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　　一、泵站概况

　　雨水泵站是为北京奥林匹克公园中心区下沉花园区域(北二路南至中一路)的雨水提升排放设置的，服务面积约5h㎡。经过与市政和规划部门协商，雨水泵站设在下沉花园北端(北二路南侧)人口大坡道下的2综合泵站内，与北区污水泵房、雨洪利用泵房、热力机房、变电站机房合建。综合泵站总面积为2936㎡，其中雨水泵站面积385㎡。

　　下沉花园超雨洪利用标准的雨水，通过地面雨水口、排水沟等汇集进入自南向北通长的蓄洪排水涵，排至雨水泵站，经泵提升后的压力雨水经出水井泄压后，排至北二路市政雨水暗渠(下游断面尺寸3 m×1.8m)。

　　二、雨水泵站土建设计、主要设备及布置

　　雨水泵站土建设计需满足相关规范要求，考虑设备运行、管理、维修方便。

　　水泵房外门尺寸需满足水泵等设备运输要求，设为2.4m×2.4(高)m。因运输废渣需采用叉车以及更换设备等需要，格栅间外门设置了3m×3(高)m的卷帘门。

　　因雨水泵站设在进人下沉广场的大坡道下，顶板高度受控于坡道地面的标高，泵站层高最高处为6.25m，最低处为5.6m。

　　水池顶板及泵房、格栅间顶板等结构承重均考虑设备搬运的荷载。

　　三、设计流量

　　雨洪利用收水设施按5年一遇日降雨量设计。根据下沉花园设计标准，雨水泵站设计流量按重现期50年取值。根据上述标准，按暴雨强度公式，50年一遇暴雨时的综合径流系数0.8(取值参照文献，并根据调整后下垫面情况取整)，经排水管渠水力计算确定外排雨水系统的雨水管、渠尺寸及坡度，以及总的设计流量。

　　考虑到本工程外排雨水设计标准高，需要校核正常雨季时雨水泵站的运行参数及管渠的实际流速。我们按暴雨强度公式，分别计算出3a、5a、10a、20a的5min暴雨强度。5a及以下重现期的径流系数根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(G B 50400-2 006)取值；10a及以上重现期的径流系数，以50a、5a径流系数为基准，按内插法取值。

　　四、雨水排放流程和高程

　　(1)泵站内雨水排放流程：进水管一进水井一格栅井一集水池一雨水泵一压力出水管一拍门(1k回)一出水井(泄压)一市政雨水管渠。

　　(2)各部分高程：下沉花园汇水区域最低室外地面35.4m；泵站地面36.7m(高于北区室外地面0.3m，高于南区室外地面1.3m)；泵站DN1800进水管内底29.2m；集水池池底27.8m／(池深8.9m)；泵站DN1800总出水管内底39.6m；市政预留管渠内底39.354m。

　　五、水泵选型和配置

　　由于下沉花园外排雨量设计标准高，而大部分时期雨量相对较小，小雨时与雨洪利用系统配合更减少了外排水量。如采用大流量泵，要求调节容积相应大，自动控制时雨水会较长时间积存而导致污染增加，以至会影响下次暴雨时的集水容积。旱季需排除积水时，水泵过大也很难做到低水位启泵。因此采用了4台水泵，单台设计流量0.675m／s，总流量2.7m／s。

　　4台水泵全部运行时扬程不小于11.9m，其中水位高差10.4m，进、出水管，格栅，拍门等设施水头损失合计1m，出水水头0.5m。

　　目前我国排水泵站常用的水泵为立式轴流泵和离心式潜水泵。本工程所需泵扬程较高，不适宜选用流量大扬程低的轴流泵。考虑泵站位于下沉花园入口大坡道下的综合泵站内，其面积和高度均受限制，选用了机电一体、结构紧凑的离心式潜水泵。

　　六、备用泵的设置

　　雨水泵站内设置了2台与主泵相同的备用泵，主要是考虑以下原因：

　　(1)下沉花园的四周开口面大，虽采取了加高入口等措施，暴雨时仍存在“客水流入”、雨水量大于设计流量的可能。

　　(2)当下游市政管渠满流，使泵站出水井水位增高时，水泵实际流量可能减小而不满足要求。

　　因此，这2台备用泵已经不仅是一般考虑水泵故障和检修时的备用泵，当雨水泵排水能力不够(水量超标或主泵不能正常工作)时，水池液位升高，达到备用泵启泵高度时将启动备用泵排水。

　　考虑到备用泵不经常使用，为设备维护方便和保养，设在泵池内的备用泵位置高于池底3.7m，非特殊情况下不会浸没在水中，为干式保养。

　　七、泵站其他设施和构筑物

　　为节省面积，采用合建式泵站，将进水井、格栅间、集水池合建为一个整体构筑物。

　　进水井分为两格，根据设计流量的70%设置了直径1400mm的圆形闸门及手动和电动两用启闭机2套。当格栅、清渣设备需维修时，或水位超高有淹没泵站危险时，可暂时关闭一套或两套进水阀。

