一體化預制泵站最早起源于歐洲當?shù)亟陙?span lang="EN-US">,隨著小流量、低揚程的提水需求增加因其集成化程度高、施工容易且工期短、后期運維方便、自動化控制便捷等優(yōu)于傳統(tǒng)泵站的諸多優(yōu)點，逐漸在國內(nèi)出現(xiàn)了眾多的應用實例，適用于水環(huán)境治理工程、農(nóng)村供水治污工程和城市雨洪調(diào)蓄工程等。

但當下一體化預制泵站設計圖紙基本由生產(chǎn)廠家提供，設計單位容易忽視其基本設計要求與運行規(guī)律。目前針對一體化預制泵站工藝設計的文獻較少，例如王夢月對上海浦東新區(qū)某村一體化污水提升泵站的計算過程進行了展示;李進軍等對張家港市靜脈科技產(chǎn)業(yè)園一體化污水提升泵站的設計進行了介紹;任亮國對渤海區(qū)域某一體化雨水泵站組合設計進行了闡述;孟令智中總結(jié)了一體化泵站的優(yōu)勢和設計注意問題;孟凡有等以某一體化泵站為例詳細介紹了設計過程及施工注意事項。已有文獻在一體化泵站工藝設計流程的全面性和系統(tǒng)性上不夠完整，在高集成度下一些設計參數(shù)、要求被忽略，造成了設計盲區(qū)。

為了幫助工程師更好地掌握一體化泵站設計的主要參數(shù)和運行規(guī)律，作為平時設計時的指導，通過整合一體化泵站的現(xiàn)行規(guī)范標準和圖集，對關(guān)鍵步驟、參數(shù)確定和設計流程進行梳理，對規(guī)范和多本圖集做了總結(jié)比對，較為全面系統(tǒng)地歸納出一體化泵站設計的主要流程，對目前尚有不同意見的集水池有效容積的計算提出復核方法，并給出三大液位的一般控制程序等內(nèi)容。

一體化預制泵站設計流程

根據(jù)《19CS03-2一體化預制泵站選用與安裝(二)》《20CS03-1 一體化預制泵站選用與安裝(一)》《21CS03-3 一體化預制泵站選用與安裝(三)》“-8 三本圖集，目前可供選擇的一體化雨水、污水泵站(單簡)流量和揚程范圍如下表1。

一體化泵站主要由筒體、潛污泵、格柵、液位計、沖洗閥、進出水管路、控制柜、通風系統(tǒng)等組成，一般分為干式和濕式兩種形式，因濕式泵站適用于用地緊張的情況且運行維護簡單，其應用更廣。簡體目前的材質(zhì)主要有三種，分別為GRP(玻璃鋼)、HDPE(高密

度聚乙烯)和 HMPP(高模量聚丙烯)，當下GRP 材質(zhì)的殼體應用較多。一體化泵站的立面及主要設施如圖 1。

2.1 工作環(huán)境

2.1.1 地基處理相關(guān)要求

根據(jù)筒徑劃分，地基處理的方式見表2,圖集使用時的地基承載力要求、土質(zhì)狀況和抗震設防要求見表3。

2.1.2 泵站底座結(jié)構(gòu)設計要求泵站底座結(jié)構(gòu)為防止水泵固定處產(chǎn)生震動和共振，需進行防震復核，同時考慮地下水對筒體的影響，進行抗浮復核，處理方式及要求見表 4。

2.1.3 頂蓋設計要求頂蓋設計主要包括頂蓋高程確定和頂蓋承載力要求復核，分別見表5、表6.

2.2 水泵選型

根據(jù)需要一體化泵站的流量和揚程可以在圖集選型表中確定主要參數(shù)，進行后續(xù)集水池有效容積及液位的計算。張孔峰四認為當下一體化泵站的有效容積確定依據(jù)不足，胡凱 [0對一體化泵站的有效容積進行了優(yōu)化設計?；诖?，綜合規(guī)范和圖集要求，通過集水池有效容積確定有效水深，進而確定三大液位后，利用 19CS03-2 和 20CS03-1 圖集中“進水管內(nèi)底距筒底最小高度”這一參數(shù)復核三大液位，最終再反推有效容積和有效水深。以某一體化雨水泵站為例，已知流量為1350m'hh,揚程為 12m。主要選型參數(shù)如下表7。

2.3 工藝設計

2.3.1集水池有效容積的初步確定及復核

條件

有效容積的確定公式如下:

(2)式中，"為集水池有效容積，m’;Q。為一體化泵站中最大單泵設計流量，m'h;

為水泵每小時最大啟停次數(shù)。Z

《室外排水設計規(guī)范》(GB50014)中規(guī)定自動控制水泵每小時不超過6次，而對于一體化泵站中水泵因配備高啟停次數(shù)電機，目前一般最大允許啟停次數(shù)為10~30次，所引用圖集也依據(jù)此條說明。集水池有效容積及有效水深初步確定如下表 8.

