排水系统范文10篇

排水系统范文篇1

［关键词］高速公路；路基加宽；防排水

安徽省淮北平原面积为3.74万km2，占全省总面积的26.8%；耕地面积210万hm2，占全省耕地面积的50%。是安徽省重要的商品粮、棉、油生产基地。淮北地区地处南北气候过渡地带，属暖温带半湿润季风气候区，水土光热资源较为丰富，适宜多种农作物的生长。多年平均降水量为770~950mm，自北向南递增；降水的年际和年内分布不均，年际降水最大与最小比值达3~4，年内降水则主要集中在汛期，6—9月份的降雨量约占全年总雨量的60%~70%，且多以暴雨形式出现，易形成洪涝灾害。降水时空分布悬殊的特点是造成本地区旱涝灾害的主要原因之一。淮北地区属缓坡平原，存在洪、涝、渍、旱多种自然灾害。70多年来的治水历程，经历了1958年“河网化”的失败和1978年强调实现“井灌化”的挫折，也取得了二十世纪五六十年代提高防洪能力、八十年代“除涝配套”建设的显著成效。这些正反两方面的经验教训充分说明，淮北平原的水利综合治理有其自身的发展规律。防洪除涝是平原区治水的基础，是工农业生产和人民群众生命财产的安全保障。其治水的指导思想必须是洪、涝、渍、旱统一规划、综合治理。本文主要对淮北平原区农田排水系统的规划进行探讨。

一、农田对排水的要求

农田排水的任务是排除农田中过多的地面水和地下水，减少积水时间和深度，控制地下水位，为农作物生长创造良好环境。1.农田对排水的要求对于较大的降雨，要能及时排除由于暴雨产生的田面积水，减少淹水时间和淹水深度，以保证作物正常生长。实践证明，农作物淹水时间和淹水深度有一定的限度，超过了将会减产，甚至死亡。作物耐涝能力与作物类别、品种、生长阶段等因素有关，一般规律是水生作物强于旱作物、高杆作物强于低杆作物。多数农作物的耐淹水深5~15cm，耐淹时间1~3天。2.农田对防渍的要求作物忍受过多土壤水分的能力称为作物耐渍能力。它和作物的种类及生长阶段、土壤物理条件、气温等因素有关。各种作物的耐渍能力是不同的，一般来说，需水多的作物强于需水少的，浅根的作物强于深根的，同一作物生育前期强于后期。在工程措施中，一般用降低地下水位的办法达到改变土壤水分过多的目的。农作物防渍临界深度一般为0.5~1.5m。

二、排水标准

1.排水标准综述排水设计标准是指对一定重现期的暴雨，在一定的时间内排除涝水或将地下水位降低到适宜的深度，以保证作物的正常生长。排水标准包含三方面的要素：暴雨重现期、暴雨历时和排涝时间。（1）暴雨重现期农田排涝设计暴雨重现期，现状一般取5年，有条件的地区可取10年。（2）设计暴雨历时排涝设计标准中的暴雨历时，一般采用1、3、5及7天等时段。采用暴雨历时长短，视流域面积大小、地形及植被等条件而定。根据已有的研究成果和工程实践经验，设计暴雨历时拟定为1~3日是适宜的，流域面积小于50km2的取1日。（3）排涝时间排涝时间应根据保护对象的耐淹能力，即耐淹历时和水深确定，排涝时间不应超过保护对象的耐淹历时。根据安徽省农田排水试验研究成果和工程实践经验，农田设计排涝历时为旱作物1~3天，水稻3~5天。农田水利2.农田排水标准受经济条件的制约，淮北地区解放初期的治理标准是“消除小雨小灾，保麦争秋”，后来治理标准逐步提高到3~5年一遇。目前宜采用5年一遇标准，重点地区、农业示范园区可提高到7~10年一遇。防渍标准是将地下水位在一定时间内下降到耐渍深度，淮北地区按雨后3天将地下水位降到地面0.5m以下。排渍设计深度：旱田一般为1~1.5m，水稻田为0.4~0.6m。

三、设计水位

1.农田排水沟水位排涝水位是排水沟宣泄排涝流量时的水位，它是排水沟的最高水位。为了在出现设计暴雨时不使农田受淹，一般要求末级排水沟（小沟）排涝水位低于流域内的最低地面，以利于地面径流的汇入。排水沟的出口水位与下游沟河的水位相衔接，同时考虑排水沟适宜的水面比降。另外，平时为控制地下水位，需要排除多余的地下水，此时的水位是排水沟的最低水位，末级排水沟的最低水位一般为1.0~1.5m。2.抽排水位按照正常设计水位涝水无法自排时需考虑抽排。泵站的进水池水位即为抽排区排水沟自流汇水至此的水位，出水池的水位为承泄区的设计最高水位。

四、排水系统规划

农田排水系统主要由各级排水沟道和附属建筑物组成，用来完成农田的除涝、防渍、防治土壤盐碱化等各种排水任务。1.农田排水沟淮北平原各地域由于地理位置、地形条件、气象、土壤特性及水文地质条件等不同，其农田排水工程的规格标准和布置形式也不尽相同，但都强调以大沟作为基本单元进行除涝工程配套，把河道、湖泊作为容泄区。淮北地区河间平原面积较大，主要分布土壤有砂姜黑土、潮土。地形坡度比较平缓，农田地面多分布有浅碟型微地形洼地。经20世纪70—80年代除涝工程建设与配套，骨干排水工程已经奠定了良好的基础。农田排水工程规格标准：一般按照大中小3级排水沟设置，大沟控制面积10~50km2，中沟控制面积1~10km2，小沟控制面积0.1~1km2；大沟间距2.0~3.0km，中沟间距500~800m，小沟间距为150~250m。对于砂姜黑土地区可以取偏下限，对于低洼排水不畅地区或再增加一级排水农沟。2.田间排水暗管在土质比较黏重的易旱易涝地区，由于土壤的渗透系数低，控制地下水位要求的排水沟间距较小。此时末级排水沟如果采用明沟，则土方量大、占地多、桥涵多、不利于农业机械化生产，还存在坍塌、淤积、长草等问题。采用暗管排水可克服这些问题，但工程造价高、一次性投入大、施工技术要求高。随着经济社会发展和农业现代化的推进，暗管排水将会有广阔的前景。暗管排水系统一般由吸水管、集水管、检查井、集水井等部分组成。吸水管、集水管可代替田间农毛沟，吸水管的间距一般为15~30m，通过集水管、集水井把田间地下水排入小沟。3.建筑物（1）桥涵：淮北地区的桥梁密度现状还不能满足要求，现有桥涵中有相当一部分存在毁坏失修、孔径小、荷载低等问题；排水沟上路坝、阻水物依然存在。为了满足生产交通要求，保持沟通路畅，必须按要求、按标准配套桥涵。桥梁间距大致为：大沟桥1km，中沟桥500m，小沟桥200m。（2）闸坝：大沟兴建控制建筑物十分必要，可以起到拦蓄地表径流、防止外河洪水倒灌的作用。随着水资源的日趋紧张，地下水位的不断下降，大沟蓄水问题已经提到议事日程。而处于河流的中下游的地区，大沟直入行洪河道的多，大沟多有防洪要求。目前，大沟没有控制建筑物或者失去作用者还占到很大比例。按照蓄水或防洪的要求各大沟都需要兴建控制建筑物，其中防洪涵闸可兼顾蓄水作用；对于流域面积较大、沟长较长、坡度较陡的可以适当增加节制闸或拦水坝。对于老化失修的涵闸进行维修或改造，不可维修的拆除重建。对于少数中沟也适合修建控制建筑物。（3）排水泵站：当局部洼地不能顺利自排时必须建站抽排。泵站一般布置在抽排区排水沟的出口处，承泄区堤防靠农田的一侧。排涝站的规划要重点划定抽排区的范围，综合考虑或计算抽排面积、抽排模数、抽排流量、进出水池水位、泵站型式、机泵选型等。

五、除涝水文计算方法

安徽省淮北地区除涝水文计算，新中国成立后均以由设计暴雨通过产流、汇流推算的方法为主。由于观测资料的逐年增加，暴雨统计参数、降雨径流关系的变化，以及面上河沟开挖后汇流条件改变等原因，虽计算方法基本未变，但具体数据有几次变动。由于早期计算方法还不够成熟，其计算结果偏低，为改变淮北平原河沟排模计算办法不统一的现象，使除涝工程规划设计在水文方面能有比较一致的口径，1981年9月，安徽省水利水电勘测设计院制定了《安徽省淮北地区除涝水文计算办法》。本办法目前仍为淮北地区除涝水文计算的主要依据。1.自流排水模（1）流域面积在50~500km2时，采用下式计算：M=0.026RF-0.25式中：M为排水模，以m3/s/km2计；R为三天暴雨相应的净雨深，以mm计；F为流域面积，以km2计。（2）流域面积在50km2及以下时，按24h净雨24h平均排出计。M=αR/86.4式中：α为最大24h净雨占三天净雨总量的权重，其值约为84%。遇超标准情况，10年一遇排模打九折，20年一遇排模打八五折。50km2以下小面积抽排模，原则上按三天暴雨中后两天暴雨所产生的净雨，扣除水田滞蓄后在两天内平均排出计算。（3）遇到超标准情况，10年一遇排水模打九折，20年一遇打八五折。2.抽排模抽排模原则上按三天暴雨中后两天暴雨所产生的净雨扣除水田滞蓄后，在两天内平均排出计算，抽排面积在50km2以下时，抽排模采用下式计算：M抽=（R2天-V）/（2×86.4）=（旱地率×0.9R＋水田率（0.9P-2×5）-水田率×200）/172.8式中：M抽为抽排模，以m3/s/km2计；P为三天暴雨量，R为相应的净雨深，以mm计；系数0.9为后两天暴雨（净雨）占三天暴雨（净雨）的权重。

六、结语

排水系统范文篇2

【关键词】城市建设；给水排水系统；设计与规划；优化策略

1引言

随着我国城市建设的加速推进，城市化呈现出良好的发展态势，同时，作为城市建筑重要基础的城市给水排水系统也越来越受到重视。从当前城市给水排水系统设计与规划的整体情况来看，尽管与过去相比有了一定的进步，而且也呈现出良好的发展态势，但在具体的实施过程中，一些地方在进行城市给水排水系统设计与规划的过程中还存在一些不到位的方面，直接导致城市给水排水系统的综合功能无法发挥充分作用，制约了城市建设的可持续发展，甚至在一定程度上导致城市建设的综合功能、整体水平不高。这就需要在开展城市建设的过程中，将城市给水排水系统设计与规划纳入城市建设体系，坚持问题导向和系统思维，着眼于解决城市给水排水系统设计与规划存在的突出问题，采取更加科学、系统、有效的措施与方法，最大限度提升城市给水排水系统设计与规划的整体水平，进而为城市可持续发展奠定坚实基础。

