CN110185129B - 大流量一体化排水泵站及其排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大流量一体化排水泵站，包括泵站本体、进水通道、前置排水通道、后置排水通道以及调节井，所述泵站本体的底部设置有水泵，所述水泵连接有排水管；所述前置排水通道和后置排水通道均倾斜设置，且前置排水通道的上端与进水通道连通，下端与泵站本体的底部连通，后置排水通道的上端与调节井的底部连通，下端与泵站本体的底部连通；所述泵站本体的顶部设置有排气机构。还公开了一种排水方法。本发明结构简单，造价低，占地面积较小，避免了水泵的频繁起泵，有利于提高水泵的使用寿命；且能够利用虹吸原理辅助吸水，可加快水流入泵站本体的速度，提高排水效率，从而可用于较大流量的排水。

Description

大流量一体化排水泵站及其排水方法

技术领域

本发明涉及泵站领域，具体涉及一种大流量一体化排水泵站及其排水方法。

背景技术

目前，随着城市的人口和地块不断扩张和建设密度的加大，地面硬化率也越来越多，加之城市热岛效应导致的极端天气越发频发，设计重现期也越来越高，使得城市雨水流量和污水流量越来越大，城市内涝问题和黑臭水体已经成为治水难题。当受障碍物的影响或者重力排水高程限制而不能进入排水管网时，设置排水泵站成为了一种必然选择。

目前大多采用钢筋混凝土泵站和一体化泵站。钢筋混凝土泵站构筑物施工复杂，泵站直径大，施工周期长，集水池容积大，维护成本高。一体化泵站具有直径小、节约用地、施工周期短、效率高等优点，受到越来越多的工程运用。由于一体化泵站直径均不大，集水池容积比较小，势必会造成排水泵频繁起泵问题，严重影响泵站的使用效率和水泵寿命；同时，当排水流量超过泵站设计流量时，集水池容积不够导致不能有效调节多余的水量，容易造成城市低洼出现内涝。目前，集水池容积不足经常采取的措施有：加大泵站开挖深度和并联其余排水泵站，然而这样势必造成开挖量较大，施工难度大，施工造价和设备购置成本高等问题；若提高排水泵站直径，一体化泵站就不能体现出占地小节约用地的优势，尤其在城区土地资源紧张的地方。

因此，需要寻找一种适用于大流量的一体化排水泵站，且结构简单，造价低，避免占用较宽的土地。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大流量一体化排水泵站及其排水方法，结构简单，造价低，且避免占用较宽的土地。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：大流量一体化排水泵站，包括泵站本体、进水通道、前置排水通道、后置排水通道以及调节井，所述泵站本体的底部设置有水泵，所述水泵连接有排水管；所述前置排水通道和后置排水通道均倾斜设置，且前置排水通道的上端与进水通道连通，下端与泵站本体的底部连通，后置排水通道的上端与调节井的底部连通，下端与泵站本体的底部连通；所述泵站本体的顶部设置有排气机构。

进一步地，所述进水通道包括检查井和进水管网，所述进水管网与检查井连通，所述检查井的底部与前置排水通道的上端连通。

进一步地，所述排水管连接有冲洗管，所述检查井和调节井内均设置有冲洗机构，所述冲洗管与冲洗机构连通。

大流量一体化排水泵站的排水方法，包括以下步骤：

A、待排放的水体通过进水通道和前置排水通道排入泵站本体，泵站本体内的水位逐渐升高；

B、当泵站本体内的水位到达前置排水通道与泵站本体连接口的顶点时，泵站本体内的空气通过排气机构排出，泵站本体内的水位继续升高，同时前置排水通道和后置排水通道内的水位上升，前置排水通道和后置排水通道装满水后，进水通道和调节井的水位上升；

C、当泵站本体内的水位到达起泵水位时，水泵开始运行，将水抽入排水管并排出；

如果通过进水通道进入泵站本体的水流量大于水泵的抽水流量，多余的水进入前置排水通道、后置排水通道、调节井、进水通道以及泵站本体进行存储；

如果通过进水通道进入泵站本体的水流量小于水泵的抽水流量，调节井和泵站本体的水位逐渐降低，泵站本体内的气压逐渐减小，在虹吸效应与水泵的共同作用下，前置排水通道、后置排水通道、调节井以及进水通道中的水高速流入泵站本体并排出；

