极为重要的影响。本文结合以往项目的设计经验，并参考相关资料，归纳梳理了小型排水泵站工艺设计的技术要点。
关键词：排水泵站、工艺设计、格栅井、集水池
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
在进行城市排水设计时，一般采用重力流排水。而在平原地区，由于地势平坦，随着管道铺设长度的增加，管道埋深会逐渐增大。但是，由于受到下游排水出路，如：河道、污水处理厂、现状排水管道等高程的限制，通常会导致上游管道无法接入，这时就需要设置中途提升泵站，以便能将雨、污水顺利排走。泵站设计的合理与否，直接关系到整个市政排水系统能否顺利运行，直接影响着人民的生命财产安全。
传统泵站的基本工艺流程如下：进水管→进水交汇井→进水闸井→格栅井→集水池→水泵→出水池→受纳水体。
图1:泵站工艺流程图
图2:泵站庭院效果图
二、泵站选址
泵站选址工作一般由规划部门来执行，选址的原则如下：（1）符合城市总体规划。（2）靠近排水系统需要提升的管段。（3）选择地势较低的位置，以便减少挖深，但是不得位于可能产生积水或受洪水威胁的地段。（4）具有良好的工程地质条件。（5）靠近下游的受纳水体或排水系统。（6）尽量减少拆迁、少占农田。（7）交通便利，周边有可以利用的电源、水源、热源。（8）排水泵站宜设计成单独的建筑物，为了减少臭味、噪声的污染，应当结合当地的环境条件，与住房和公共建筑物保持必要的距离。
三、进水交汇井及闸井
进水交汇井的作用是汇合来自不同方向的来水，尽量保持水流正向进入集水池，其工艺尺寸根据进水管管径确定，管道两侧预留300～500mm的安装空间即可。
进水闸井的主要作用是截断进水，为机组的安装检修、集水池的清池挖泥工作提供方便。当发生事故或停电时，也可以保证泵站不受淹没。闸门一般采用提板式铸铁闸门，配用手电两用启闭机操作。闸井的宽度一般取2米即可满足使用要求，闸井的底高程一般取比进水管道低0.5米，以满足闸门的安装要求。
图3:进水闸井
四、泵站格栅井
格栅井的作用主要是用来拦截大于格栅间隙的污杂物，保护水泵的正常工作，格栅上的污杂物可以用人工清捞，也可以用机械清污机自动清捞。格栅的设计宽度主要取决于以下几方面的因素：
(1)格栅栅条间隙：一般污水泵站格栅间隙为20～25mm,雨水格栅间隙≥40mm。
(2)格栅栅条断面：格栅栅条一般采用10mm×50mm的扁钢制成，后面采用槽钢相间作为横向支撑，通常预先加工成500mm左右宽的格栅组合片。
（3）过栅流速：格栅通过设计流量时的流速一般采用0.8～1m/s，格栅前渠道内的流速可采用0.6～0.8m/s，栅后到集水池的流速可采用0.5～0.7m/s。
（4）格栅间隙总面积：当采用人工清除时，应不小于进水管渠有效断面的2倍，机械清除时应不小于1.2倍。
综合考虑以上四点因素，计算后，格栅宽度取最大值，另外额外考虑300mm的安装尺寸作为为格栅井的设计宽度。
图4:进水闸井
五、泵站集水池
泵站集水池主要用来调整进水流态，调蓄变化的进水量，为水泵机组提供稳定的运行条件。集水池的形状、尺寸及水泵吸水管的布置主要考虑以下几点：(1)集水池的尺寸足够大，自动控制开启的泵站不能使水泵开启次数太频繁；(2)不能产生气蚀现象；(3)泵的进水管四周进水速度比较平均，对泵的冲击荷载小，且不降低泵的效率；(4)多泵工作时，使每台水泵的负荷比较平均，提高多泵效率。本文主要从集水池的有效容积、水泵安装尺寸等几方面入手，确定合理的集水池几何尺寸。
1、集水池的有效容积
污水泵房的集水池有效容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。雨水泵站的集水池容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量。
2、水泵设备安装要求
由于敞开式进水池结构简单，施工方便，在中小型泵站的应用中非常广泛。本文以敞开式进水池为例，研究水泵安装的尺寸要求。其中，公式中涉及的符号含义为D0：水泵叶轮直径；DL：喇叭口进口直径；n：水泵台数。
图5：进水池平面、剖面示意图
（1）悬空高度M
悬空高度指水泵进水管口至流道底板的距离,悬空高度过小会产生不良漩涡、恶化水泵吸水条件,增加水力损失,造成水泵运行效率偏低;悬空高度过大会增加流道高度和泵房开挖深度,加大工程量,建议悬空高度取：M=(0.68～1.2) D0。
（2）后壁距离T