2城市给水排水系统设计与规划存在的问题

2.1城市给水排水系统设计与规划缺乏科学性。从当前一些地方城市给水排水系统设计与规划的整体情况来看，存在的突出问题就是缺乏科学性，直接导致城市给水排水系统无法发挥积极作用，甚至在运行的过程中出现了很多问题。有的地方在开展城市给水排水系统设计与规划的过程中，不注重战略性设计，特别是存在站位不高、缺乏长远性的问题，整体设计缺乏50～100年规划，导致城市给水排水系统受到一定的制约，不利于未来科学和健康发展。有的地方不注重对城市给水排水系统进行立体化、全方位、综合性设计，如在排水系统设计与规划方面没有从防洪的角度入手进行设计，一旦遇到大雨极易出现内涝。深入分析城市给水排水系统设计与规划缺乏科学性的原因，最根本的就是一些地方缺乏长远考虑和战略思维，需要引起重视并认真加以改进。2.2城市给水排水系统设计与规划缺乏协调性。城市给水排水系统设计与规划存在的问题除了缺乏科学性之外，有些城市在进行规划设计的过程中缺乏协调性，特别是不注重将城市给水排水系统与整个城市建设进行同步设计与规划，直接导致城市给水排水系统设计与规划落后于城市建设与发展。例如，一些污水提升泵站的设计缺乏科学性和合理性，因而对污水管的埋深造成严重影响；再如，一些地方在进行城市给水排水系统设计与规划的过程中，不注重对整个城市规划进行深入的研究，而且在系统规划方面也不够到位，各个部门之间缺乏有效协调配合，进而使城市给水排水系统设计与规划的整体性不强，直接导致城市给水排水系统设计与规划无法满足城市未来发展的需要。2.3城市给水排水系统设计与规划缺乏系统性。对于城市给水排水系统设计与规划来说，还要更加重视系统性，但目前一些城市在这方面还没有给予重视，由于城市给水排水系统设计与规划缺乏系统性，直接导致其功能受到了较大的影响。部分城市在开展城市给水排水系统设计与规划的过程中，没有对道路建设、基础设施建设、城市住宅以及各类地上和地下设施进行综合考虑，直接导致城市给水排水系统设计与规划不具备互动性和融合性，这也为城市给水排水施工造成了一定的不良影响，甚至对后期维护十分不利。部分城市在开展城市给水排水系统设计与规划的过程中不注重进行深入的调查研究与分析论证，如没有将城市给水排水系统设计与规划纳入循环经济体系当中，在促进城市给水排水系统绿色、环保、节能发展等方面也缺乏有效性。

3城市给水排水系统设计与规划的优化对策

3.1提升城市给水排水系统设计与规划的科学性。对于开展城市给水排水系统设计与规划来说，一定要在强化科学性方面狠下功夫，只有这样，才能使城市给水排水系统在未来的运行过程中发挥积极作用。这就需要在开展城市给水排水系统设计与规划的过程中，进一步强化大局意识和服务意识，特别是要从更好地服务城市发展、生产生活等方面入手，切实提升对城市给水排水系统设计与规划的重视程度，如在具体的设计与规划过程中，根据城市发展、城市状况、城市定位、城市功能以及未来城市扩张入手进行综合设计，既要重视城市给水排水系统设计与规划的功能性，也要重视城市给水排水系统设计与规划的战略性，使其能够满足未来城市可持续发展的需要。强化城市给水排水系统设计与规划的科学性，还要切实加强相关调查研究与分析论证工作，使其能够与城市整体功能相契合。3.2提升城市给水排水系统设计与规划的协调性。在开展城市给水排水系统设计与规划的过程中，要把协调性建设上升到战略层面，努力使城市给水排水系统能够与城市相关方面有效协调。这需要进一步健全和完善城市给水排水系统设计与规划组织体系。在具体的实施过程中，除了要加强调查研究与分析论证之外，也要广泛征求方方面面的意见，并且与相关部门共同会商，促进城市给水排水系统设计与规划形成强大工作合力。提升城市给水排水系统设计与规划的协调性，要进一步强化城市给水排水系统的综合性和拓展性，并且要与城市其他基础设施、道路交通等进行综合考虑，只有这样，才能使城市给水排水系统设计与规划更具有协调性。要将信息技术广泛应用于城市给水排水系统设计与规划当中，提升城市给水排水系统的“智能化”建设水平，进而实现城市给水排水系统功能的多样化和效能化。3.3提升城市给水排水系统设计与规划的系统性。对于更有效发挥城市给水排水系统功能与作用来说，要在设计与规划的过程中进一步强化系统性建设，进而使其能够发挥积极作用。因而，在开展城市给水排水系统设计与规划过程中，一定要树立战略思维和长远思想，使城市给水排水系统能够满足未来城市发展的需要。在具体的实施过程中，应当落实“以人民为中心”的发展理念，不仅要使城市给水排水系统具有很强的实用性，而且也要具有很强的战略性。例如，在开展城市建设与规划的过程中，应当对城市给水排水系统设计与规划进行超前考虑，而且要根据城市未来发展实际，制定中长期发展规划，在不同时期采取不同的设计与规划方案，进而使城市给水排水系统设计与规划更加和完善、更加具有战略性。

4结语

综上所述，城市给水排水系统是城市建设与发展的重要基础，只有大力加强城市给水排水系统设计与规划工作，才能使其更有效地发挥作用，进而促进城市科学、健康、持续发展。从当前城市给水排水系统设计与规划的整体情况来看，尽管随着设计与规划模式的不断改革和创新，城市给水排水系统设计与规划已经朝着良性的方向发展，而且也呈现出良好的发展态势，但按照较高的标准和要求来看，一些地方在城市给水排水系统设计与规划方面仍然存在很多不足之处，直接导致给水排水系统的综合功能不强，甚至出现了很多矛盾问题。因此，在未来开展城市给水排水系统设计与规划的过程中，一定要着眼于提升整体质量和水平，重点在提升科学性、协调性、系统性等诸多方面做出努力，进而为城市给水排水系统发挥积极作用创造有利条件。

【参考文献】

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【2】尚建君,刘玉娟.城市规划中给水排水设计的重点和难点[J].科技创新与应用,2019(27):162.

排水系统范文篇3

关键词：矿井排水；自动控制；控制策略；正压给水

矿井排水系统是煤矿生产过程中十分重要的环节。传统的以继电器控制、用人工检测水仓水位及设备运行状况的方式已不能适应现代化的生产要求。近年来，关于自动化煤矿排水系统的研究已经取得很大进展。自动化程度较高的排水系统可实现自动监测井下水仓水位和涌水速率，并以此确定开启几台水泵进行排水；根据水泵运行效率、当前电价计费时段，确定开启哪台水泵同时记录这台水泵的运行时间。因为排水系统非线性、时变的特性，所以很难通过建立准确的数学模型达到控制要求。与传统控制不同，模糊控制不需要知道被控对象的数学模型就可以做出控制决策。目前，控制系统中二维模糊控制器的使用最为广泛。由于二维模糊控制在消除稳态误差方面存在一定限制，所以控制性能相对较差。相比于二维模糊控制，三维模糊控制增加了变量输入，细化了模糊控制规则，能够更好地反映系统的动态特性。本文使用三维模糊控制方法对矿井排水策略进行研究。

1矿井排水控制系统总体结构

（1）系统工作原理系统以西门子S7-1200PLC为核心控制器，结合液位、温度、流量、压力、真空度等传感器，对整体泵房内各种设备的参数如水位、水泵和管路进出口压力、电机转子转速等参数进行实时监测。PLC对采集的水位、涌水速度及各设备的运行参数进行运算处理，根据实际工况将控制指令传送至电动阀门和水泵开关，控制相应水泵的启停、排水管路切换。排水系统采用正压给水的方式进行排水，即在主排水泵前端串联1台等流量低扬程的潜水泵给主排水泵提供正向压力水，串联后水泵组的流量不变，总扬程提高。理论上，当泵的必须蚀余量远小于泵的有效汽蚀余量时，水泵不会发生汽蚀，所以泵组启动时先启动潜水泵，待水流稳定后，再启动主排水泵。这样，矿井水在进入主排水泵之前就具有了一定的压力，从汽蚀产生原理上改善了主泵的汽蚀，延长水泵的寿命。（2）系统硬件控制系统硬件选择是非常重要的，它不仅影响系统检测精度，还影响系统的运行状况。排水系统的硬件主要由矿用隔爆兼本安型PLC控制箱、矿用本安型温度、压力、液位、流量传感器、电动闸阀等设备构成。可编程控制器选择S7-1200，CPU模块选择1241C。控制系统能够同时采集开关量和模拟量信息，把采集到的数据通过以太网传输给监控上位机，同时按照监控中心输送来的控制命令，以开关量的形式控制水泵的运行工作。控制系统的结构如图1所示。

2三维模糊控制策略

（1）三维模糊变量排水控制策略是根据当前时段电价、水仓水位以及水位变化率来制定，选用三维模糊控制器，其输入变量分别为水仓水位e、水位变化率ec、当前时间t输出变量为水泵开启台数q。E是水仓水位e的模糊语言变量，其物理论域取[0,2]，模糊论域取值[-2,2]，划分为5个模糊子集verylow（很低）、low（较低）、medium（适中）、high（较高）、veryhigh（很高）。EC为水位偏差变化率ec的模糊语言变量，其基本域取值为[-0.5,0.5]，模糊论域和物理论域取相同值，划分为5个模糊子集：NB（下降很快）、NS（下降较快），ZE（水位稳定）、PS（上涨较快）、PB（上涨很快）。T为时间t的模糊语言变量，以1d为一个循环周期，物理论域取值为[0,24]，模糊论域取值[-2,2]根据煤矿用电各时段电价划分为5个模糊子集vale（低谷时期）、peak（高峰时期）、average1（平时段）、spike（尖峰时期）、average2（平时段）。Q为系统的输出水泵开启台数q的模糊语言变量，基本论域取值为[0，4]，模糊论域取值为[-1，1]划分5个模糊子集：NB（水泵全停）、NS（启动1台）ZE（启动2台）、PS（启动3台）、PB（水泵全开）。（2）选择隶属度函数MATLAB中设有三角形、正态型、高斯型、钟形、S形等11种隶属度函数。隶属度函数表征着物理论域U内任意一个的元素x属于模糊集合A的程度大小。选择的隶属度函数不同系统产生的控制特性也不尽相同。隶属度函数的斜率越大，模糊控制系统反应越灵敏；反之则系统的控制特性比较平缓，稳定性更好。在这里选择三角形隶属度函数，其斜率大小适中，既能够快速产生控制信号，又能保证系统的稳定性。在MATLAB的FISEditor（模糊推理编辑器）中分别建立水位E、水位变化率EC、时间T、水泵开启台数Q的隶属度函数，如图2所示。（3）模糊控制规则排水系统的模糊控制规则是依据煤矿工作人员积累的实际经验来编制的。在MATLAB的模糊规则编辑器中添加控制规则，共125条。以高水位、用电高峰期为例，编写如下5条控制规则：①if（水位高）and（水位下降很快）and（时间为高峰期）then（开启0台）②if（水位高）and（水位下降较快）and（时间为高峰期）then（开启1台）③if（水位高）and（水位稳定）and（时间为高峰期）then（开启2台）④if（水位高）and（水位上升较快）and（时间为高峰期）then（开启3台）⑤if（水位高）and（水位上升很快）and（时间为高峰期）then（开启4台）为了提高系统的响应速度和控制效果，同时减小系统运算量，控制规则不宜设计太多。为此把谷段和平段设计为相同的控制规则，高峰段和尖峰段设计为相同的控制规则，得到模糊控制规则表如表1所示。

