我國(guó)正處在城鎮(zhèn)化發(fā)展的快車道，城鎮(zhèn)人口不斷增加，城鎮(zhèn)面積也不斷加大。與之伴隨的是城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的不斷完善和排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高。為了提高和加強(qiáng)城市汛期排水能力，對(duì)部分排水能力不足的泵站進(jìn)行改造勢(shì)在必行。本文以富陽(yáng)市龍山路泵站改造為例，結(jié)合筆者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)泵站改造設(shè)計(jì)過(guò)程中的要點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，供其他泵站改造項(xiàng)目借鑒。

泵站現(xiàn)狀及地區(qū)排水系統(tǒng)規(guī)劃

龍山路泵站現(xiàn)狀

富陽(yáng)市龍山路雨污水泵站位于富陽(yáng)市中心，花塢路和龍山路路口，為全地下結(jié)構(gòu)，上部為居民住宅。泵站為雨污水合建，其中雨水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0m'/s，污水泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為 5 萬(wàn) m/d。由于北渠河道水位較低(常水位保持在3~4m)，雨季時(shí)平時(shí)不開(kāi)泵，雨水經(jīng)岔道管自流排入河道，只有當(dāng)河道水位較高，自流無(wú)法排除時(shí)才開(kāi)啟雨水泵，雨水經(jīng)水泵提升后排入河道。

區(qū)域排水系統(tǒng)規(guī)劃

龍山路雨污水泵站服務(wù)范圍為北堤路、子山、迎賓路、富春路和鸛山圍合的區(qū)域，服務(wù)面積約為 0.92km?。區(qū)域內(nèi)地勢(shì)呈西北、西南高，東部相對(duì)較低的走勢(shì)，其中子山、鸛山為區(qū)域的地勢(shì)高點(diǎn)，龍山路、桂花路和花塢路為區(qū)域較低的路段。

經(jīng)計(jì)算，暴雨重現(xiàn)期P=1a時(shí)，服務(wù)范圍內(nèi)雨水量 Q=5.83m'/s。P-0.5a 時(shí)，在現(xiàn)狀管道條件下，服務(wù)范圍內(nèi)雨水量 0-3.88m'/s。2.3 泵站運(yùn)行情況及存在問(wèn)題

已建龍山路雨污水泵站為全地下式雨污水合建泵站，雨水泵站規(guī)模為 1.0m/s，污水泵房規(guī)模為 5萬(wàn) m'/d。自建成至今，泵站總體運(yùn)行正常。但由于北渠抬水工程正處在實(shí)施階段，實(shí)施后北渠水位抬高，地區(qū)雨水將無(wú)法自排入渠，龍山路泵站泵排能力無(wú)法滿足區(qū)域內(nèi)雨水的排放要求，

2011年在較大暴雨且河道水位較高時(shí)，地面積水現(xiàn)象比較嚴(yán)重，積水退水時(shí)間較長(zhǎng)，除了泵房規(guī)模偏小無(wú)法及時(shí)排放的原因以外，河水通過(guò)岔道管倒灌也是導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間積水的主要原因。在北渠拾水，河道水位標(biāo)高不再滿足區(qū)域雨水自排要求的前提下，岔道管己失去其主要功能，需對(duì)其進(jìn)行改造，防止河水倒灌的情況再次發(fā)生。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、與泵站運(yùn)營(yíng)管理單位了解情況、資料收集和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析核算，龍山路雨污水泵站存在的主要問(wèn)題如下:

(1)雨水泵房配泵能力偏低，暴雨重現(xiàn)期 P=18時(shí)，服務(wù)范圍內(nèi)雨水量 0=5.83m/s，現(xiàn)狀泵排能力嚴(yán)重不足，需對(duì)泵站進(jìn)行擴(kuò)容改造。