水泵吸水时，一部分水流会从喇叭口后部进入泵内，因此必须保证喇叭口与墙壁之间有一定的距离，然而距离过大增加了水流在后壁空间的自由度，加大了涡流产生的可能性，降低水泵的效率，根据以往项目的设计经验，建议后壁距离可以取：T=(0.8～1.0)DL。
（3）池宽Bj
为保证水流能顺利的从喇叭口两侧及后部进泵，需要有一定的池宽；过大的池宽会增加土建投资，且容易产生漩涡，发生偏流、回流现象。根据以往项目的设计经验，建议池宽可以取:Bj=（3.5～4）D0×n。
（4）池长X
在正向进水的情况下，为使水流在到达喇叭口之前能到达大体均匀的状况，需要设置足够的池长。池长的可按泵房上部结构的布置要求确定，一般可取X=（7-8）D0；在侧向进水的情况下，池长还需要适当增加。
六、泵站的运行管理
众所周知，对于市政工程项目而言，“三分建，七分管”，建设是基础，管理是关键。泵站如果想保持高效、长久的运行，除了科学、合理的工艺设计、设备选型外，还需要配备专业化的管理团队。作为泵站管理人员和运行人员必须熟悉机、电、水及管理各方面的知识，具有处理各种问题和突发事件的应变能力。另外，管理人员应注意编制管理计划、运行计划和维修计划，整编泵站各种设备的技术资料和技术文件，机组运行、观测和检修资料，并通过对各种资料的逐年积累和分析，掌握泵站的各种设备程的使用规律，进一步改进泵站的经济运行方式和提高安全运行的能力，不断提高和改进泵站管理水平。
七、总结
市政排水设施的建设及运行，直接關系到人民群众的生命财产安全。而排水泵站，更是其中重要的环节，因此，在进行泵站设计时，应本着经济、安全的原则，把控技术关键点，制定切实经济、可行的方案，在泵站投入使用后，更要配备专业的管理团队对泵站的日常运行进行维护管理，确保泵站安全、可靠的运行。
参考文献：
[1] 颜晓斐：《地下式排水泵站建设要点分析与探讨》，《给水排水》，2010年36期
[2] 王志：《城市排水泵站的发展》，《通用机械》，2010年04期
[3] 毛威敏 胡凌：《现代城市中排水泵站设计的探讨》，《中国市政工程》，2002年04期
[4] 李佳音：《市政给排水泵站的运行与管理问题探讨》，《黑龙江科技信息》，2013年29期
[5] 刘为民：《泵站进水流道对泵性能影响的研究》，《江苏科技大学学报》，2007年02期
[6] 付强 朱荣生：《泵站肘型进水流道模型试验研究[》，《农机化研究》，2012年09期
关键词：排水泵站、工艺设计、格栅井、集水池
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
在进行城市排水设计时，一般采用重力流排水。而在平原地区，由于地势平坦，随着管道铺设长度的增加，管道埋深会逐渐增大。但是，由于受到下游排水出路，如：河道、污水处理厂、现状排水管道等高程的限制，通常会导致上游管道无法接入，这时就需要设置中途提升泵站，以便能将雨、污水顺利排走。泵站设计的合理与否，直接关系到整个市政排水系统能否顺利运行，直接影响着人民的生命财产安全。
传统泵站的基本工艺流程如下：进水管→进水交汇井→进水闸井→格栅井→集水池→水泵→出水池→受纳水体。
图1:泵站工艺流程图
图2:泵站庭院效果图
二、泵站选址
泵站选址工作一般由规划部门来执行，选址的原则如下：（1）符合城市总体规划。（2）靠近排水系统需要提升的管段。（3）选择地势较低的位置，以便减少挖深，但是不得位于可能产生积水或受洪水威胁的地段。（4）具有良好的工程地质条件。（5）靠近下游的受纳水体或排水系统。（6）尽量减少拆迁、少占农田。（7）交通便利，周边有可以利用的电源、水源、热源。（8）排水泵站宜设计成单独的建筑物，为了减少臭味、噪声的污染，应当结合当地的环境条件，与住房和公共建筑物保持必要的距离。
三、进水交汇井及闸井
进水交汇井的作用是汇合来自不同方向的来水，尽量保持水流正向进入集水池，其工艺尺寸根据进水管管径确定，管道两侧预留300～500mm的安装空间即可。
进水闸井的主要作用是截断进水，为机组的安装检修、集水池的清池挖泥工作提供方便。当发生事故或停电时，也可以保证泵站不受淹没。闸门一般采用提板式铸铁闸门，配用手电两用启闭机操作。闸井的宽度一般取2米即可满足使用要求，闸井的底高程一般取比进水管道低0.5米，以满足闸门的安装要求。
图3:进水闸井
四、泵站格栅井
格栅井的作用主要是用来拦截大于格栅间隙的污杂物，保护水泵的正常工作，格栅上的污杂物可以用人工清捞，也可以用机械清污机自动清捞。格栅的设计宽度主要取决于以下几方面的因素：
(1)格栅栅条间隙：一般污水泵站格栅间隙为20～25mm,雨水格栅间隙≥40mm。