3仿真实验

在MATLAB/Simulink中建立如图3所示的矿井排水系统仿真模型，将前面设计好的模糊控制器加载到MATLAB工作区，设置采样时间为200s进行仿真。得到如图4所示仿真结果。系统输入是幅值为1、频率为0.05Hz的方波信号，仿真主要观测方波信号输入系统前后的变化，进而了解系统的某些特性。方波上升沿和下降沿变化等同于水仓水位的变化。仿真结果表明，三维模糊控制系统的响应速度优于二维模糊控制系统，而且系统可以很好地跟随方波信号变化，则当水仓水位发生变化时，系统都能很好地适应。

4井下试验

将上述模糊控制器以及排水控制系统和控制策略应用于邯郸某煤矿进行井下试验，统计了24h内水仓水位的变化和水泵开启台数随时间的变化，如图5、图6所示。从测试结果可以看出，改进后水位变化曲线接近W形，比改进前更加稳定。从水泵开启台数曲线图可以看到，在用电高峰段没有水泵开启或开启1台水泵。相比之前由人工根据水仓水位确定水泵开启台数，使用新的控制策略确定水泵开启台数更为合理。在用电谷段开启水泵快速进行排水，在用电峰段充分利用水仓的储水能力，不开启水泵或开启1台水泵维持水位，待时间进入电价较低的时段后再进行排水。

5结语

本文使用S7-1200PLC取代传统的继电器控制，借助三维模糊控制方法，实现了对矿井下排水泵启停的智能化管理，同时，远程和就地的控制方式大大提高了系统的灵活性，能满足不同工况的需求。应用新的排水策略缓解了水泵启停频繁的问题，不仅能提高系统可靠性、延长设备使用寿命，而且能为煤矿企业带来一定的经济效益。

参考文献：

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排水系统范文篇4

论文摘要：分析了传统给水排水工程规划存在的问题及其对目前我国城市水资源环境的影响，指出为了实现水资源环境的良性循环，应采取统一的、综合的和优化的给水排水规划。通过合理选择各类水资源及供水模式、优化配置给水排水工程设施，能够达到满足用水、减少污染、提高效益、降低费用的目的。

目前，我国城市水资源短缺和水环境恶化严重，除了自然因素以及人口增长，城市化、工业化进程加快，建设资金严重不足，一些中心城市规模过大等原因外，还存在着一个不容忽视的因素，即给水排水工程的规划观念落后于经济社会的发展，而且规划研究方法有待改进。

一、传统给水排水系统规划存在的问题

目前，给水排水系统规划已从早期的以单一费用指标为目标，对单一设施或者个别河段进行中、短期的被动单一工程开发对策，发展到了多部门参与的以“净效益”为代表的以单指标为目标，对区(流)域进行长期、中期、短期一体化的多工程开发对策，并取得了巨大的进步。然而给水排水这2个领域规划的某些观念和方法仍然存在不足之处。过去几十年的发展，形成了城市建设注重给水、偏废排水，忽略生态用水，对有限的水资源一味开采、利用，却缺乏有效保护的现状，造成水资源短缺和水环境质量的不断恶化。而且由于缺乏区域统筹规划，各城市仅关注本城市可获取的水量、水质及水系的上下游问题，结果常常出现城市之间污染转嫁、上游城市过度开发形成断流，从而导致整个流域或区域用水日趋紧张的局面。由此可见，违背自然规律，不仅造成自然界水资源的恶性循环，同时也使人类对于水的开发利用陷于困境。

二、树立区域(或流域)给水排水工程综合规划的观念

2．1提高对水资源的认知水平进人21世纪，我国的资源、环境问题中，水问题尤为突出。长期以来对水资源过度无序地开采，对水体循环任意的干扰和破坏，已造成很多地方在水量和水质两方面失去动态平衡，出现了水少与水浪费并存、水多与生态失衡并存、水脏与水管理不善并存的严峻局面，严重地制约了社会经济的发展。

为了实现社会可持续发展，必须呼吁全社会提高对水资源的认知水平，改变长期以来人们关于水取之不尽、用之不竭的观念。水作为人类及一切生物不可代替的生存要素，既应有足够的数量，也要有可用的质量，有“量”无“质”，或有“质”无“量”，都将制约人类社会的可持续发展；改变城市建设偏废排水，城市规划中给水，排水各行其是、互不约束的现象，将给水排水视为水体循环系统中的一个子系统，是相互依存、相互制约的2个过程。一个城市给水排水工程的规划、建设，应充分体现出给水排水内在的统一性，通过协调开采与补给，破坏与恢复之间的动态平衡，确保水体始终处于良性循环，长久地供给人类利用。

2．2树立区域、流域观念。形成区域、流域给水排水工程建设的整体协调发展纵观世界各国发展历程，当工业化和社会城市化急剧发展，使原有的经济结构、社会结构和生活环境迅速改变，工业、人口、资源等各类矛盾日益尖锐时，各国便纷纷步人了区域经济发展阶段，进行工业结构的调整和合理布局，规划、开发新区，控制疏散大城市人口以及自然资源的开发与环境保护等，在此期间，区域规划被广泛地推行采用，成为实现区域经济发展的重要前提。区域规划中有一项很重要的专业规划即水资源综合利用规划，其主要内容之一就是给水排水工程规划。

区域性的给水排水工程规划，应根据区域水资源时空分布特点或河流水体上、下游的水文水利关系，进行水资源开发和水污染控制，在区域范围内通过水资源的合理调配，平衡供需矛盾，通过协调污水处理程度、排污口及水体自净容量之间的关系，维系河流水资源的供给能力，保证下游城市的生存和发展，维护区(流)域生态平衡。除此之外，区域给水排水规划还应根据区域内水资源可供量及分布特点、水环境承载力，对区域内各城市用地布局、产业结构、发展需求进行分析评价，限制大耗水工业与重污染工艺的发展，提倡建设节水工业和采用清洁工艺，从而促进区域经济一水资源一环境的共同协调发展。2．3保障区(流)域生态环境需水。提倡水资源综合利用忽视水资源与生态环境系统之间的关系是20世纪水资源管理的失误，直接导致了生态环境的恶化，引发出河道断流、地下水位下降、森林退化和生物多样性减少等诸多问题。要解决这些问题，必须重新审视水资源管理策略，强调水资源、生态系统和人类社会的相互协调，重视生态环境和水资源的内在关系，遵循“必须首先满足基本生态需水”的原则，对供水、用水、节水、排水、污水处理及其回用等的统一管理方式进行重点改革。此外，还需充分考虑水资源的合理永续利用。提倡一水多用，提高生活用水的重复使用率，工矿企业实行循环用水、分质用水、回收利用污水，将以往对水污染的消极治理变为积极预防，这样才能促进水环境质量向着有利于人类当今和长远利益的方向发展。

三、以系统分析方法进行给水排水工程规划

系统分析方法是解决社会用水供需矛盾以及水体环境恶化与恢复的平衡矛盾的比较科学的、有效的方法之一。其主要特点是研究问题时重点把握问题的整体性、相关性以及对周围环境的适应性。区域性给水排水工程规划不仅涉及的问题庞大而复杂，而且工程耗资大、周期长，常常需要对众多可行方案的优劣进行评价和判断。在区域或流域范围内，采用系统分析方法对规划方案进行深层次论证，可以保证各类水资源的合理利用以及各类给水排水设施的合理布局，为日后区域给水排水设施的统一调度、优化运行奠定良好的基础。

采用系统分析方法建立的给水排水综合规划优化的概念模型如下：目标为水资源量使用最少、水处理设施费用最少、COD排放量最少，约束条件为水资源可供给量约束、用水与排水系统内水量平衡约束、再生水利用约束、环境最大承载力约束。公务员之家

式中：为生活用水；W，为生产用水；W为生态用水；W为排水量；W为再生水量；W为水资源可利用总量；为污水排放系数；为再生水利用系数；or为再生水占水资源总量的比例；MaxCOD为环境COD最大允许排放量。

该模型将给水、排水系统作为一个整体，考虑了生态、生产、生活3方面的水资源用量，并且对污水排放、污水再生回用等方面进行了综合考虑，研究了其统一规划、协调发展与综合利用等有关问题，从而提高了给水排水工程投资的社会、经济和环境效益，满足了城市可持续发展的水资源环境良性循环要求。

排水系统范文篇5

关键词：排水系统；路面排水；绿化带排水

0引言

近年来城市内涝频频发生，城市内涝对交通安全、城市卫生、城市生态系统造成极大的影响和破坏，同时会造成严重的经济损失。而城市内涝形成的最主要原因之一即城市排水系统的不合理。市政排水系统的整体设计质量，直接影响了人们生活质量。因此，在排水系统的设计过程中，设计人员需要使用科学方法优化设计，降低不合理设计带来的风险几率。

1市政雨水排水系统的改进需求

1.1路基排水需求

市政道路的运行质量，以路面性能为集中体现。车辆行驶的平稳性与顺畅性，取决于路面整体施工效果[1]。路基作为路面的基础结构，需要控制含水比例，以干燥坚固的状态给予路面支撑，使路面能够承载车辆重量，减少路面形变问题，保持市政道路结构的稳定性。路基保护工作，是维护市政道路性能的关键措施。地下水的冲击，成为降低路基强度的主要因素，引起路基结构发生变化，形成路基病害等问题。因此，在公路修建期间，加强路基排水设计，维护市政道路性能，较为关键。

1.2路面排水需求

路面形成的积水，如果积存时间较长，未给予有效排水处理，将会渗入路面缝隙、松散土层结构中，对道路结构形成影响，同时会对交通安全产生极大的影响。因此，相关单位有必要采取积极措施，有效排除路面积水。在路面排水时，可采取中心向两侧的排水方式，减少积水滞留，维护路面材料的整体性能。在层间连接位置，如果长时间处于水浸泡状态，在车辆持续通行的荷载作用下，积存的自由水，会转化成动水压力，冲击路基结构，引起沥青剥落，形成路面裂缝、结构松散等问题。

1.3绿化带排水需求

国内目前在规划排水系统时，侧重于人行、车行等道路排水设计，对于绿化带的排水工程并未给予较高重视。绿化带的设计，一般位于人行与车行两条道路之间，直接影响着排水系统的整体运行质量。在环保战略中，城区绿化带的建设规格有所增加，围绕绿化带进行相应的排水系统规划，逐渐凸显出重要性。绿化带的设计，不仅能够改善城市环境，还是天然的蓄水调节系统。对于绿化带进行排水规划时，需要关注排水规划的差异性。

2市政雨水排水系统的设计方案

2.1路基排水设计

路基作为道路的支撑结构，需要加强排水处理。路基排水项目的设计思路为：设计人员需要掌握各类路基排水设施的功能，在合适位置使用恰当的排水设施；结合区域水文、地质多种因素，合理规划排水路线，加强区域环境勘测，回收相关资料；在实践安装排水设施时，给予清晰标注，确保安装顺利；对于关键的交通枢纽区域，合理设计排水系统，密切关注周边建筑工程状况，减少系统施工形成的负面影响[2]。盲沟排水设计方法：盲沟排水设计，主要排送地下水，合理控制地下水位。盲沟排水设计方法，可用于市政绿化区，确保绿植生长有序，减少雨水堆积，完善市政输水网管体系。①排水材料。盲沟设计时，使用热可塑材料，在改性、热熔等作用下，获得塑料丝条，经过成形溶解，形成立体塑料网状芯体。②塑料盲沟的设计要点：立体网状的空隙占比介于80%与95%之间；具有较强的抗压性，在外界作用250kPa条件时，网状结构压缩比例不超过10%；具有较高的耐用性，材料柔韧性较强。③设计方法。在长与宽均为30厘米的盲沟中，铺设直径为50毫米的塑料盲沟。铺设完成时，在盲沟表层添加反滤布，在盲沟侧面、底面设计隔水装置。阻水装置的设计方法为：以带膜土工布为主要隔水应用，盲沟底部添加厚度为2厘米的砂浆，确保阻水效果。盲沟长度间隔[20，50]米位置，添加一个直径为80毫米的波纹管，有效排出雨水。④盲沟设计的质控标准，如表1所示。在路基设计时有效使用盲沟，确保雨水网管设计的有效性，减少雨水堆积，提升雨水排出速度。某项目在盲沟设计调整后，排水速度可节省1h，项目盲沟设计如图1所示。

