老城區全地下雨水泵站合建調蓄池工程設計

王 森，韓 群，張 偉，徐冬喜

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210019）

隨著全球氣候變化及社會經濟的快速發展，暴雨內澇問題也日益突出，在排水系統末端建設雨水泵站，發揮灰色基礎設施蓄排功能，是重要的解決方案之一。同時，為提升水環境質量，控制初期雨水徑流污染，在排水系統末端修建調蓄池截流處理初期雨水是重要的舉措之一。如果將泵站與調蓄池通過科學設計，有機結合在一起，可以提升區域內澇防治能力、改善區域水環境并節約土地，提升系統效率。南京江北新區位于長江北岸，國家級新區、中國（江蘇）自由貿易試驗區，經濟發達，人地矛盾突出，在老城區建設合建的雨水泵站與調蓄池，具有解決內澇問題、提升水環境質量、緩解人地矛盾等多重優點。以江北新區長江一級支流朱家山河旁某雨水泵站及調蓄池合建設施設計為例，詳細介紹了工程設計方案、運行模式等。目前該項目已投入運行，片區內澇完全消除，水環境質量穩定達標，可以為其他工程提供借鑒。

1 選址及規模

該工程位于南京江北新區泰山街道朱家山河旁，服務面積約22 ha，區域內主要為鼎泰家園小區、鼎泰實驗小學及新鼎路。結合控詳、排水專業規劃并從問題導向出發，擬在鼎泰家園南側設置雨水泵站一座，以3年一遇標準測算，泵站設計規模3.4 m3/s，區域內雨水經過泵站提升后直接排入外河朱家山河。為兼顧初期雨水治理需求設置1座初雨調蓄池，服務區域內約4 mm降雨量，調蓄容積600 m3/s。截流初期雨水經初雨處理設施（設計規模為200 m3/d）處理后達地表水環境準Ⅴ類標準后，排至內河［1-3］。

2 平面布置

本項目由配水井、調蓄池、雨水泵站、一體化處理設施及配套的進水總管、泵站出水管、調蓄池出水管、一體化設施出水管組成，電氣設備、除臭設備間也采用全地下布置，位于調蓄池夾層，見圖1。占地面積約614 m2，采用全地下式，完全位于綠地下方，建成后恢復為綠地，體現因地制宜，集約化用地。

圖1 雨水泵站及調蓄池平面布置圖

3 豎向設計

調蓄池及泵站位于防洪堤堤角外河道保護綠帶綠地下，調蓄池主體結構采用全地下式，考慮綠化覆土及景觀要求，調蓄池頂板標高為5.70 m，地面標高為6.10 m。調蓄池及泵站進水總管管內底標高為1.80 m，進水閘門井及格柵井底標高為1.20 m，通過固定堰控制水流優先進入調蓄池，調蓄池滿后溢流進入泵站，堰頂標高為1.80 m；調蓄池部分最高水位為1.70 m，底板標高約-3.70 m，有效水深約5.40 m，通風除臭設備間底標高為1.30 m；泵站部分，底板標高為-3.70 m，最高水位為2.31 m，最低水位為-1.20 m，有效水深為3.51 m，電氣設備間底標高2.10 m，詳見圖2，圖3。

