浅谈提高城市快速路下立交防汛排水系统能力

时荣华

（上海成基市政建设发展有限公司，上海市200433）

1 城市快速路下立交及防汛特点

随着各地经济的飞速发展，城市建设规模不断扩大，给市内交通带来的压力也越来越大，快速路作为城市道路网的主骨架，已经成为缓解城市交通压力的有效手段。城市快速路由于其快速、便捷、封闭性较强的特性，是驾驶员出行的首要选择，车流量十分巨大。

我国每年6月至9月为主汛期，期间强对流天气及台风多发，常有瓢泼大雨，容易产生积水影响道路安全通行，严重时可危及人员生命安全。如2008年北京的大暴雨，造成37人死亡的严重后果。因此，如何在巨大的车流量下，保证道路运行安全是一个重大的课题。

快速路下立交排水系统主要依靠排水泵站，泵站排水设施主要由集水池、供配电设备、排水泵、自动控制系统、排水管路（含阀件）及出口压力井组成，道路雨水通过集水井收集后，由排水泵提升后强排至周边市政管网。

由于下立交标高低于一般路面，外排水主要依靠排水泵提升后强排入市政管网，涉及供电系统、自动化控制系统、排水系统、监控系统等多个机电系统，多为无人值守的自动化运行泵站。且下立交通常长度较短，一旦暴雨涌入，可能在短时间内就被淹没，如有人员受困车内，极易发生人员伤亡事故。

2 防汛排水系统隐患

以上海某环线下立交为例（下文引述均为此环线内容，不再重复表述），该环线于2006年建成通车，曾经也发生过暴雨中断交通的情况，所幸并无人员伤亡。该环线所有下立交泵站均为无人值守泵站，现场水泵启停由PL C自动化控制系统完成，但在实际运行中，还是发现了不少隐患。

2.1 下立交排水受制地区排水

快速路下立交暴雨重现期一般为10 a一遇，但周边地面辅道暴雨重现期仅为1 a一遇，导致暴雨时地面辅道积水较深，严重时可能蔓延倒灌入下立交，造成泵站排水负荷增加。

2.2 泵站内排水能力尚有潜力

快速路下立交泵站排水泵均为多用一备的热备用方案，变压器容量无法负荷泵站内所有水泵同时运行，极端雨量情况下难以保证排水量。实际在2009年某次强降雨情况下，市政雨水井雨水喷涌而出，一处下立交内所有水泵已全部开足，但水位仍缓慢上升，此时若能使1台备用水泵投入运行，在管网存在潜力的情况下（管径、压力等），极端情况可发挥备泵的作用。

2.3 泵站内电气控制柜标高较低

ABCG泵站内电气控制柜标高相对下立交最低点的相对标高均小于800mm的一般值见表1。若下立交内产生积水，很容易造成控制柜内进水，影响主要排水设备的正常运行，如水泵停转、泵站失电等。

表1 下立交泵站电气控制柜标高调查表

2.4 自动化控制系统存在隐患

如前文所述，所有由于下立交泵站为无人值守泵站，现场水泵启停均由PL C自动控制系统完成，但此系统自动控制完全依赖于超声波液位计及PL C控制器。包括监控中心的远程控制，也完全依赖于PL C控制器实现。一旦这两个主要部件发生故障，泵站远控、自动功能将彻底瘫痪。

2.5 远程监控中心报警信息提示性弱

由于下立交泵站均设计为无人值守泵站，现场PL C自动控制设备根据液位情况自动控制水泵启停，所有运行信息均由监控中心进行远程监控。因此，水位是现场排水设备能否正常运行的关键。同时，电力系统作为泵站所有动力来源也是一个重要的监视参数。

经实地测试发现，当下立交水位异常时（高水位、低水位），或供电线路失电、跳闸时，并无明显的报警提示。仅在次级监控页面上显示，且并不主动弹出报警窗口提示，远方监控人员很难第一时间发现问题进行处置。

3 提高防汛排水系统能力

针对以上防汛薄弱环节，根据多年来的运行管理经验，我们研究了一系列的对应措施。通过充分挖掘泵站内部排水能力、提高电气控制柜抗水高度、完善自动化控制系统、监控中心新增声光报警箱等一系列综合机电系统治理，提高下立交防汛排水系统能力。

3.1 充分挖掘下立交泵站内部排水潜力

如上文所述，虽然下立交泵站内排水能力足以满足快速路封闭环境的排水要求，但目前百年一遇的强降雨天气多发，加之实际排水能力受地区排水能力影响后会有所下降。而下立交内多用一备的水泵运行能力又有可以挖掘的排水量潜力，只不过受制于变压器容量，无法同时运行。