2.2路面排水设计

2.2.1行车道排水设计

现阶段城区道路数量逐渐增加，在路面积水干扰下，降低了市政道路整体性能。因此，市政单位在修建排水系统时，需要关注路面积水形成的冲击问题，加强受损项目修复，恢复路面通行性能。现阶段，用于行车道排水规划的设计方法有两种：其一，单坡排水方式，适用于车流量不大、降水量不高的道路，以非机动道路为主要规划方向；其二，双坡排水方式，主要用于市政道路，此类道路较宽，对于排水能力具有较大要求，确保路面排水顺畅。在排水系统规划时，加强单坡与双坡的结合使用，缩短施工时间，控制工程施工量，提升排水有效性。与此同时，在车行道两侧设计雨水口，能够提升排水速度。采取固定距离间隔设计排水口的设计方法，将雨水引进周边湖泊，增强路面排水效果。

2.2.2人行道排水设计

对于人行道的排水，同样是路面排水的侧重项目。人行道设计的主要功能是便于人们行走。如果人行道中含有较大量积水，对于人们出行带来了一定安全隐患，加之在积水浸泡作用下，可能会对人行道使用性能形成影响，致使人行道表层平整性不足，降低路面美观性。因此，在人行道进行排水规划时，可合理利用车行道旁侧的排水口、雨水口设计，提升积水排出效果。一般情况下，在人行道规划时，在车行道旁侧设计矮墙，对积水形成阻挡，使积水流向排水装置，达成排水目标。

2.2.3路面结构排水设计

为保障路面排水效果，在修建道路时，在基层与面层的间隔位置，使用乳化沥青，进行密封处理[3]。当积水渗入路面时，密封层的沥青，能够对积水形成阻挡作用，确保路基与水隔绝。部分区域的降水量较大，在市政道路规划时，设计人员可采取多层设计方法。

2.3绿化带排水设计结合

海绵城市的规划设计思路，合理利用绿化带的天然蓄水调节能力，对市政雨水排水系统的设计起到辅助作用。在绿化分隔区使用透水性不强的黏土，形成防水屏障，减少积水渗入路基。

2.4市政排水系统的其他改进策略

2.4.1提高管线平面设计的合理性

在系统平面布置时，确保定线准确性，能够提升工程造价的控制效果。结合地势、地形特征，控制管线的直线布设，尽量避免拐弯设计。在重力作用下，使污水直排至污水处理厂。

2.4.2排水系统雨污分流的新建与改造

雨污分流是完善城市基础建设、解决城市防洪内涝、消除黑臭水体的治本之策。随着城市化进程的发展以及人民生活水平的提高，部分城市现有的雨污水管网设施已经无法满足需求，原排水系统老化、管道堵塞、汛期排水不畅、雨水倒灌等现象层出不穷。为避免污水对河道、下水道造成污染，便于雨水的收集利用和集中管理排放，雨污分流的规划设计应得到重视。①在设计时雨水管线直径不大于1500毫米时，使用中空壁缠绕形式，管道刚度增加至10kN/m。如果管径大小超过1500毫米，使用二级承插式管，材料以钢筋混凝土为主。在施工期间，管道采购时，应标注管顶覆土厚度。在排水管道施工期间，采取粘接方式，连接UPVC排水管线。②雨水分流管线的改造方式：让部分雨水流至新设的雨水管线，采取就近连接管线方式，使原有合流管线进行雨污分离，在分离位置添加污水处理管，管长高于天面至少0.6米。③雨水口处理方法。市政雨水口在实际施工时，可使用平箅式设计方法。在雨污分离时，对原有管线进行改动，需要重新设计雨水口侧面样式，使用球墨铸铁箅圈进行施工，使雨水口深度不超过1米。雨水口管线直径大小均设计为DN200，坡度设计为0.01，使用胶圈确保连接质量。管道基层添加厚度为150毫米的砂垫。④管道交叉处理。由于污水管线添加时，极易发生管线交叉问题。在处理管线交叉问题时，在下管槽位置，添加30%的砂砾石，采取分层夯实方式，压实强度不小于95%。或者在前期添加污水管线时，使用BIM技术进行碰撞验证与管线走向优化，回避交叉问题。

2.4.3复合管材使用管材性能

对于系统排水质量具有一定影响。现阶段，排水管道类型主要包括钢管、复合管等。各类管材属性具有差异性，应对各类排水工程，需要合理选用管材。在系统设计时，设计人员需要参照管道的承载性能、排水区的土壤属性等因素，综合选定管材，确保排水效果。多数情况下，可使用复合管，借助其材料的复合型优势，积极应对各类环境带来的影响，确保管材性能稳定，高效排水。例如，双平壁钢塑管材，是一种新型复合排水管材，以聚乙烯为主要管道材料，加工时以“T”型为主，可采取缠绕、熔接等处理，形成管道。在钢带表面增设PE，制作成新型钢塑复合管材。管材使用优势：①材料清洁性强。钢塑复合管材具有较强的卫生性能，减少雨水二次污染问题。②较强的输水能力。钢塑复合管材具有较高速的输水能力，相比一般水泥管输水速度高出30%。③管材寿命长。使用周期为[50，100]年，远高于水泥管的应用时限。④环保性较强。钢塑复合管材在生产、排水、回收各环节中，不会产生污染成分，具有材料生态性。⑤施工便捷。钢塑复合管材在排水管道施工时，可采取承插连接方式，确保管材的安装质量，减少施工用时。⑥管壁拉伸性能优异。钢塑复合管材的真实拉伸性能，等同于材料性能检测结果的二倍。在环境较为恶劣的条件下，此种复合管材能够有效应对地层沉降问题。因此，在施工时，可采取非开挖施工方式。在市政雨水网管中，有效使用钢塑复合管材，能够降低施工成本，确保输水效果。

2.4.4智能技术融合

智能设备可有效采集各区域的降水、排水情况，便于市政排水人员及时给予排水调整策略，提升排水管理的智能性。比如，使用BIM技术，运行碰撞检查模块，虚拟建模分析管道设计效果，给出燃气、电力各类管道存在的设计冲突，进行管道合理设计，进行设计方案的综合对比，确保方案设计质量。

3排水管网优化设计实例分析

3.1工程概述

A工业园项目内含有2.2km长的排水管路，设计排水区域每公顷每秒流量为1.2L。水力计算的限制规则如下。①充满度（H/D）小于等于管径设计最高值。当管径大小为200至300mm时，水力充满度取值为0.55。当管径取值为350至450mm时，水力充满度取值为0.65。②街道位置使用的排水管道最小值取300mm，排水坡度最小值为0.003。街区、生产区范围的排水管径最小值设计为200mm，排水坡度最小值为0.004。③管道材质为非金属时，排水流速最高值为5m/s，金属材质的排水管线流速最高值为10m/s。④设计流量升高时，流速同步提升。如果设计流量值具有固定性，流速会发生递减。坡度比例较高的管道，对接于坡度较小的管道时，位于下游区的管段排水速度不小于1.2m/s。⑤生活排污管线、工业废污管线未获得保温防护时，管底设计位置等同于冰冻线加0.15m。行车路段处铺设的排水管线，管线顶部添加的覆土层需大于0.7m。⑥排水管线相邻位置会使用管顶平接形式，保证下游管线各处高度小于上游管线的各点高度。

3.2待优化的排水管线参数

A工业园各处需优化的排水管线参数为：排水流量为125.91L/s，排水流速为1.46m/s，管径取值为300-500mm，充满度介于0.22至0.96之间，排水坡度取值为0.28至1.37。结合图2的管径与流速关系，对管线进行优化设计，选择适宜管径的最小值进行优化设计，获取管径取值的优化结果为400mm。

3.3工程效益分析

为了解市场排水管网设计优化效果，案例工程于施工完成后，对具体施工效果进行了观察，并评估了施工效益。①直接投资：设计优化前，工程直接投资38.14万元，设计优化后，直接投资减少到了26.30万元，共减少了2.16万元。表明，设计优化可有效降低工程的直接投资，经济效益良好。②管材费用：图3管材的费用为市政排水管网施工的主要成本来源，通过对设计优化前后此项费用的对比发现，优化前，工程管材费用为20.17万元，设计优化后，此费用降低到了17.10万元，共降低了3.07万元。可见，设计优化对管材费用的降低同样具有积极意义。

4结论

综上所述，城市路面雨水排水不畅，会增加城市排水设施的运行压力。如果长时间未给予有效处理，积水对于道路、路表土壤会形成一定负面影响，缩短道路的可用时间，造成城市安全、经济等多方面的损失。因此，在市政雨水排水系统的设计过程中，需要高度关注排水系统的整体设计，落实雨污分流的设计原则，结合海绵城市的规划理念，合理运用新材料、新技术，通过对市政排水系统的优化设计，科学利用水资源，提升城市环境质量。

参考文献：

[1]盛晗.市政排水管网优化策略研究[J].安徽建筑，2021，28（08）：134，141.

[2]卢洁.市政排水管网规划和优化设计[J].居舍，2021（19）：87-88.