(2)已建泵站水泵起吊設(shè)備為3t，起吊凈空較小，泵站擴(kuò)容后需對(duì)起吊設(shè)備和工字鋼進(jìn)行改造，而水泵規(guī)格提升后水泵的安裝和檢修也將是本工程實(shí)施的限制因素。

(3)北渠水位拾升后，岔道管將失去其功能，需進(jìn)行相應(yīng)改造。

(4)進(jìn)水閘門井閘門設(shè)備老化，關(guān)閉速度較慢，本次改造需更換。

(5)格柵井頂部漏水嚴(yán)重，需進(jìn)行修補(bǔ)。泵房地下一層照明不足，需改造照明設(shè)施:

(6)泵房?jī)?nèi)通風(fēng)設(shè)施破舊失靈，臭味重，工作環(huán)境差，需增加泵站除臭設(shè)施。2.4 項(xiàng)目實(shí)施必要性

(1)是確保地區(qū)防汛安全，降低富陽(yáng)污水處理廠水量負(fù)荷的需要。

目前龍山路雨污水泵站內(nèi)，雨水配泵能力僅為1.0m/s，與規(guī)劃要求相距較遠(yuǎn)。因此，必須對(duì)龍山路雨污水泵站進(jìn)行擴(kuò)容改造，提高地區(qū)雨水的排放能力，盡可能緩解暴雨情況下地區(qū)積水情況。

2011年在較大暴雨且河道水位較高的情況下，地面積水現(xiàn)象比較嚴(yán)重，雖同時(shí)開(kāi)啟龍山路雨污水泵站內(nèi)2臺(tái)雨水泵和5臺(tái)污水泵，但積水退水仍較緩慢，退水時(shí)間較長(zhǎng)。而污水泵最終出路為富陽(yáng)污水處理廠，此舉無(wú)疑加大了下游污水處理廠的水量負(fù)荷。對(duì)雨污合建泵站進(jìn)行擴(kuò)容改造后，能有效緩解這一現(xiàn)狀。

(2)是保護(hù)泵站運(yùn)行安全，操作工人人身安全和提升泵站自動(dòng)化控制能力的需要。

現(xiàn)狀龍山路泵站進(jìn)水閘門老化嚴(yán)重，已基本失靈，閘門井上部壓力蓋板破損失效，導(dǎo)致暴雨來(lái)臨時(shí)，雨水通過(guò)蓋板冒溢至泵房操作層，損壞泵站設(shè)備，同時(shí)帶來(lái)觸電危險(xiǎn)，影響泵站運(yùn)行安全，危及操作工人的人身安全。

本次改造通過(guò)更換閘門和壓力蓋板，解決雨水冒溢問(wèn)題。而增加監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則進(jìn)一步提升了泵站自動(dòng)化控制能力。

(3)是改善工人的工作環(huán)境及區(qū)域生態(tài)環(huán)境的需要。

解決泵站漏水問(wèn)題，改造泵站照明系統(tǒng)，增加泵站除臭系統(tǒng)等一系列設(shè)施的實(shí)施，可以顯著改善泵站內(nèi)工人操作環(huán)境以及泵站周遭空氣環(huán)境質(zhì)量，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。

泵站改造方案的論證

改造原則

1.在保持現(xiàn)有土建整體不變的前提下，充分利用現(xiàn)有設(shè)施，最大程度增加排水能力，并減少建設(shè)過(guò)程中對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行的影響:

2.積極穩(wěn)妥地采用“四新”技術(shù)，全面提高工程效益;

3.保護(hù)環(huán)境，減小泵站對(duì)周邊環(huán)境的影響:

4.切實(shí)做好泵站改造切換工作，減少污水臨時(shí)排放時(shí)間。

3.2 主要機(jī)械設(shè)備選型

龍山路雨污水泵站總占地面積約 445.76m?，其中污水泵房?jī)?nèi)凈尺寸為10.8x19.9m，雨水泵房?jī)?nèi)凈尺寸為8.4x19.9m:泵房底層、中層、上層標(biāo)高分別為1.00m、5.00m和9.50m。泵房與居民樓合建，位于居民樓底層，土建整體無(wú)擴(kuò)建可行性:雨水泵房、污水泵房集水池容積均略有余量，存在通過(guò)更換水泵來(lái)擴(kuò)容的可行性，但集水池尺寸和容積、泵房層高、工字鋼等起吊能力是制約泵站擴(kuò)容的瓶頸。