復核條件:污水泵站集水池有效容積需大于等于最大單泵5min 的出水量，雨水泵站集水池有效容積需大于等于最大單泵 30s的出水量。復核后滿足條件，故初步確定集水池最小有效容積為4.00m，有效水深為0.42m。

2.3.2 集水池內(nèi)三大液位的確定、復核及液位控制

集水池內(nèi)三大液位由低向高依次是停泵液位、啟泵液位和報警液位。各液位確定方式及初步計算結(jié)果見表 9。

復核條件:啟泵液位=Max(初算結(jié)果進水管內(nèi)徑+進水管內(nèi)底距簡底最小高度)取進水管為鋼混Ⅱ級管，管徑DN800，壁厚為80mm，則內(nèi)徑為0.64m，故啟泵液位=Max(1.14,1.74)=1.74m,報警液位為 1.84m.三大液位確定后計算最終有效水深=啟泵液位-停泵液位 =1.02m，有效容積為 10m'，水泵每小時最大啟停次數(shù)為 12次，均滿足要求。因三臺水泵，故設置1#、2#、3#水泵液位控制程序，遵循“先開先停，后開后停”的原則，液位一個閉環(huán)控制流程如下:泵站進水，液位持續(xù)升高，待液位升至進水管內(nèi)底高程(即1#啟泵液位)1#泵開啟，液位繼續(xù)升至進水管中心線高程(即2#啟泵液位)2#泵開啟，液位繼續(xù)升至進水管內(nèi)頂高程(即3#啟泵液位)3#泵開啟，液位繼續(xù)升高時觸發(fā)報警液位，控制進水閘閥或出水閘閥;待液位持續(xù)下降，降至3#啟泵液位時不做處理，降至2#啟泵液位時關(guān)閉1#泵，降至 1#啟泵液位時關(guān)閉2#泵，液位持續(xù)下降至停泵液位時關(guān)閉 3# 泵。在實際運行過程中，自動進行多輪循環(huán)啟停，此種設置可減少單泵每小時啟停次數(shù)，以延長水泵使用壽命。

2.3.3 格柵選擇

因一體化泵站中所用格柵尺寸相對較小，可依據(jù)圖集直接選定型號規(guī)格，若需特殊設計時,可按《給排水設計手冊-第5冊城鎮(zhèn)排水》5.1節(jié)計算。格柵選擇及適用條件如下表 10。

2.3.4 導流板和泵坑

對于簡井>3m 的濕式一體化泵站需要設置導流板，以保證良好的進水流態(tài)。同時相比較于傳統(tǒng)泵站清污，一體化泵站一般通過設計流態(tài)有利的泵坑形狀來實現(xiàn)自清潔。導流板和泵坑的設計一般通過 CFD仿真模擬,例如馮俊豪!2基于市場上泵站產(chǎn)品對泵坑進行了優(yōu)化模擬和雜質(zhì)排出分析，應用在賽萊默公司的新泵站中:胡凱3提出在水泵出水管道加設旁支管，噴射高速水流沖刷簡壁的反沖洗裝置等等。實際應用時應根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品性能考慮。

總結(jié)

一體化預制泵站因較于傳統(tǒng)泵站具有諸多優(yōu)勢而勢必會被廣泛使用，工程師應當掌握一體化泵站的基本設計要求和運行規(guī)律。通過總結(jié)當下一體化泵站的應用及設計實例，整合相關(guān)規(guī)范和最新圖集，較為完整系統(tǒng)地闡述了一體化泵站的設計流程和設計要點，主要包括一體化泵站的形式、地基處理要求、頂蓋和底板設計要求、集水池容積計算復核、三大液位計算復核及控制程序、格柵選擇、導流板和泵坑說明等內(nèi)容。

隨著產(chǎn)品性能不斷提升，集成化、自動化程度逐漸加高，一體化泵站的應用和設計也應當與時俱進，爭取使其發(fā)揮出愈加穩(wěn)定、高效的性能。環(huán)節(jié)的平衡加藥控制。

電平衡分析系統(tǒng)

電平衡分析控制系統(tǒng)是分析研究制水廠主要生產(chǎn)用電和輔助用電以及損耗，充分發(fā)揮各種用電設備的效能，以達到高效低耗的運行管理。電平衡分析具有功能:分析進水用電量供水用電量，分項輔助用電量，分項非生產(chǎn)用電量等整個水廠的用電參數(shù)的小時、日、月等數(shù)值;按給定的模型運算公式，計算出總用電量、線損量、總電基、出力率以及總的電耗費用;以小時、日、月的表格的形式，反映以上各個分析結(jié)果;以各種形象的圖形展示形式顯示各項結(jié)果;得出需要查證的問題，供查找和發(fā)現(xiàn)風險和問題

總結(jié)與展望

智慧水廠不等于全自動水廠、無人水廠而是利用信息化智慧運管平臺，打造透明立體凈水工廠;把水廠運管相關(guān)人-物-事的相關(guān)信息整合在智慧大腦上進行綜合管理;充分利用物聯(lián)網(wǎng)信息采集技術(shù)手段，全面感知水廠的運行工況;通過高效的工藝設備、控制系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)確保安全可靠供水;利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析、專家模型系統(tǒng)實現(xiàn)水廠高效節(jié)能運行;利用平臺打造國內(nèi)領先的工業(yè)4.0的頂級水廠。最終實現(xiàn)全廠的無人化，關(guān)鍵工藝、電氣和自控設備的節(jié)能，水廠的藥耗和水耗的降低，設備的保障率提高，應急處置能力提升，監(jiān)視監(jiān)管的移動化和遠程化;以智慧水廠的運管平臺為核心，進行模板化的復制、整合和延伸;打破公司和水廠多層的管理層級，形成統(tǒng)一的制水智慧運管模式。