排水系统范文篇6

关键词：矿山排水；PLC；自动轮换

排水系统作为井下矿山“八大”系统之一，在矿井安全生产中有着举足轻重的作用，排水系统的可靠、稳定运行是矿山正常生产和防止“淹井”的先决条件。因此，《金属非金属矿山安全规程》将排水系统负荷列为井下矿山一级负荷，并对水泵房水泵配置提出了同一水泵房必须配置3台同型号水泵，以满足“一用、一备、一检修”的要求。水泵控制系统作为排水系统的控制核心，其先进性、可靠性和稳定性对整个排水系统的正常运行有至关重要的作用。目前大多数国内矿山井下排水系统采用传统的继电器手动控制，泵站的启停和调度完全依赖于工人的经验和手工操作，自动化程度较低，可靠性差。笔者借助某矿井下泵站升级改造，通过采用PLC、计算机等先进技术设计了一套矿山井下泵站无人值守的排水控制系统，并通过现场应用表明系统的自动化、信息化水平有了显著提升。

1矿山排水控制系统

1.1矿山排水系统

金属非金属地下矿山常见的排水方式主要有自流式和扬升式。自流式排水一般仅用于平硐开拓的矿山；扬升式排水需要借助水泵将矿井涌水扬送至地面或坑外，适用于竖井或斜井开拓的矿山。扬升式排水系统分为集中排水系统和分段排水系统。集中排水系统是指矿井上部涌水通过自流至井底主排水泵房的水仓中，然后由主排水设备集中排至地面；分段排水系统是指深井开采时，若水泵的扬程不足以把水直接排至地面，可在矿井中部设置泵房和水仓，把水先排至中部水仓，再排至地面。地下矿山排水系统主要包括水泵房、排水设备、管线及水仓等。水泵常采用吸入式吸水，即水泵位于水仓上方，靠水泵产生的负压引水。海拔较高的区域常采用安装在排水泵吸水管路上的喂水泵喂水。离心式排水系统如图1所示。排水设备主要由水泵(一般为离心式水泵)、电动机、喂水泵、检测器件、驱动及控制单元、管路及管路附件等组成。

1.2离心式水泵自动排水工艺

离心式水泵自动排水工艺如图2所示。喂水仓液位计实时监测水仓水位信息，当水位达到系统设定的水位值时，PLC打开喂水管调节闸阀、溢流水管放气阀，启动喂水泵对主排水泵注水、排气；离心泵泵腔注满水后，水通过溢流阀外侧的流量开关流出，待泵腔中充满水且无气泡时，关闭溢流水管路电动阀，启动离心泵电动机，喂水泵继续为离心泵喂水，开启出水口处电动阀，将水排至地表废水池。当喂水仓水位下降到设定的停泵水位时，系统按照逻辑程序依次停止喂水泵和离心泵，关闭喂水和排水管路电动阀，停止排水，并打开泄水管路电动阀，将排水管路内存水排到井下中心水仓，完成一次排水。逆止阀可依靠管路回流而自动关闭阀瓣切断水流，避免由于“水锤”现象造成闸阀和离心泵因受到排水管中的水力冲击而损坏。

2系统功能需求

矿山排水系统设计本着“技术先进、可靠”和“自动化减人”的设计原则，具有以下功能[1-5]。(1)具有现场手动、现场自动、远程手动和远程自动4种控制方式，以满足系统维护检修、应急启停和无人值守的要求。(2)具有完善的状态检测和系统保护及报警，对各水泵电动机电流、电动机温度、轴承温度、水泵振动、电动调节阀开度、排水流量、压力、水仓水位等参数进行实时监测，并依据检测数据分析实现对系统设备的过流、速断、超温保护和故障停车。(3)具有6台水泵“自动轮换使用”管理功能，实现对6台水泵均衡、合理使用，防止某台水泵过度使用，影响使用寿命。(4)上位机能以动画图形动态模拟水泵运行情况和电动阀门的开闭情况。现场实时监测数据的图形、数字和文字显示功能，同时具备显示颜色与参数阈值动态变化，突出预警的易见性。(5)能够自动建立数据库，对电流、水位、流量、温度等工艺参数和电气参数自动生成趋势曲线并归档。(6)具有泵站运行时刻及累计运行时间、运行状态、设备运行参数、故障数据的记录和查询功能，并可生成运行报表，具备存储和打印功能。(7)具有用户权限管理功能，将用户设置为工程师、操作员、普通用户3级访问权限，根据不同权限分别授予程序修订、系统操作、参数修改和监视的权利。

3控制系统方案设计

矿山排水控制系统由现场检测仪表、人机交互装置、可编程控制器及其输入输出模块、执行设备、网络设备设施和上位机及软件组成[6-8]，其控制方案如图3所示。矿山排水控制系统采用了传感器＋PLC＋触摸屏/上位机控制架构[9]，分为3级。现场级由阀门、泵和仪表构成；控制级由PLC、接触器和中间继电器等组成，完成信号的处理；监控级由上位机、上位机组态软件、柜装触摸屏和网络设备等组成，可监视系统的工作状态，并远程启停设备。矿山排水控制系统设计了现场手动、现场自动、远程手动和远程自动4种控制功能。手动时，各台设备均可在现场操作箱、触摸屏和集控室上位机单独操作、启停设备；自动时，控制系统根据水仓液位检测信号，并结合温度、液位、压力、流量等各种传感器完成喂水泵自动喂水、闸阀和排水泵的自动启停和系统保护及报警，同时，根据预定的“自动轮换”原则实现6台水泵的“自动轮换”排水。

4控制系统硬件设计

4.1控制单元硬件设计

控制单元核心采用PLC系统，考虑到泵站水泵较多，控制架构采用主、子站形式，PLC主站选用了西门子S7-300，2个子站选用ET200。PLC硬件配置如图4所示。系统硬件主要包括电源模块PS307、CPU模板315-2PN/DP、FEPROM952-1KL00-0AA0、机架390-1AE80和195-1GG30、子站IMF153、DI模板SM321、DO模板SM322、AI模板SM331、AO模板SM332、MOXAEDS-316交换机、TP1500Comfort6AV2124触摸屏、DC24V/10A明纬电源、中间继电器和UPS电源。CPU自带2个Profinet和Profibus-DP通信口，分别作为编程和组网通信使用；MOXAEDS-316交换机采用Profinet通信协议完成PLC主、子站之间的组网，并以以太网方式通过矿区环网将信息传送至地面集控室。现场柜装触摸屏TP1500Comfort6AV2124通过MOXAEDS-316交换机与PLC通信；负载DO通道增设了中间继电器来满足负载对高带载能力的要求。

4.2检测单元

控制系统检测单元主要包括静压式液位计、溢流水流量开关、压力变送器、电动机及水泵轴承温度传感器、电动机电枢热敏电阻、水泵振动传感器和电磁流量计。(1)液位计用于水仓高、低水位的检测，为泵站排水系统的启停提供控制信号。为了确保水位信息的绝对准确、可靠，防止排水系统由于液位“失真”误启动，采用冗余设计，每个水仓布置了2台液位计。(2)溢流水流量开关用于离心泵腔体排气及溢流管中水量的检测。当喂水泵启动、电动阀打开向离心泵腔体喂水时，控制系统同时会打开离心泵腔体溢流管上的溢水阀(兼做放气阀)，泵体内的空气随着腔体内水量的增加逐步排出，泵腔注满水排空了空气后，水从溢流阀外侧的流量开关流出，通过检测流量开关检测流量，就可判断泵腔内是否充满水。根据现场试验，流过流量开关的水流量≥1.0L/min时，水流开关输出“通”信号，离心泵腔体内注满水，离心泵就可启动排水。(3)温度传感器安装在水泵、电动机轴承和电动机电枢上，用于测量水泵、电动机轴承和电动机电枢温度，实现温度预警和保护。(4)压力传感器用于检测水泵排水口压力。(5)振动传感器安装于水泵轴承两侧，用于检测轴承振动位移。(6)电磁流量计安装在主排水管道上，用于测量流量瞬时值和累积值。

4.3执行单元

控制系统执行单元主要包括各类电动阀、潜水泵和离心泵。(1)电动阀作为排水系统主要的被控对象和执行器件，主要用于控制喂水管路、排水管路和溢流水管路的通断。设计选用了自带“开到位”和“关到位”反馈信号的电动阀。(2)潜水泵主要用于完成离心泵启动前的注水和排水过程中连续向离心泵喂水。(3)离心泵主要用于完成水仓废水的排出。

5软件设计

5.1PLC控制

控制系统编程选用SETP7v5.6。5.1.1控制方式根据排水系统维护和运行需求，系统具有现场手动、现场自动、远程手动和远程自动4种控制方式，以满足维护检修、应急启停和无人值守的要求。(1)手动控制要求水泵操作人员结合现场或上位机监控平台实时情况、仪表显示数据、排水设备控制程序等要求启停水泵。每台设备均需操作人员在现场操作箱上或上位机上单独操作。(2)自动控制通过喂水仓液位计检测到的水仓液位情况，自动启停排水设备。喂水仓液位按高度由高至低依次为H(上限水位)、M(开泵水位)、L(停泵水位)3挡水位。当检测水位达到M(开泵水位)时，PLC循环扫描各输入点状态和信息满足下列条件时方可启动水泵。①电动闸阀无故障；②启动设备具备启动条件；③温度无异常。具备以上条件后先打开喂水管电动阀，溢流水管电动阀开启喂水仓潜水泵，向离心泵腔体内喂水，当溢流管流量开关动作后，根据系统监控压力和流量判断启动是否成功。当水仓液面达到H液位警戒值时，备用泵自动开启1台；当水仓水量减少，水仓液位低于L液位时，控制系统自动停止所有工作水泵，并使各阀门恢复到泵启动前原始状态，排水结束。5.1.2安全联锁报警保护和故障处理泵站除设置了启动方式(就地\远程)闭锁开关外，系统还设计了电流保护、温度保护、水泵振动保护、流量保护、压力异常保护、电动阀开\关到位保护、水位超限及水位传感器故障报警保护、排水量异常报警保护等，并根据各类保护信息对系统安全运行的影响程度，将异常信息划分为提醒报警和故障停泵2个级别。系统运行时，PLC将实时采集的电流、温度、压力、振动和喂水仓液位等信息与PLC系统预设的保护值进行比较，当超过第1设定值时，系统给出声光报警，当超过第2设定值时，系统及时停泵并报警。立即停泵的故障主要有出水压力达不到、出水阀开超时、溢流管流量开关故障、水泵前后轴温度过高、水泵前后轴振动过大、电动机前后轴温度过高、电动机电枢温度过高、喂水泵和排水泵电动机电流过高等。例如：在PLC软件中，电动机电枢温度保护设计为高温报警和超高温故障，电动机电枢温度大于85℃时，系统进行高温报警。当电动机温度继续升高达到120℃时，系统就会立即执行停泵程序，并进行超高温报警。5.1.3按周自动轮换调度为了防止某台水泵过度使用影响使用寿命，合理地利用6台排水泵和3台喂水泵，采用按周轮换调度。以3周为一个轮换周期。第1周将1、4号排水泵和1号喂水泵作为首启泵，2、3号排水泵为1号排水泵备用，5、6号排水泵为4号排水泵备用，2、3号喂水泵为1号喂水泵备用；第2周将2、5号排水泵和2号喂水泵作为首启泵，1、3号排水泵为2号排水泵备用，4、6号排水泵为5号排水泵备用，1、3号喂水泵为2号喂水泵备用；第3周类似。

5.2上位机组态软件设计

组态软件选用WinCC7.0中文版。WinCC7.0可通过系统的工控组态界面，在线实时监控排水系统的运行状态[10]。上位机监控系统主画面如图6所示。监控画面[5]主要包括排水工艺、关键参数监控实时曲线、故障报警等。画面主要显示喂水泵、排水泵、电动阀门等设备的工作状态和运行方式，以现场实时监测数据为依据，以图形、数字和文字的形式实时显示水泵电动机电压、电流、温度、水量、水位等主要参数，并提供语音报警等功能。同时具备颜色显示与参数阈值动态变化，而且通过系统数据管理功能，实现了报警和故障信息、水泵开停时刻、排水运行时长、水泵排水量、电动机温度、电流和水仓液位等信息和数据的汇总和存档，便于排水系统管理和故障追溯、分析处理。另外，通过系统基本设置、权限管理和用户登录，满足不同用户不同的操作权限和管理需求。

6结语

矿山排水控制系统通过实际生产检验，运行稳定、可靠。水泵在自动控制方式下，PLC对检测单元信息进行实时监测、分析和诊断，并根据逻辑控制程序对水泵、电动执行器进行操作和保护，并自动启停设备和发送报警、故障信息，实现了井下排水泵站远程自动控制。该系统建成后取消了井下水泵房水泵操作人员，改善了工人劳动环境，且能够自动按照轮回制度调度泵站，使6台水泵均衡使用，达到了无人值守的目的，延长了设备使用寿命，提高了设备使用效率，节约了生产成本，符合目前矿山“四化”建设和“降本增效”的要求，达到了智能化采矿。