中層平面標(biāo)高5.00m，梁頂標(biāo)高8.75m，起吊空間僅 3.75m(含工字鋼高度及起吊葫蘆高度)，需選擇特殊設(shè)備方能滿足本工程設(shè)備安裝及檢修空間的需要。

雨污水泵的選型

本工程為改造工程，原工程使用潛污泵，干式泵及潛水軸流泵的形式均無(wú)法滿足本工程土建要求。潛污泵土建尺寸小，安裝方便，噪音小，與本工程適應(yīng)性強(qiáng)，故本工程仍選用潛水泵。

因本工程土建尺寸受限，需對(duì)水泵的具體尺寸進(jìn)行限制，雨水潛水泵泵體高度不能超過(guò) 2.7m，污水泵泵體不能超高 2.0m。本工程選用運(yùn)行效率高、泵體尺寸小的進(jìn)口產(chǎn)品。

起吊設(shè)備的選型

本工程受泵站內(nèi)空間限制，選用普通電動(dòng)葫蘆難以滿足安裝要求，需選用超低凈空電動(dòng)葫蘆，

普通起吊重量CD3-6D 電動(dòng)葫蘆設(shè)備凈高度為930mm，超低凈空電動(dòng)葫蘆設(shè)備凈高度270mm，為了滿足起吊高度，同時(shí)減少土建改造工程量，本工程選用超低凈空電動(dòng)葫蘆，用于泵站雨污水泵的起吊。

進(jìn)水閘門的選型

本工程為全地下式雨污合建泵站，當(dāng)進(jìn)水超過(guò)泵房排水能力或斷電事故時(shí)，需快速關(guān)閉進(jìn)水閘門，避免泵站被淹，本工程選用可快速關(guān)閉電動(dòng)閘門，可以在斷電后 10~20s內(nèi)關(guān)閉閘門,防止泵站被淹沒(méi),同時(shí)要求閘門有調(diào)節(jié)功能，在供電情況下可正常調(diào)節(jié)閘門開(kāi)啟量。

除臭設(shè)備的選型

目前工程中比較成熟的除臭工藝主要是離子除臭和生物除臭工藝。通過(guò)與生物濾池除臭工藝對(duì)比，可以得出離子除臭系統(tǒng)具有:

(1)處理效率高。

離子氧除臭設(shè)備能有效去除硫化氫(HS)、氨(NH;)、硫醇等特定的污染物，以及各種異(臭)味，效果可達(dá) 85-95% 左右。在任何季節(jié)、任何氣候條件下都能滿足除臭設(shè)備處理效果要求。

(2)技術(shù)領(lǐng)先、投資小、能耗低。

離子氧發(fā)生管及分置調(diào)控器的風(fēng)阻小，壽命長(zhǎng)、電耗極小。

(3)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定目經(jīng)濟(jì)。

可在確保排放達(dá)標(biāo)的前提下，采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式.以降低運(yùn)行成本。(4)自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)便。設(shè)備運(yùn)行完全自動(dòng)，無(wú)須人工操作，可采用遠(yuǎn)程或就地兩種控制，并有手動(dòng)和自動(dòng)二種控制模式設(shè)備停止運(yùn)行、檢修或更換易損件及材料等，可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)并投入正常使用。

(5)除臭設(shè)備結(jié)構(gòu)體積小、自重輕。除臭設(shè)備與泵站總體布局相適應(yīng)，滿足產(chǎn)的設(shè)計(jì)要求。占地面積小，能保證日常的運(yùn)行、檢修空間。