圖2 調蓄池部分豎向設計圖

圖3 泵站部分豎向設計圖

4 工藝設計

調蓄池及雨水泵站總平面尺寸約33.5 m×16.6 m，包含進水閘門井、格柵、固定堰、沖洗設備、放空水泵、雨水排澇泵、一體化污水處理裝置等。

4.1 進水閘門井

進水閘門選用2 400 mm×1 500 mm，手電兩用雙吊點啟閉機，用于檢修及在洪水過大時及時切斷進水防止泵站受淹。

4.2 進水格柵

為保證調蓄池及雨水泵站內各放空泵及雨水泵安全運轉，進口處設置格柵，攔截大顆粒，根據水泵要求，柵間距取20 mm。

4.3 固定堰

固定堰控制水流優先進入調蓄池，堰頂標高1.8 m，當水位低于1.8 m時雨水進入調蓄池，高于1.8 m時進入雨水泵站。

4.4 沖洗設備

泵調蓄池選用一套智能噴射器對調蓄池放空后的淤積物進行沖洗，服務半徑約25 m，電機功率約15 kW，為成套設備，配備相應自動控制系統。

4.5 放空水泵

雨天過后將調蓄池內存儲的初雨排至一體化處理設施或污水處理廠處理，本調蓄池采用水泵提升放空的形式，共安裝3臺潛水排污泵，其中2臺80QW50-12-4潛水排污泵（Q=50 m3/h，H=12 m，P=4 kW）（一用一備）排往污水處理廠與1臺50 WQ/E256-0.75潛水排污泵（Q=10 m3/h，H=12 m，P=0.75 kW）排往一體化處理設施，最快12 h排空。

4.6 雨水排澇泵

為消除上游區域內澇，降雨時將雨水及時排至外河朱家山河，安裝3臺水泵機組，2種型號，分別為2臺800HQ-40D潛水軸流泵（Q=1 464.8 L/s，H=9.77-14.16 m，P=220 kW，+4°安裝）、1臺600HQ-50潛水軸流泵（Q=935.2 L/s，H=8.94-13.77 m，P=132 kW，+2°安裝），無備用水泵。

4.7 一體化污水處理裝置

用于處理初期雨水，應急處理跑冒滴漏污水，出水按照準Ⅴ類設計，即達到GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準一級A標準同時氨氮需滿足不大于2 mg/L。采用初沉、A2/O，MBR深度處理組合工藝，全地下埋地安裝，尺寸為3.4 m×14.4 m。

5 通風除臭設計

調蓄池存儲初雨及旱季處理部分污水會產生臭氣，為防止臭氣對環境的污染，設置一套除臭裝置。在調蓄池頂部設置臭氣收集管，將臭氣收集后由鼓風機抽至土壤濾池內進行處理。土壤濾池上敷土綠化。采用機械與自然通風相結合的方式，風機風量約10 000 m3/h（一用一備），換氣次數約7次/h。

6 運行模式

運行分為旱季、初雨、大雨及雨后4個主要模式。旱季模式：晴天時，調蓄池進口閘門開啟，混流水通過進水槽，進入調蓄池后，再經排空泵提升至點源處理裝置或污水處理廠處理，處理達標后出水補入河道。初雨模式：當降雨發生時，調蓄池進水閘門繼續開啟，初期雨水進入調蓄池。大雨模式：隨著調蓄池水位上升，當降雨量超過調蓄池收集能力，水位達到調蓄池最高水位時，調蓄池進水閘門關閉。集水槽內水位上升，約過固定堰頂，進入雨水泵房，雨水經雨水泵站提升流入外河。雨后模式：1）隨著降雨減小或停止，雨水泵站前池水位回位至最低水位，雨水潛水軸流泵全部關閉。2）調蓄池污水繼續排入點源污水處理裝置或污水處理廠，當調蓄池水位降至中間水位時，智能噴射器開啟，對調蓄池進行曝氣預處理、攪拌、沖洗、點對點沖洗，調蓄池水位降到開機水位（池底），調蓄池進水閘門開啟，當水位降到停泵水位后，調蓄池內所有水泵關閉，恢復旱季模式。

7 結語

1）本工程2020年4月調試完成并竣工驗收，至今已經運行2年半，經過3個汛期的考驗，片區內澇問題全面消除，并且通過本工程周邊水體水環境得到極大改善。2）通過調蓄池、雨水泵站、一體化處理設施合建的方式，一個聯合設施解決初雨、內澇、水處理三大問題，并采取全地下結構與城市景觀綠化相結合，在老城區用地緊張的條件下，節約土地的同時滿足各項功能需求，具有重要的推廣意義。