参考文献

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排水系统范文篇7

1.1对地下排水工程的重视欠缺,设计缺乏宏观整体规划

长期以来城市建设注重地面工程而忽视了地下排水工程的系统设计与规划。在城市规划初期应将市政排水系统设计作为一个独立的系统去规划与设计,并配备足够的资源才能保证在特殊情况下城市的应急排水能够高效和有序的进行。而目前诸多城市的做法往往只是在道路系统设计中考虑地下排水和地表排水,且片区的排水设计无相关性,当放到城市一个整体中时,排水缺陷问题就会暴露。

1.2行业相关标准不健全

目前,城市道路排水系统上下游管道直径参数取值不当,在城市化进程加快的今天,如今的城市排水能效受到诸多因素的影响,有气候的因素,有经济发展不平衡因素和道路工程自身因素等,如今的市政排水设计标准没有能够适应现在的城市路面系统,排水管网直径参数或大或小,排水专用管道与市政其他管道的管线让线冲突与高程出现误差,造成排水性能的降低都是规范要具体规定和严格实施的具体内容。

1.3排水设计无分层设计,混合排流现象造成排水负担

城市排水来源有天然雨水和城市生活污水,而目前城市排水系统一般都是污水与雨水混合排水,这会给排水管道造成过重的排水负担。在发生特大降水时,这种负担将会转变为排水压力,使得降水无法排离城市路面,造成道路大面积或者片区大面积积水,行车在比较低的地段时候由于积水较厚将会淹没行车和行人,同样的现象在北京洪灾中出现过。

1.4排水系统设计思维固化,排水渠道单一

城市排水思路固化的表现是将积水排到地面下或者排出去,而如果能合理循环利用降水可以缓解城市排水管网的排水压力,并且给需要水的地方供水,不需要水的地方排水,这就是雨水排水循环系统的工作原理。目前排水循环系统不仅体现在城市排水设计中,也存在于市政建筑排水设计中,如现在建筑中水回用技术将生活污水和自然用水循环,一方面可以节约用水,一方面可以缓解市政排水负担。

1.5排水应急措施不当,信息预测不准确

现在是互联网时代,对一些市政应急措施的预测应及时、有效、快捷、方便。如在一些降水多发城市和社区应分区进行降水的实现预测,在城市建设和规划初期就可以确定该片区的排水能力和应采取的排水措施,这将得益于如今高速发展的互联网技术和计算机技术,从目前情况来看,由于多数城市对市政排水系统设计的不够重视,很难在计算机技术和信息技术方面采取有效的控制和预测方案,在排水管网的设计与规划、运行、调度、后期维护管理环节存在诸多弊端。

2世界著名城市排水系统优化设计案例

日本是台风多发国家,东京地下排水系统设计就是为了避免城市遭受台风和雨水的寝室而设计和修建的。东京地下排水系统92年开工,06年竣工,历时14年工程堪称世界最先进的地下排水系统。其排水标准5～10年一遇,地下开挖一系列的混凝土立坑,极大提高了雨水的蓄存能力,东京地下排水系统的河道深度高达60m。东京设有降雨信息系统,通过对雨水的数据的收集与统计,合理进行排水调度。古罗马下水道建设2500年至今仍在使用,渠道系统岩石砌筑,将暴雨造成的河流从罗马城排除,渠道系统最大达3×4m的截面尺寸,从古罗马城广场直通台伯河。巴黎的下水道设置了地面上的标路牌,因此可以看出巴黎对地下排水工程的重视程度。巴黎降水频繁,但据报道并没有出现城市因降水而导致的交通堵塞和积水现象。巴黎下水道处于地面以下50m,水道纵横交织,总厂2347km,规模远超巴黎地铁,因此足以可见排水的速度与能效。

3市政排水系统优化设计对策

3.1平面管网优化设计

已定平面管径与埋深的确定优化方法分为直接与间接优化。直接优化是指对各种参数的调节与对比来求得最优化的解决方案。间接优化是指建立数学模型,选择最优化的管径与埋深组合方案。如常用的遗传算法、线性与非线性规划法、动态规划法。管线的优化设计要遵循满足排水功能和效能的前提下,使排水的工程量小。管线的布置和管网优化设计的重要部分。布线原则如下。(1)排水的干管和支管尽量直线型布局不要有弯曲现象。(2)布线利用地形与地势的因素,结合污水厂的设置和重力系统将污水排出。(3)合理的管线埋深(4)管线的长度最优化与挖方的最优化可采用动态优化的方法进行最优方案的选择。例如排水线的引入。(5)管线平面布置方案也可以采取不同管段坡度、管道长度、挖方量三种权重计算,最后根据平面布置方案选择合理的管径和埋深,造价成本的控制也是此过程中需要注意的。

3.2管道设计的优化

排水管道的设计可以采用德国对青岛地下排水管道的造型,蛋形型管材截面形似鸭蛋,设计上宽下窄,排水管道顺畅,污水无法积存与管内,管道的上部分是水泥,下半部分是水泥上贴了层瓷瓦,可以起到防腐蚀的效果。排水管道设置反水阀,被水冲刷了的赃物只能进入水斗,而不会进入排水管道,不会造成管道堵塞,赃物也便于清理,反水阀同时也可以避免管道臭气散发到空气中。

3.3排水系统设计与计算机信息系统的结合

在市政排水设计中,为了发挥排水的效能,应结合计算机信息技术来改善排水的各个环节。如设置降雨信息系统,收集城市雨水和降雨频次数据,以便于各片区排水调度。利用信息系统的预测与统计的结果,在一些容易发生积水和浸水的路面和片区设置雨水调整池。

3.4城市排水与市政基础建设

提高行业标准以便于采取比较恰当的事前和事中处理。在城市市政建设中,地下工程的排水可以设置雨水蓄存措施,如在地下开挖混凝土立坑,同时在下水道内设置高马力水泵,提高疏通地下水的能力。城市路面工程的铺装设计中,采用透水性能强的路面铺装层,可以加强雨水的地下渗透能力,分担排水管道的排水压力,减少地表径流,还可以大大补充表层地下水资源。排水基础设计应考虑修建地下暗渠和地上明渠。并定期和不定期对城市大小河道进行梳理和整治。

3.5排水系统的后期修养与维护

法国巴黎下水道设计中,排水道两旁设置宽约1m的供检修人员通行的便道。维修人员可以定期对下水道的排水泵房、排水管道和其他排水设施的修理和围护,保证排水工作能顺利进行。对市政排水系统的维护人员应该进行定期和不定期的技术培训,使他们能够及时掌握世界排水优秀工程中的新经验、新做法、新的维护手段。这对保证城市道路和地下排水工程的顺畅进行提供了更好的保障。

4结语

排水系统范文篇8

关键词：离心泵；底阀；煤矿安全；排水系统

目前，在我国煤矿井下排水系统中，大多采用带有射流引水或底阀装置的卧式多级离心泵作为主要设备［1］。一般的非潜水式离心泵采用射流引水装置或者在进口管末端配置底阀，是因为干式安装的离心泵没有自吸能力，只有在其叶轮完全注满水后，泵体才能形成必要的真空度，从而实现正常排水。在排水作业的工作环境中，离心泵的运行是不连续的，所以启动前必须向泵内引水。煤矿主排水系统中泵组引水的常用方法有：预制贮水箱向水泵注水、淹没式泵房注水、潜水泵向主泵注水、利用真空泵注水、利用排水母管的静压水用射流泵注水以及利用底阀为主泵引水等［2－4］。根据《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》（GB50451－2008）要求：吸入式离心水泵当具备无底阀引水条件时，宜采用无底阀射流引水方式［5］。但是，目前许多已经具备用无底阀射流方式引水的矿井中，仍采用底阀为主泵引水。虽然，在离心泵进口管末端配置底阀是引水的传统方式，但是底阀具有天然的缺陷［6－7］。本文将探究利用底阀为泵组引水对煤矿主排水系统可靠性、安全性、泵吸程以及效率等方面的不利影响，以期为煤矿主排水系统在设计和使用过程中提供有价值的参考。

1底阀对排水系统可靠性的影响

底阀，也被称为逆止阀，是一种低压平板阀，其结构如图1所示。底阀的主要作用是保证液体在吸入管道中单向流动，使泵正常工作；并且当泵短时间停止工作时，使液体不能返回水源箱，保证吸水管内充满液体，以利于泵的启动。底阀在阀盖上设有多个进水口，以降低底阀的堵塞几率，并配有筛网，以减少杂物的流入，一般适用于清洁介质，粘度和颗粒度过大的介质不宜使用底阀。大型底阀有较大的质量和体积，占用吸水井的有效空间，底阀到井底和井壁都有尺寸要求，势必增加吸水井的尺寸，导致增加土建成本。大型底阀在安装、检修时，需要起吊设备，从吸水井中起吊底阀，极为不便。在煤炭开采过程中，地下水与煤层、岩层直接接触，加上人类活动的影响，矿井水含有泥沙、爆破管等缠绕物。随着开采活动的增加，矿井水中的颗粒物含量、缠绕物、pH值、硫酸根离子以及氯离子等成分差别较大，所以底阀在使用过程中，容易发生阀杆和阀瓣密封面锈蚀、卡异物、密封不严等不良情况，严重影响主排水系统的可靠性。

2底阀对排水系统安全性的影响

根据《煤矿在用主排水系统安全检测检验规范》（AQ1012－2005）要求：当泵房有多台水泵时，单台水泵的启动时间应不大于5分钟［8］。因底阀容易发生锈蚀、密封不严、卡异物等故障，如果单台水泵的启动时间大于5分钟时，可能会出现不能正常启动的情况。一旦排水系统停止工作，就会影响煤矿井下正常排水，安全将得不到保障，严重时，可能会造成重大事故。

3底阀对主排水系统的影响分析

3.1主排水系统组件的结构

某煤矿主排水系统由4台MD450－60×4多级离心泵、吸水管路和排水管路组成。泵的性能参数为：流量Q＝450m3／h、扬程H＝240m、转速n＝1480r／min，必需汽蚀余量NPSHr＝38m，泵效率η＝80％，电机功率P＝450kW，电机效率ηd＝943％。吸水管路参数为：DN350×5吸水管，长11m，DN350、PN6底阀1个，DN350－300收缩异径管1个，DN300弯头1个。排水管路参数为：垂直安装高度223m，DN300×9排水管，长260m，DN300、PN40止回阀1个，DN300、PN40闸阀2个，DN300弯头5个。