D、当泵站本体内的水位降低至停泵水位时，水泵停止运行。

进一步地，在步骤C中，排水管中的水流部分进入冲洗管，然后通过冲洗管流动至冲洗机构，最后从冲洗机构喷出以对前置排水通道、后置排水通道、调节井和检查井进行冲洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，造价低，占地面积较小，且水流入泵站本体后，水泵不会立刻运行，而是等水位到达气泵水位时才开始运行，避免了水泵的频繁起泵，有利于提高水泵的使用寿命；且能够利用虹吸原理辅助吸水，可加快水流入泵站本体的速度，提高排水效率，从而可用于较大流量的排水。

附图说明

图1为本发明排水泵站的主视示意图。

图2为本发明排水泵站的俯视示意图。

附图标记：1—泵站本体；2—进水通道；3—前置排水通道；4—后置排水通道；5—调节井；6—水泵；7—排水管；8—排气机构；9—检查井；10—进水管网；11—冲洗管；12—冲洗机构；13—顶点；14—起泵水位；15—停泵水位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的大流量一体化排水泵站，如图1和图2所示，包括泵站本体1、进水通道2、前置排水通道3、后置排水通道4以及调节井5，所述泵站本体1的底部设置有水泵6，所述水泵6连接有排水管7；所述前置排水通道3和后置排水通道4均倾斜设置，且前置排水通道3的上端与进水通道2连通，下端与泵站本体1的底部连通，后置排水通道4的上端与调节井5的底部连通，下端与泵站本体1的底部连通；所述泵站本体1的顶部设置有排气机构8。

泵站本体1为具有一定容积的地下井；进水通道2用于将待排放的水收集并输送至泵站本体1的管道或者管网；前置排水通道3和后置排水通道4可采用管道，且前置排水通道3和后置排水通道4的倾斜度相同，前置排水通道3与泵站本体1连接口的高度等于后置排水通道4与泵站本体1连接口的高度。调节井5位于泵站本体1旁，位置不固定，根据当地具体情况开挖。调节井5用于调节泵站的总容积，当进水流量较大，水泵6的抽水流量小于进水流量时，多余的水会进入调节井5，从而起到蓄水的作用，使得本泵站可用于较大流量的排水。调节井5可以是一个，也可以是多根，调节井5的数量和容积根据具体的排水流量确定。调节井5的顶部与外界连通，使调节井5内的气压与外界大气压始终保持一致。

前置排水通道3与泵站本体1连接口上方的泵站本体1内设定了两个水位，一是起泵水位14，一是停泵水位15，起泵水位14高于停泵水位15，当泵站本体1内的水位到达起泵水位14时，水泵6开始运行，当泵站本体1内的水位下降至停泵水位15时，水泵6停止运行。

前置排水通道3和后置排水通道4都是倾斜设置，可以使水流在重力作用下快速进入泵站本体1。泵站本体1的顶部密封，但设置了排气机构8，当水进入泵站本体1且水位上升至前置排水通道3与泵站本体1连接处的顶点13时，同时水位上升至后置排水通道4与泵站本体1连接处的顶点13时，即泵站本体1的进水口被水淹没后，泵站本体1就会形成封闭的集水空间，如果水位继续上升，泵站本体1内的空气会通过排气机构8排出，排气机构8为单向排气机构，即只能够将泵站本体1内的空气排至外界，而外界的空气不能通过排气机构8进入泵站本体1内，排气机构8具体可以是设置了单向阀的管道。由于当泵站本体1内的水位高过点13时，泵站本体1内的空气只出不进，当泵站本体1内的水位开始下降时，泵站本体1内的气压会减小，使得前置排水通道3、后置排水通道4以及调节井5中的水会在外界大气压的作用下进入泵站本体1，可加快水流速度，提高排水效率，此外，水流快速流过前置排水通道3和后置排水通道4时，可以对前置排水通道3和后置排水通道4进行冲刷，起到清洁的作用。

所述进水通道2包括检查井9和进水管网10，所述进水管网10与检查井9连通，所述检查井9的底部与前置排水通道3的上端连通。检查井9为检修进水管网10以及清理大体积垃圾的检修井，可供工人上下，顶部设置有带透气孔的井盖，使检查井9内的气压与外界大气压始终保持一致。进水管网10由多根管道组成，用于将各处的水进行收集并输送至检查井9。