因此，本工程選用離子除臭系統(tǒng)，用于改善泵房?jī)?nèi)部及泵站周邊區(qū)域的空氣環(huán)境質(zhì)量。

改造內(nèi)容

本次龍山路雨污合建泵站改造工程主要分為兩部分內(nèi)容:

(1)雨污合建泵房?jī)?nèi)改造部分，主要包括:

a.雨水泵房改造:將原2臺(tái)雨水泵拆除更換為3臺(tái)新泵，改造后每臺(tái)雨水泵流量 0=1.0m/s:

b.污水泵房改造:將原5臺(tái)污水泵拆除更換為5臺(tái)新泵，改造后每臺(tái)污水泵流量 0=0.375m/s:

c.進(jìn)水閘門改為電動(dòng)可快速開(kāi)關(guān)閘門，進(jìn)水閘門前壓力蓋板更換:

d.改造泵房?jī)?nèi)工字鋼位置和型號(hào)，拆除部分電動(dòng)葫蘆改造為超低凈空電動(dòng)葫蘆:

e.改造泵站除臭設(shè)備，改造照明及監(jiān)控系統(tǒng)。(2)雨污合建泵房外改造部分:

a.雨水管改造內(nèi)容為:原DN1000泵站雨水出水管改換為 DN1400 雨水管,改造雨水排放口，過(guò)花塢路部分管道采用頂管施工，管道路徑從原 DN1500混凝土管穿過(guò)。

b.污水管改造內(nèi)容為:新建 DN700 污水出水管與現(xiàn)狀 DN1000雨水出水管連接，排放入北渠，用于暴雨時(shí)排放合流雨水:采用頂管施工，管道路徑從原 DN1500 混凝土管穿過(guò)。

c.除臭設(shè)計(jì)改造內(nèi)容為:在泵房外空地上設(shè)置混凝土地坪新建除臭設(shè)備，除臭風(fēng)管沿花塢路埋設(shè)至花塢橋下，沿花塢橋下向東穿過(guò)花塢橋后，在花塢橋東、館驛路北側(cè)設(shè)置排放口無(wú)害排放。

工程方案設(shè)計(jì)

平面布置及管線改造

雨水管改造

現(xiàn)狀雨水泵房出水管分岔道管、水泵提升出水管兩路。岔道管管徑為 DNI500:水泵提升出水管管徑為 DN1000~2xDN800，泵排出水口管徑為2xDN800，管內(nèi)底標(biāo)高 3.04m。當(dāng)雨水較小時(shí)，北渠水位低時(shí)，打開(kāi)岔道管閥門，雨水自流進(jìn)入北渠:當(dāng)雨水較大，北渠水位高時(shí)，開(kāi)啟雨水泵，通過(guò) DN1000~2xDN800 排放雨水。

由于雨水泵配泵能力增加，經(jīng)對(duì)原雨水出水管(DN1000~2xDN800)復(fù)核，過(guò)水能力偏小，無(wú)法滿足雨水外排要求，故需對(duì)出水管道進(jìn)行改造。北渠蓄水以后，將無(wú)法重力自流外排，原岔道管將失去其功效。擬將泵站出水管連接至已建 DN1500雨水岔道管，利用已建岔道管排放泵送雨水，在已建DN1500 岔道管內(nèi)內(nèi)村DN1400鋼管，使其能承受樂(lè)力，作為出水壓力管用。同時(shí)將原有出水口改造為八字式出水口，與現(xiàn)有防洪堤相結(jié)合。

污水管改造

考慮到實(shí)際污水泵房規(guī)模增加到1.875m'/s，增加部分泵排能力是用于雨季時(shí)排放合流雨水之用，提高地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，污水管仍利用原兩路DN700 出水管，并在泵組出水管上另設(shè)1路DN700管道，設(shè)閥門切換，接入原 DN1000~2xDN800出水管。早季利用原兩路 DN700出水管排放污水，當(dāng)雨水流量超過(guò)雨水泵輸送能力時(shí)，開(kāi)啟全部污水泵分流一部分河流雨水，合流雨水經(jīng)已建雨水出水管道排入河道。原有2座 DN800 出水口，其中1座為直立式擋墻，在本工程中改造為八字式出水口，與現(xiàn)有防洪堤相結(jié)合。