3.2底阀对主排水系统吸程的影响

3.2.1吸水管路吸程损失计算吸水管路吸程总损失Hsf：Hsf＝（ψ1＋ψ2＋ψ3＋ψ4）Vs2／2g＝（085＋1＋036＋14）Vs2／2g＝1621Vs2／2g式中，ψ1为直管阻力系数，取ψ1＝λLddg＝085；ψ2为弯管阻力系数，取值1；ψ3为异径管系数，取值036；ψ4为滤网的底阀系数，取值14。MD450－60×4多级离心泵流量Q＝450m3／h，吸水管流速Vs＝1377m／s，吸水管路吸程总损失Hsf＝1568m。从表1可以看出，吸水管路吸程损失Hsf＝1568m，其中底阀吸程损失为1354m，底阀吸程损失占吸水管路总损失的864％，原因在于吸水管路安装底阀后，管路局部阻力显著增加，造成吸水管路吸程总损失增大。3.2.2水泵吸程的计算1）当采用底阀时，水泵吸程Hs：Hs＝h－hv－Hsf－NPSHr－ΔH＝4222m式中，h为标准大气压下的水柱高度，取值1033m；hv为常温清水的汽化压力水头，取值024m；ΔH为安全余量，取值05m。2）当取消底阀时，水泵吸程Hs′：Hs′＝h－hv－Hsf′－NPSHr－ΔH＝5576m式中，Hsf′为取消底阀的吸水管路吸程总损失，取值0214m。从上述有、无底阀时的水泵吸程计算数据对比可以看出，有底阀时的水泵吸程为4222m，无底阀时的水泵吸程为5576m，无底阀时的水泵吸程比有底阀时高出3207％，原因是在排水工作过程中，底阀需要整体运动，消耗的功率较大，使得水泵的吸程减小，造成能量的损耗。从《矿山固定设备选用使用手册》可知，带滤网的底阀，随着底阀直径的加大，管件等值长度值越大，对吸程影响越大［9］。

3.3底阀对主排水系统效率的影响

3.3.1排水管路扬程损失计算排水管路扬程损失Hdf：Hdf＝（1＋2＋Z33＋Z44＋5）Vs′2／2g＝（1＋2489＋1×5＋05×2＋14）Vs′2／2g＝4589Vs′2／2g式中，1为速度压力系数，取值1；2为直管阻力系数，取2＝λLddg＝0027×260／0282＝2489；Z3为弯管数量，5个；3为弯管阻力系数，取值1；Z4为闸阀数量，2个；4为闸阀阻力系数，取值05；5为止回阀阻力系数，取值14。MD450－60×4多级离心泵流量Q＝450m3／h，排水管流速Vs′＝20m／s，则排水管路扬程总损失Hdf＝938m。3.3.2主排水系统的效率计算管路扬程总损失Hf包括吸水管路扬程总损失Hsf和排水管路扬程总损失Hdf，即Hf＝Hsf＋Hdf。1）当采用底阀时，管路扬程总损失Hf：Hf＝Hsf＋Hdf＝1568＋938＝10948m泵总扬程H：H＝4＋10948＋223＝237948m管道效率ηg：ηg＝（223＋4）237948×100％＝954％排水系统效率ηx：ηx＝ηbηdηg＝7197％吨水百米电耗W100t：W100t＝1（367×ηx）＝03786kW·h2）当取消底阀时，管路扬程总损失Hf′：Hf′＝Hsf′＋Hdf＝0214＋938＝9594m泵总扬程H′：H′＝4＋9594＋223＝236594m管道效率ηg′：ηg′＝（223＋4）236594×100％＝958％排水系统效率ηx′：ηx′＝ηbηdηg′＝7227％吨水百米电耗W100t′：W100t′＝1367ηx′＝0377kW·h从上述有、无底阀时主排水系统的效率计算数据对比可以看出，有底阀时的效率为7197％，无底阀时的效率为7227％，效率提高了03％；从吨水百米电耗来看，有底阀时的电耗为03786kW·h，无底阀时的电耗为0377kW·h，无底阀时的吨水百米电耗比有底阀时降低了042％。

3.4底阀综合影响分析

如表2所示，底阀对主排水系统可靠性、安全性、吸程、排水效率、水仓效率、吨水百米电耗以及安装检修等方面的不利影响较大，所以在设计、使用过程中，应尽量避免采用底阀为主泵引水。

4无底阀的真空泵加射流泵引水

1）矿井排水系统利用真空泵抽出吸水管和泵内空气，使泵体内充满水，然后启动水泵。新建矿井或主排水管内无压力水时，使用真空泵抽真空引水。2）当主排水管内有压力水或其他有压空气源时，用射流泵（见图2）抽出吸水管和泵内空气，射流泵没有运动部件，结构简单、成本低、启动主排水泵时间非常快、可靠性极高；其缺点是需要外部压力源，才能解决主排水泵第一次启动问题。3）真空泵通常为一用一备，互为备用，每台主排水泵配置一台射流泵，真空泵与射流泵通过阀门可以自由切换，从而保证排水系统主排水泵引水的高可靠性和高安全性。

5结论

排水系统范文篇9

关键词:城市内涝;排水系统;防洪排涝;整治工程

1工程概况

东莞市位于北纬22°39'22″～23°09'23″，东经113°30'03″～114°14'37″，东西宽76km，南北长40km，位于珠江三角洲中部的广东省中南部东江下游，东面与博罗、惠州相邻，南部与深圳比邻，西部与番禺隔江(珠江)相望，北部连接广州，属于港、深、惠经济走廊的核心区域。从广州通香港的铁路、公路、水路都贯穿境内，水陆交通方便。新开河系统位于东莞市区的北部，区域地形东高西低，两侧高中间低。旗峰山位于系统的东南部，山顶高程为153.80m(85国家高程，下同)，除山体外，东纵大道以南区域的地势标高为12.54～40.12m，北侧区域的地势标高为16.40～22.99m，东纵大道的地势标高为5.70～22.0m，新河北路的地势标高为5.7～6.8m。近年来随着全球气候变化，广东省出现强度较大暴雨的频率变大，东莞市常年4月份便开始进入雷暴、强降水等强对流天气多发的季节，每年都会有几次强度大、历时长、造成损失惨重的大暴雨。东莞市中心城区开发建设需求大(如图1所示)，硬底化面积急剧增加，地面径流量增大，而新开河系统属市区内涝点最多、内涝最严重的系统，加上开发建设水文效应和东莞所在华南地区的亚热带季风气候特有的“龙舟水”暴雨特征，客观上使得该区域在强降雨情况下变得更脆弱。新开河主干系统(如图2所示)的排水能力太小，不能满足已完全城市化的新开河系统的现状排图140年来东莞市中心城区建设用地变化情况水要求，导致该片内涝频繁。根据近几年的管理记录，新开河区域每年淹水的次数约15次，淹水深度0.3～1.0m，严重影响了居民的正常生活及周边的商业，为解决片区严重的内涝现状，必须扩大现状排水管涵的排水能力，保证片区排水通畅。目前大量先进技术通过与实际项目的融合应用，将城市内涝治理提升至一个新的高度［1-3］。基于此，通过对先进管理理念和技术的研究，将城市市政雨水排放系统与排涝系统有机结合，充分利用地形及内河涌水系进行合理分区，完善雨水管网及排涝泵站建设。力争到2030年，基本消除内涝区域［4］。城市建设应充分体现“源头控制”理念，通过生态性措施，有效控制初期雨水污染，保护提高雨水资源化利用水平，同时积极贯彻“海绵城市”建设的理念［5-6］，采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等低影响开发措施，降低综合径流系数，保护城市水文循环。

2主干排水系统现状及成因分析

2.1主干排水系统现状

新开河系统的整体地势为东侧高、西侧低，南北两侧高、中间低，东纵大道为系统内地势最低的主干道，系统内的雨水均从两侧汇至东纵大道的雨水系统后，然后由东向西汇至已经密闭加盖的新开河，最终排入运河。因此系统的主干排水系统为:东纵大道雨水管涵—新开河—运河。东纵大道现状已有雨污水管，且雨污水管均双侧布置，北侧雨水管管径为D1000～4.0×2.1～5.0×3.0，南侧雨水管管径为D1000～3.0×2.5～5.0×3.0。东纵大道敷设2根D2800排水管，接入新开河。新开河已于2003年加盖，由于没有相关排水规划的指引，新开河均在现状河道断面上加盖，导致加盖后的断面规整不一。另外，位于系统东南侧的旗峰山的雨水，在流入山体下面积为55800m2的湖泊后，通过断面为B×H=1.3×1.3m的箱涵排入雨水系统，进而进入东纵大道雨水系统，由于建设时无排水规划作指导，导致沿途存在排水管涵建设无序、大管接小管的问题。

2.2内涝成因分析

2.2.1缺乏排水能力那些早期建设的主干排水系统随着城市的不断建设，已经明显地改变了下垫面的条件，剧增了雨水径流量，加之最近频发的极端气候，导致主干排水能力严重下降，难以满足不断增加的排水需求。2.2.2建设尚待完善内涝整治工程措施设有南北侧分流措施，目前只实施了北侧分流措施，按设计本应该汇入南侧分流区域的雨水，现状仍排至北侧分流区域，增加了北侧排水系统的压力，导致北侧排水系统仍存在一定的水浸现象。2.2.3调蓄功能并未开启根据北侧设计方案，暴雨期间，应开启2#水闸，湖泊参与径流洪水的调蓄，减轻新开河下游的排水压力。但是，工程实施后，发现由于市区的截污并不够彻底，仍有部分区域未敷设污水管网，或者部分用户污水未能与污水管网良好对接，致使仍有污水流入雨水系统当中，影响了湖泊的水质，因此并未开启调蓄。2.2.4排水设施管理维护水平低排水管道清淤长效机制尚未建立，市场化进程较缓慢，出现严重的淤塞和损坏部分排水管渠的现象，逐渐缩小了过水断面，内涝程度日趋严重。2.2.5破坏排水设施行为严重城市雨污水管网混接、道路改造及道路两旁的建筑工地不文明施工，排水户排水不规范，大量的建筑余泥和垃圾堵塞排水管渠等破坏城市排水设施行为较严重，影响排水设施正常排水，极易形成内涝。2.2.6部分道路雨水口偏少目前，道路的雨水口偏少，雨水沿道路快速汇集到低洼地区，无法顺利地收集至现状主干管中，从而形成路面积水。2.2.7下垫面环境随着不断扩展的城市建设，变化最明显的是汇水区域内的下垫面条件，主要是不断增加的硬化程度，大大增加了雨水径流量，导致排水灌渠超负荷。

3排水系统整治方案设计

3.1排涝标准及参数选择

3.1.1排涝系统流量计算方法暴雨水量设计和计算公式见式(1)。3.1.2选择暴雨重现期P值重现期P值属于某特定暴雨强度值，具体来说是暴雨强度容易产生的一次平均间隔时间，前提是等于或大于该值的强度，单位用年表示［7-8］。在暴雨水量计算方法中，计算参数暴雨重现期P的取值对最终暴雨量计算结果影响最大，如果重现期利用较高的设计，得出的暴雨强度的计算结果就大，雨水流量设计也大，以及相应变大的灌渠断面，导致工程建设费用高，反之则低。根据相关规范［9］，必须按照汇水区气候特征、地形特点等条件进行雨水管渠重现期的设计，相同的排水系统既能选择相同的重现期，也可以选择不同的重现期。通常情况下，可以选择2～5年的时间间隔作为大城市中心城区的重现期，中心城区重要地区一般采用5～10年。考虑到东莞市的城市特性，在对工程经济影响不大的前提下，主干管渠的暴雨重现期P取5年。3.1.3其他参数的选择(1)径流系数径流系数是降水量和径流量的比值，前提是同一时段和同一流域面积内的径流和降水。根据不同的时段获取不同径流系数。最稳定的数值是多年的平均径流系数，可以全面体现出流域内自然地理因素影响降水形成径流的程度，所以区域性鲜明。洪水期的降水径流关系通常是通过洪水径流系数反映出来，可以有效地预估洪水。计算径流系数的公式为φ=R/P，其中径流系数设定为φ，利用百分数显示，径流深度设定为R，降水深度设定为P。如果在0～1之间显示φ值变化，那么φ大值在湿润地区，干旱地区φ相对小。通常要根据地面覆盖情况、路面铺砌、地面坡度、地形、建筑密度布置等进行不同的设计。地面覆盖种类的透水性是影响φ值的主要因素，其他影响因素还包括降水历时、暴雨雨型和暴雨强度。由于是诸多因素的影响，不容易取得精确的数值。当前，在设计雨水灌渠的过程中，一般会根据地面覆盖类型确定净流系数的经验数值，按照其范围［10］，径流系数见表1。在设计中，也可以采用区域综合径流系数。根据规范［，综合径流系数见表2。由以上分析，本工程综合径流系数基本取0.8。(2)粗糙度系数n值选择渠道的粗糙度根据以往设计经验并参考《给水排水设计手册》相关章节，钢筋混凝土管渠取0.013，管渠要求定期维护，以免滋生杂草或泥砂淤积。(3)排水渠道控制标高确定由于新开河、分流管涵均需接入东莞运河内，而东莞运河属于人工运河，其与自然江体之间依靠运河沿线多个闸孔连通。因此运河对市区排涝系统起着更大的排放和调蓄作用。晴天时关闭闸孔，运河全线蓄有一定水量。暴雨天时，下游闸门开启，将河道内收集的雨水排入自然江体。因此渠道末端控制高程取决于运河的洪水位高程。根据运河综合整治规划，管涵出口处运河洪水位为3.69m。(4)最小设计坡度按照最小充满度下计算不淤流速控制的最小坡度见表3。