为了避免泥沙等沉积在检查井9和调节井5的底部和侧壁，所述排水管7连接有冲洗管11，所述检查井9和调节井5内均设置有冲洗机构12，所述冲洗管11与冲洗机构12连通，具体地，冲洗管11可通过阀门与冲洗机构12连通，需要冲洗检查井9和调节井5时，开启阀门，排水管7内的部分水流进入冲洗管11，然后通过冲洗机构12喷向检查井9和调节井5的底部以及侧壁，对泥沙等杂质进行冲洗。冲洗机构12可以是喷头，能够将水流分散喷向各个方位。

上述大流量一体化排水泵站的排水方法，包括以下步骤：

A、待排放的水体通过进水通道2和前置排水通道3排入泵站本体1，泵站本体1内的水位逐渐升高。进水通道2将各处待排放的水体收集并集中输送至前置排水通道3，由于前置排水通道3倾斜设置，水流自动沿着前置排水通道3流入泵站本体1。

B、当泵站本体1内的水位到达前置排水通道3与泵站本体1连接口的顶点13时，前置排水通道3与泵站本体1连接口以及后置排水通道4与泵站本体1连接口完全被水淹没，泵站本体1就会形成封闭的集水空间，泵站本体1内的空气受到水的挤压后通过排气机构8排出，泵站本体1内的水位继续升高，同时前置排水通道3和后置排水通道4内的水位上升，前置排水通道3和后置排水通道4装满水后，进水通道2和调节井5的水位上升。在上述水位上升过程中，进水通道2、调节井5以及泵站本体1的水位保持一致。

C、当泵站本体1内的水位到达起泵水位14时，水泵6开始运行，将水抽入排水管7并排出。

如果通过进水通道2进入泵站本体1的水流量大于水泵6的抽水流量，多余的水进入进水通道2以及泵站本体1进行存储，调节井5、进水通道2以及泵站本体1内的水位同时上升，且水位保持一致。前置排水通道3、后置排水通道4、调节井5、进水通道2以及泵站本体1共同组成本发明泵站的蓄水空间，蓄水空间大，能够满足较大流量的排水工作。

如果通过进水通道2进入泵站本体1的水流量等于水泵6的抽水流量，调节井5、进水通道2以及泵站本体1内的水位保持不变，且水位保持一致。

如果通过进水通道2进入泵站本体1的水流量小于水泵6的抽水流量，调节井5和泵站本体1的水位逐渐降低，泵站本体1内的气压逐渐减小，在虹吸效应与水泵6的共同作用下，前置排水通道3、后置排水通道4、调节井5以及进水通道2中的水高速流入泵站本体1并排出，具体地，调节井5以及进水通道2中的水位先下降，当调节井5以及进水通道2中的水基本全部排出时，前置排水通道3和后置排水通道4的水位逐渐下降。由于排气机构8只排气不进气的特性，当泵站本体1的水位降低后，泵站本体1内的气压会减小，从而产生负压，泵站本体1的水位降低速度逐渐减小，泵站本体1内的水位高于调节井5以及进水通道2中的水位，且在外界大气压的作用下产生虹吸效应，调节井5、进水通道2、前置排水通道3和后置排水通道4中的水会被压入泵站本体1，水流在虹吸效应、水泵吸力的作用下高速流入泵站本体1，由于流动速度较快，可以对前置排水通道3和后置排水通道4进行冲刷，避免泥沙堆积在前置排水通道3和后置排水通道4内，同时可提高排水效率。

D、当泵站本体1内的水位降低至停泵水位15时，水泵6停止运行。

当进水流量小于水泵的抽水流量时，如果是现有的一体式泵站，水位上升至一定高度时即开始起泵(即水泵运行)，起泵后水位降低，当水位降低至一定的高度时停泵，水继续流入泵站，一段时间后水位又达到设定的高度，水泵再次启动，这样循环往复，导致水泵频繁的启动和停泵，严重影响水泵的使用寿命。而本发明中，起泵水位14较高，当水位到达起泵水位14时，水泵6开始运行，水位降低，但由于虹吸效应的存在，能够将泵站本体1之外的水快速吸入泵站本体1，加快了排水速度，且水位降低速度较慢，延长了水位从起泵水位14下降到停泵水位15的时间，同时提高排水效率，因此，本发明的水泵6每次运行的时间更长，排水量更多，在单位时间内进水量相同的情况下，本发明与现有技术相比，降低了水泵6的启动和停泵频率，有利于延长水泵6的使用寿命。