泵站工藝設(shè)計(jì)雨水泵房改造

現(xiàn)狀雨污合建泵房并無(wú)土建擴(kuò)容的可能，受土建尺寸的限制，經(jīng)反復(fù)設(shè)備選型、計(jì)算和土建尺寸復(fù)核，擬將原泵房?jī)?nèi)2臺(tái)規(guī)格為0.5m'/s雨水泵更換為 1.0m'/s，同時(shí)新增1臺(tái)1.0m'/s雨水泵，使雨水泵房的提升能力由原 1.0m'/s 增加到 3.0 m/s.

經(jīng)計(jì)算，本工程雨水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定為H=9.00m，校核范圍為4.50~10.70m。

污水泵房改造

由于雨水泵調(diào)換后仍達(dá)不到服務(wù)范圍內(nèi)的雨水排放能力，同時(shí)考慮到服務(wù)范圍內(nèi)管道為合流制，存在雨污混接現(xiàn)象，因此考慮利用污水泵的輸送能力，在雨量較大時(shí)盡能力輸送合流雨水，部分分擔(dān)雨水泵的排澇壓力，因此考慮同時(shí)更換污水泵。

經(jīng)對(duì)污水泵房土建尺寸進(jìn)行復(fù)核，將原泵房?jī)?nèi)5臺(tái) 0.18~0.22 m/s 的污水泵更換為 0.375m/s,使污水泵站的提升能力提高至 1.875m/s。雨季時(shí)污水泵可同時(shí)開(kāi)啟，用于輸送合流雨水，增加區(qū)域排水能力。結(jié)合原污水泵設(shè)計(jì)參數(shù)，本工程污水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定為 H=12.0m，校核范圍為 6.00~14.00m。

結(jié)論與建議

結(jié)論

(1)本工程實(shí)施后，將大大降低服務(wù)范圍內(nèi)地面積水現(xiàn)象的發(fā)生，防止由于地塊積水造成的環(huán)境污染。

(2)充分利用泵房外部現(xiàn)狀管道設(shè)施，通過(guò)計(jì)算和管線切改，理順了泵房雨污水出路，改善了區(qū)域排水狀況。

(3)通過(guò)“四新”技術(shù)的運(yùn)用，解決了泵房改造的除臭、設(shè)備起吊、泵站安全保護(hù)等問(wèn)題，改善泵房?jī)?nèi)工作環(huán)境和區(qū)域生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)改造后總的泵排能力為 Q=4.875m/s(考慮雨水泵、污水泵同時(shí)開(kāi)啟)。扣除5萬(wàn)m/d原污水輸送能力，能達(dá)到P=0.5年一遇的雨水排放 3.88 m/s要求。

建議

(1)泵站管道及雨污水泵站改造時(shí)，需斷水施工，建議在非汛期施工，施工時(shí)需得到泵站運(yùn)行管理單位配合，做好施工期間臨時(shí)排水，并應(yīng)合理安排施工順序，盡量縮短斷水時(shí)間。

(2)建議對(duì)服務(wù)范圍內(nèi)的管道系統(tǒng)進(jìn)行梳理和摸排，杜絕雨污水管道直排河道的現(xiàn)象出現(xiàn)，防止一旦河道水位較高時(shí)，河水倒灌而加重雨污水泵房的負(fù)擔(dān)。

3)為最大限度提高雨水排除能力，暴雨期間泵站將利用污水泵輸送合流污水，排入北渠，需征得當(dāng)?shù)丨h(huán)保等相關(guān)部門同意。雨水口的設(shè)置需與水利部門進(jìn)一步結(jié)合。