3.2排水系统分区

新开河系统内的地势为南北两侧高、中间低，两侧的雨水均排入中间地势最低的东纵大道，根据原设计方案，新开河系统雨水方案设计本着高水高排的原则，以东城大道为界在南北两侧均设置分流、整治措施，保证流域的排水安全问题，通过创业路—八达路排入运河，同时收集创业路—八达路以南市桥河系统的雨水。因此南侧分流工程的分区具体如下:(1)新开河南侧分流系统:服务范围为旗峰路、东城大道、翠峰路围合的区域，总服务面积295.41hm2。(2)新开河北侧分流系统:服务范围为除去南侧分流系统其余新开河系统，统服务面积为897.19hm2，本系统的分流措施已经实施。(3)市桥河南侧分流系统:服务范围为市桥河系统创业路—八达路以南范围，服务面积为93.51hm2。北侧分流工程已全面施工竣工并投入使用。主要工程内容是:(1)沿东纵大道上设置分流管涵，分流管涵管径为D2800，共设有两根，排水能力为41.20m3/s，雨水排入新开河，排水管道总长度约3.94km(1.97km×2)。(2)针对两处地势低洼地段，设计采用泵站强排。泵站出站管管径为D2800，通过新河北路排入运河。(3)利用人民公园的湖泊进行调畜。为了完善内涝三期系统，防止东城大道南侧原设计自排的雨水进入北侧区域，减少北侧排水系统的压力，杜绝北侧排水系统的水浸现象。必须对南侧排水系统进行设计。

3.3分流方案

通过现场踏勘，南侧分流措施主要沿东城南路、东城大道、八达路、创业路敷设分流管涵。该方案截流新开河系统内旗峰山以北(含旗峰山)、东城大道以南的区域直接排入运河，同时，沿途还截流原属于其它排水系统的汇入八达路、创业路的雨水，解决了澳南路、圆岭路的内涝问题。本分流管涵总的汇水面积约388.92hm2，分流水量为72.88m3/s，其中分流属于新开河系统的排水面积约295.41hm2，暴雨量为59.8m3/s，属于市桥河南侧系统排水面积为93.51hm2，暴雨量为13.08m3/s。分流主管总长6203m，分流管管径为D1500～D5400。

4结语

目前城市发展迅速，许多城市均受到不同程度的内涝影响，极大地牵制了城市的发展。随着海绵城市的理念不断深入城市管理者和工程师的脑中，城市内涝的治理方式也在不断改变和提升。基于新开河主干排水系统的现状，提出7种成因类型，针对7种成因类型，需要采取针对性的设计措施。通过对排涝系统流量、暴雨重现期P值、径流系数、粗糙度系数等参数的分析，同时将排水系统进行分区，继而采取不同的分流方案。这一系列措施经工程实践检验，极大地提升了新开河主干排水系统的排水能力，解决了城市内涝的难题，同时整体整治工程质量满足设计要求和行业规范，对其他相似工程具有一定的参考价值。

参考文献

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［2］薛润生，宋沛林．基于开源WebGIS的河道设备管理系统开发［J］．水利技术监督，2021(12):91-5．

［3］张佳鸿，陈兴晖．南山区智慧水务系统及大数据清洗模型的构建与应用［J］．水利技术监督，2021(12):32-5，121．

［4］王静．东莞拟用10年彻底整治城市内涝［J］．给水排水，2015，51(5):146．

［5］陈逸，周亚超．基于Mike模型的海绵城市内涝整治方案效果分析［J］．智能建筑与智慧城市，2020(10):63-5．

［6］刘龙志，马宏伟，杜垚，等．基于Mike模型的海绵城市内涝整治方案效果分析［J］．中国给水排水，2019，35(12):13-8．

［7］周梦洁．我国典型城市的短历时暴雨强度公式计算与分析［D］．华东师范大学，2020．

［8］李豫虎．甘肃省礼县暴雨强度公式推求研究［D］．长安大学，2018．

排水系统范文篇10

关键词：石化；给排水系统；规划设计；要点

1引言

从改革开放以来，我国国民经济水平越来越高，不管是日常生活方式还是个人习惯都产生了新的变化，此时各行企业要想在竞争越发激烈的市场环境中占据重要的地位，必须要强化自身的基础建设项目。对石化企业而言，其在生产和加工中会消耗大量水资源，为了响应国家提出的节能减排要求，必须要加大对给排水系统规划工作的关注。因此，下面对石化给排水系统规划设计要点进行深入探索。

2背景介绍

因为石油化工企业生产工作具有特殊性，所以生产设备中的给排水系统也与建筑、市政等领域的系统规划存在一定偏差。简单来说，石化企业是以天然气、石油及其他产品为原材料，通过引用物理化学与机械加工的方式，获取多种石油化工产品的工业。具体生产特点分为以下几点：其一，产品与中间品的类型较多，特点各异，且产品的专业性极强。通常情况下，石化产品包含塑料三大合成材料、基本有机原料及有机溶剂等；其二，在生产建设期间，有毒性、易燃易爆物品过多；其三，生产步骤复杂，设备应用数量多，并且内部设计紧密，应用阀门和管线等非常烦琐；其四，生产连续性过高，在实践操作中属于流程型生产，各个环节可以彼此引导【1】。一般来说，石化生产会引用联合装备，通过生产自动化连续操作，因此在工作中若是某一环节出现问题，很容易产生连锁反应，并带来毁灭性灾害；其五，如果石化企业出现火灾，势必会引发爆炸燃烧等严重危害，此时若得不到有效控制，还会增加危害波及范围；其六，消防工作难度高。企业应用设备的爆炸性强，且受燃烧物理性质的影响，可燃液体与气体过多，这样很容易在火灾现场出现过大的扩散性和流动性，进而提升火灾补救的难度；其七，火灾带来的经济损失。石化企业在发生火灾后，最为关键的就是由设备引发的直接经济损耗与停工期间带来的间接经济损耗。若是发生火灾过于严重，还会带来不可控的社会影响。

3石化给排水系统类型

对石化企业而言，受自身工作性质的影响，在内部设计的给排水系统类型非常多。因此，在规划建设期间，相关负责人必须要整合企业运行方向和生产工作特点进行全面探索，而后在明确具体给排水步骤的基础上，提出科学有效的给排水系统规划方案，这样不仅能实现安全生产、节能节水及保护生态环境等发展目标，而且有助于为石化企业发展提供充足动力。3.1水消防系统。预先明确石化生产企业运行要求，明确其中所需水消防系统的设备及材料等，如水喷雾、消防栓系统及消防水炮等。一般情况下，一个设备需要设计多种水消防系统，这是因为其中存在高压消防与低压消防两种情况【1】。3.2排水系统管路多。在生产建设期间，石化企业会排放大量具有污染物的污水，如酸性污水、含油污水及含酚污水等。因此，在规划设计给排水系统时，必须要考虑到这一现象，构建更为优质的石化企业排水系统。通常情况下，因为排水水质和水温等存在偏差，所以会有不同的处理要求。此时，设计人员必须要结合这一特点，规划出多种类型且独立存在的排水系统，只有这样才能保障污水与废水得到有效回收和应用。同时，在装置内部还要建设低水位的污水池等，这样有助于收集工艺设备运行下产生的污废水【2】。

4石化给排水系统规划设计要点

4.1科学选择所需管材。与石化企业相比，生活用水所需管材的质量要求非常高，因此在埋地敷设时会引用PE管、球墨铸铁管等材料进行规划设计。而石化企业中的消防水、循环冷却水等更注重应用的有效性，因此碳钢管道成为石化给排水系统规划设计的最佳选择。现阶段，碳钢管道的生产工艺技术越发娴熟，且工作性能非常稳定，不仅在实践应用中操作简单，且检测步骤具有完善性。4.2厂区消防给水系统。在石化企业发展中，随着生产规模的拓展，厂区消防系统的要求也越来越高，此时大型工厂的消防系统通常会按照高压或常高压的消防给水系统进行规划设计。通过引用稳高压消防给水系统，有助于提升固定式消防设备的应急处理水平，且与传统意义上引用的临时高压系统供水速度更快，主要是引用管网压力自动起动消防水泵，这样不仅能快速向火场提供水资源，而且能及时控制火灾的范围拓展。通常情况下，厂区稳高压消防系统主要分为两种，一种为中压系统，另一种为高压系统。4.3初后期雨水的分流排放系统。若是石化企业生产设备污染区域在清洗地面或大降雨的情况下，冲洗地面的冲洗排水或初期雨水都会产生污染。通过了解当前石化企业给排水设计规范要求可知，工厂初期污染雨水与后期清洗雨水要分开排放，且受到污染的雨水要排人到污水处理系统。一般情况下，石化企业在分流处理初期污染雨水和后期清净雨水时，会选择以下两种方式：其一，在这一区域分布零散且面积小的情况下，要选择则人工手动阀门切换的方式进行操作；其二，在水量较大的情况下，要引用调节池的方式分流处理初期和后期的雨水。这样不仅可以满足经济环保建设要求，而且能符合排水环境要求。4.4消防污水排水系统。在出现重大火灾的情况下，石化企业中的管道和容器极容易因为裂缝出现物料外泄，此时混入外泄物料的消防水就是消防污水。通常情况下，石化企业在设计事故水池收集污水时，要按照消防实际用水量判断具体容积，这样不仅可以解决消防污水带来的威胁，而且会加强环境保护工作质量。

5结束语

综上所述，石化给排水与一般的民用建筑给排水系统规划设计存在较大差异，前者更注重工艺生产服务，后者更关注建筑服务。因此，在新时代背景下，石化企业要在整合自身工作需求的基础上，对给排水系统规划设计进行全面探索，而后在引用现代化技术理念的基础上，提出更为科学且完善的规划设计方案，只有这样才能确保石化企业生产运行可以有序进行。

参考文献：

[1]张璐.新农村建设中给排水系统的规划分析[J].化工管理,2018(2):141~141.