以某下立交泵站为例，其电源进线为两路10 k V高压进线，2台变压器容量均为250 k V A，一用一热备。泵房内配置有3台潜水泵，每台功率为90 kW，全部开启时水泵动力负荷就达270 kW，考虑到水泵降压软起动瞬时电流为运行电流的3倍，单台变压器无法负荷3台水泵同时开启。若想要增加水泵运行台数，有两个方案，增大变压器容量或改造水泵供电模式。

因泵站已建成投用，增大变压器容量工程量巨大，且下立交供电需中断施工，可行性不高。而改造水泵供电模式这一方案主要将下立交内一台水泵负载接至备用电源线路上，并增加双电切换装置，依旧保持双电切换能力，使原来一用一热备的供电方式变为两路常用。改造后甲乙两路电源依然互为备用，各台水泵仍然为双电供电，仅将一台水泵负载独立接驳于备用变压器，充分挖掘了下立交内原有设备的潜力。

3.2 提高电气控制柜抗水高度

针对ABCG下立交电气控制柜抗水高度低的问题，分别采取增加挡水墙、控制柜移位、增设抬高支架的方法。保证下立交内电气控制柜抗水高度大于800mm。

改造后据实际观察，在极端暴雨情况下，即使下立交内有少量积水，但主要排水设备依然保证正常运转。

3.3 完善自动化控制系统

（1）下立交泵站水泵无法远控

部分下立交泵站内由水泵运行完全依赖于自动控制，无法远程干预水泵启停。针对这种情况，我们通过改造本地PL C控制器，增加网络节点，使其接入本地控制网络，并在软件界面增设启停按钮，实现远程遥控水泵启停的功能。

（2）自控系统完全依赖PL C及超声波液位计

由于下立交水泵控制系统完全依赖于PL C及超声波液位计，当这两个主要部件出现故障时，泵站将完全瘫痪。为防止这一情况的出现，我们采取的是在各下立交泵站增加浮球液位计作为后备保险措施。

首先，在泵站集水井内增加两处浮球液位开关，分别为高液位和低液位。高液位设置于一泵自动运行水位之上，低液位设置于自动停泵水位之下，并将其接入控制回路。当自控系统出错时，其作为后备控制系统，可以实现自动停泵，自动启泵的功能。浮球高低液位信号同样接入PL C控制器内，通过自控网络传送至远程监控中心，实现超限报警的功能。

3.4 监控中心新增声光报警箱增强报警提示性

在监控中心新增远程下立交集水池液位报警及电力异常报警声光报警箱，实现：水位异常报警提示、电力异常报警提示。

为了实现水位高低液位异常报警及电力报警，需增加报警联动软件。如下立交发生水位异常或电力异常，声光报警器会自动报警予以警示，并在监控软件界面中自动弹出发生异常水位的下立交监控界面，让监控人员进行查询及操作；当出现水位过高、过低、高压失电、低压失电、浮球高低液位报警时，报警箱红灯闪亮，并发出鸣叫，报警信号传输迅速、声音响亮。同时监控软件弹窗报警，具有很强的提示性。

4 新技术探索

4.1 气象监测系统

通过在下立交敏感点布设气象监测系统，可获悉温度、湿度、雨量、风力风向等实时气象信息，数据传输可根据现场情况灵活采用有线或无线传输方式，安装便捷，适应性强。汛期一旦出现强降雨，监控中心可根据现场气象情况及时启动应急预案，动态调整防汛应急力量的配备，保障各项应急抢险工作顺利开展。

4.2 移动APP技术

目前移动客户端A PP应用十分广泛，为了更高效地防止和减轻汛期灾害，可以将应急预案电子化，结合气象监测、应急车辆G P S系统、防汛调度、防汛物资运用等多方面工作，对接各类开放平台，如浙江省台风路径预系统、上海市下立交积水点测量系统、上海市气象局气象预测平台等，开发防汛专用A PP客户端。通过移动客户端，随时随地便能知晓气象预警信息、台风路径情况、现场实时雨量、现场视频、地道积水深度、泵站设备信息及应急物资情况等情况，如同千里眼，顺风耳，彻底改变指挥人员只有到达监控中心后，才能了解现场信息的弊端。

5 结论

通过充分挖掘自身排水潜力、提高设备抗水高度、完善自动化控制、增强报警提示性等一系列的综合治理措施，练好内功，确保下立交防汛排水系统自身过硬。配合综合气象系统、移动A PP等技术，多方保障下立交防汛工作正常开展。经过多年实践观察，效果令人满意，切实提高了下立交的防汛能力。在“百年一遇”恶劣天气频繁出现的今日，能有效保证设备运行正常、排水顺畅，保障车辆正常通行，人员生命安全。