　　与进水井配套设置了2台宽度为2m的75度回转式机械格栅，按设计水位，格栅计算高度为2.5m，考虑安装，采用了1.5m格栅两段。考虑水泵叶轮对通过污物粒径的限制和格栅阻力，并尽量减少排入市政管道的固体量，栅条间距设为40 m m。

　　格栅选型可采用自清洁式格栅粉碎一体机，将格栅拦截的栅渣经粉碎机破碎成尺寸小于10mm的颗粒，就地排放；也可采用栅渣粉碎、清洗、输送压榨一体机的方案。但考虑粉碎后的碎渣排至雨水管道会对最终的受纳水体产生污染，违背了奥运工程的“三大理念”。若将碎渣排至污水管道，则由于雨季时排污量增加，可能危及下沉区域污水的排出，因此选用了后者。

　　栅渣的清除、清洗及压榨由机械连续完成，栅渣经过粉碎、清洗后，溶于水的污物就地排放，固体经压榨处理后的废弃物不但体积缩小便于存放及输送，而且散发的臭味也大大减少，对周围环境影响较小。由于泵站位于公众活动区域，栅渣运输只能在夜间进行，而且运输过程中不能对环境造成污染，因此在格栅问设栅渣暂存空间，便于打包后在夜间集中运输处理。

　　泵池尺寸按水泵安装条件和依次启泵水位确定，池底面积约100m，水泵最小调节容积(旱季排空的启停泵调节容积)约30 m。高于单台雨水泵30s的出水量。

　　出水井为敞开式，使排放的雨水能泄压后排入市政管渠。考虑市政管渠的设计重现期较低，在50年一遇暴雨时会出现排水不畅的情况，出水井的井盖高程为44.90m，高于周围地坪0.5m。当市政雨水管渠排水能力不足时，泵站排出雨水可依靠压差从地面各雨水口排出。

　　八、监控要求

　　（1）监控要求启泵、停泵控制

　　1）一般启停泵控制要求

　　雨水泵根据设定的启泵水位依次自动启动，在两场雨间轮换启动顺序。

　　当集水池水位达到停泵水位，所有运行水泵同时停止。由于备用泵池底与主泵池底标高不同，故备用泵先停(停泵水位32.5m)，水位降至停泵水位时主泵停。

　　旱季需排除积水时，手动启泵。

　　旱季雨水泵及备用泵定期自运转检测状态，并进行保养。

　　2）启泵水位的设定(见图3)

　　a、最低水位(主泵停泵水位)由池底标高及水泵吸水口高度确定为28.9m。

　　b、配合雨洪利用设施的蓄水情况和气象部门预报，人为设定第1台泵启动水位：

　　雨季初期及缺水年份，下沉花园雨洪利用收集池水位低时，启泵水位提高，以增加下沉花园的雨水利用蓄水量，此时自动启泵水位设定为31.8m，调节容积为290立方米。

　　雨季后期或丰水年份，雨洪利用收集池水位高时，启泵水位降低，此时自动启泵水位设定为30.7m，调节容积为180立方米。

　　雨季结束，为减少污染，需排干雨水管渠内积水，此时启泵水位降至29.2m，调节容积为30立方米(水泵运行时间约为44s)。

　　接到气象部门预报将有罕见暴雨时，为确保达到蓄洪标准，雨水泵提前运行，将水位降至28.9m的最低水位。

　　c、水泵根据泵池水位高度依次启动：以第一台泵自动启泵水位30.7m为基准，按照水泵平稳启停的条件(30s泵流量)，并考虑水面波动对液位计测量的影响，以池内水位每升高200mm启动下一台水泵确定各启泵水位。雨量超出设计标准时，池内水位持续升高，当高至33 m时(此时南区雨洪涵已接近满水)启动备用水泵，升至33.2m时启动第二台备用泵。

　　（2）格栅控制

　　格栅传动清渣设备定时或根据前、后液位差自动运行。粉碎、清洗设备有废渣清出时随时自动启动，干渣由螺旋运输机自动倒人垃圾桶，定期更换垃圾桶，并运至暂存间储存等待运出。

　　（3）安全监控措施

　　水位到达下沉花园最低地面高度(35.4m)时，发出报警信号。当泵池水位达到保护泵站的关闸水位(泵站地面以下0．5 m)时，关闭各进水管电动闸阀，待水位下降后再一一开启。

　　（4）集中监测内容

　　进水井，格栅前、后，泵池，出水井的水位；进水管电动闸阀，格栅电动设备，粉碎、压榨机，水泵的设备状态及故障报警。

　　（5）其他

　　泵站设置现场监控系统，并与中心区地下中央级监控中心联网，实现由中心区的景观中央自动监控系统远程监控。

　　九、结语

　　乐中环保科技陕西宝鸡客户一体化雨水泵站于2021年8月建成投入使用，运行中水泵启停平稳，格栅等设备联合运行正常。一般为1台泵启停运行，在2022年4～7月的几场较大降雨中，最多有3台水泵启动，与计算雨量吻合。

　　本大型雨水泵站设计过程中得到了中国市政工程华北设计研究院的刘美玲高工、北京市市政工程设计研究总院的李萍高工、天津市市政工程设计研究院郭淑琴教授级高工等的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢!

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