(2)格栅栅条断面：格栅栅条一般采用10mm×50mm的扁钢制成，后面采用槽钢相间作为横向支撑，通常预先加工成500mm左右宽的格栅组合片。
（3）过栅流速：格栅通过设计流量时的流速一般采用0.8～1m/s，格栅前渠道内的流速可采用0.6～0.8m/s，栅后到集水池的流速可采用0.5～0.7m/s。
（4）格栅间隙总面积：当采用人工清除时，应不小于进水管渠有效断面的2倍，机械清除时应不小于1.2倍。
综合考虑以上四点因素，计算后，格栅宽度取最大值，另外额外考虑300mm的安装尺寸作为为格栅井的设计宽度。
图4:进水闸井
五、泵站集水池
泵站集水池主要用来调整进水流态，调蓄变化的进水量，为水泵机组提供稳定的运行条件。集水池的形状、尺寸及水泵吸水管的布置主要考虑以下几点：(1)集水池的尺寸足够大，自动控制开启的泵站不能使水泵开启次数太频繁；(2)不能产生气蚀现象；(3)泵的进水管四周进水速度比较平均，对泵的冲击荷载小，且不降低泵的效率；(4)多泵工作时，使每台水泵的负荷比较平均，提高多泵效率。本文主要从集水池的有效容积、水泵安装尺寸等几方面入手，确定合理的集水池几何尺寸。
1、集水池的有效容积
污水泵房的集水池有效容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。雨水泵站的集水池容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量。
2、水泵设备安装要求
由于敞开式进水池结构简单，施工方便，在中小型泵站的应用中非常广泛。本文以敞开式进水池为例，研究水泵安装的尺寸要求。其中，公式中涉及的符号含义为D0：水泵叶轮直径；DL：喇叭口进口直径；n：水泵台数。
图5：进水池平面、剖面示意图
（1）悬空高度M
悬空高度指水泵进水管口至流道底板的距离,悬空高度过小会产生不良漩涡、恶化水泵吸水条件,增加水力损失,造成水泵运行效率偏低;悬空高度过大会增加流道高度和泵房开挖深度,加大工程量,建议悬空高度取：M=(0.68～1.2) D0。
（2）后壁距离T
水泵吸水时，一部分水流会从喇叭口后部进入泵内，因此必须保证喇叭口与墙壁之间有一定的距离，然而距离过大增加了水流在后壁空间的自由度，加大了涡流产生的可能性，降低水泵的效率，根据以往项目的设计经验，建议后壁距离可以取：T=(0.8～1.0)DL。
（3）池宽Bj
为保证水流能顺利的从喇叭口两侧及后部进泵，需要有一定的池宽；过大的池宽会增加土建投资，且容易产生漩涡，发生偏流、回流现象。根据以往项目的设计经验，建议池宽可以取:Bj=（3.5～4）D0×n。
（4）池长X
在正向进水的情况下，为使水流在到达喇叭口之前能到达大体均匀的状况，需要设置足够的池长。池长的可按泵房上部结构的布置要求确定，一般可取X=（7-8）D0；在侧向进水的情况下，池长还需要适当增加。
六、泵站的运行管理
众所周知，对于市政工程项目而言，“三分建，七分管”，建设是基础，管理是关键。泵站如果想保持高效、长久的运行，除了科学、合理的工艺设计、设备选型外，还需要配备专业化的管理团队。作为泵站管理人员和运行人员必须熟悉机、电、水及管理各方面的知识，具有处理各种问题和突发事件的应变能力。另外，管理人员应注意编制管理计划、运行计划和维修计划，整编泵站各种设备的技术资料和技术文件，机组运行、观测和检修资料，并通过对各种资料的逐年积累和分析，掌握泵站的各种设备程的使用规律，进一步改进泵站的经济运行方式和提高安全运行的能力，不断提高和改进泵站管理水平。
七、总结
市政排水设施的建设及运行，直接關系到人民群众的生命财产安全。而排水泵站，更是其中重要的环节，因此，在进行泵站设计时，应本着经济、安全的原则，把控技术关键点，制定切实经济、可行的方案，在泵站投入使用后，更要配备专业的管理团队对泵站的日常运行进行维护管理，确保泵站安全、可靠的运行。
参考文献：
[1] 颜晓斐：《地下式排水泵站建设要点分析与探讨》，《给水排水》，2010年36期
[2] 王志：《城市排水泵站的发展》，《通用机械》，2010年04期
[3] 毛威敏 胡凌：《现代城市中排水泵站设计的探讨》，《中国市政工程》，2002年04期
[4] 李佳音：《市政给排水泵站的运行与管理问题探讨》，《黑龙江科技信息》，2013年29期
[5] 刘为民：《泵站进水流道对泵性能影响的研究》，《江苏科技大学学报》，2007年02期
[6] 付强 朱荣生：《泵站肘型进水流道模型试验研究[》，《农机化研究》，2012年09期