在步骤C中，排水管7中的水流部分进入冲洗管11，然后通过冲洗管11流动至冲洗机构12，最后从冲洗机构12喷出以对前置排水通道3、后置排水通道4、调节井5和检查井9进行冲洗。可通过阀门连接排水管7与冲洗管11，阀门由控制器进行控制，每隔一段时间开启阀门，阀门的开启持续时间达到设定值后即关闭。

综上所述，本发明的结构简单、造价低；调节井5具有蓄水作用，进水流量大时可存储水，因此可用于大流量的排水，且泵站本体1与调节井5分开设置，两者之间的位置关系可以根据当地的土地情况灵活设计，尽可能提高土地的利用率。由于采用了虹吸效应，提高了排水效率，降低了水泵6的起泵频率，延长了水泵6的使用寿命。

Claims (5)

1.大流量一体化排水泵站，其特征在于，包括泵站本体（1）、进水通道（2）、前置排水通道（3）、后置排水通道（4）以及调节井（5），泵站本体（1）的顶部密封，所述泵站本体（1）的底部设置有水泵（6），所述水泵（6）连接有排水管（7）；所述前置排水通道（3）和后置排水通道（4）均倾斜设置，且前置排水通道（3）的上端与进水通道（2）连通，下端与泵站本体（1）的底部连通，后置排水通道（4）的上端与调节井（5）的底部连通，下端与泵站本体（1）的底部连通；前置排水通道（3）与泵站本体（1）连接口的高度等于后置排水通道（4）与泵站本体（1）连接口的高度；所述泵站本体（1）的顶部设置有排气机构（8），所述排气机构（8）为单向排气机构，使得泵站本体（1）内的空气只出不进。

2.根据权利要求1所述的大流量一体化排水泵站，其特征在于，所述进水通道（2）包括检查井（9）和进水管网（10），所述进水管网（10）与检查井（9）连通，所述检查井（9）的底部与前置排水通道（3）的上端连通。

3.根据权利要求2所述的大流量一体化排水泵站，其特征在于，所述排水管（7）连接有冲洗管（11），所述检查井（9）和调节井（5）内均设置有冲洗机构（12），所述冲洗管（11）与冲洗机构（12）连通。

4.根据权利要求3所述大流量一体化排水泵站的排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、待排放的水体通过进水通道（2）和前置排水通道（3）排入泵站本体（1），泵站本体（1）内的水位逐渐升高；

B、当泵站本体（1）内的水位到达前置排水通道（3）与泵站本体（1）连接口的顶点（13）时，泵站本体（1）内的空气通过排气机构（8）排出，泵站本体（1）内的水位继续升高，同时前置排水通道（3）和后置排水通道（4）内的水位上升，前置排水通道（3）和后置排水通道（4）装满水后，进水通道（2）和调节井（5）的水位上升；

C、当泵站本体（1）内的水位到达起泵水位（14）时，水泵（6）开始运行，将水抽入排水管（7）并排出；

如果通过进水通道（2）进入泵站本体（1）的水流量大于水泵（6）的抽水流量，多余的水进入调节井（5）、进水通道（2）以及泵站本体（1）进行存储；

如果通过进水通道（2）进入泵站本体（1）的水流量小于水泵（6）的抽水流量，调节井（5）和泵站本体（1）的水位逐渐降低，泵站本体（1）内的气压逐渐减小，在虹吸效应与水泵（6）的共同作用下，前置排水通道（3）、后置排水通道（4）、调节井（5）以及进水通道（2）中的水高速流入泵站本体（1）并排出；

D、当泵站本体（1）内的水位降低至停泵水位（15）时，水泵（6）停止运行。

5.根据权利要求4所述大流量一体化排水泵站的排水方法，其特征在于，在步骤C中，排水管（7）中的水流部分进入冲洗管（11），然后通过冲洗管（11）流动至冲洗机构（12），最后从冲洗机构（12）喷出以对前置排水通道（3）、后置排水通道（4）、调节井（5）和检查井（9）进行冲洗。

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