大家好！今天讓俊星環保來大家介紹下關于集水池更換（集水池原理）的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

文章目錄列表:

• 如何自己建立一套魚缸水循環系統
• 建筑給排水節水節能新技術？
• 水下長大隧道排水系統設計探討？

如何自己建立一套魚缸水循環系統

分析如下：

1、分魚缸需要建立的循環系統有2種，一種是氧循環系統，一種是氮循環系統。

2、氧循環系統過程如下：

（1）氧，動植物呼吸作用，二氧化碳，植物光合作用，氧。

（2）這種循環作用的形成需要水生植物的參與。如果不種植水生植物，可以通過氣泵增氧等方式解決。

3、氮循環系統過程如下：

（1）有機物，腐爛，氨，亞硝化，亞硝酸鹽，硝化，硝酸鹽，反硝化，氮氣。

（2）上術過程中也可以有植物介入，直接吸收掉。另外反硝化一般只有海水缸才需要。4、值得注意的是上述循環在魚缸小環境中只是局部進行，并未形成完整的閉環，還需要額外的添加，更換等方式干預。

擴展資料：

水循環系統

地球上各種水體通過蒸發（包括植物蒸騰）、水汽輸送、降水、下滲、地表徑流和地下水徑流等一系列過程和環節，把大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈有機地聯系起來，構成一個龐大的“水循環系統”。

參考資料：循環水系統_百度百科

建筑給排水節水節能新技術？

隨著我國經濟的不斷發展，給排水業也有著長足的進步，在充分滿足用戶用水的要求時，我們也需要考慮對水資源的節約和對能源的節約。這是每一個給排水工作人員在設計時所必須考慮的問題。
1.節水新技術
1.1推廣應用新型節水設備
1.1.1推廣使用優質管材、閥門
由于鍍鋅鋼管容易生銹，會造成水質污染，長時間閑置后再使用時會有銹水放出導致浪費。同時接頭處如果銹蝕也會漏水滲水。如果采用新型管材如鋁塑復合管、鋼塑復合管、不銹鋼管、銅管、PP-R 管、PE 管、PVC-U管等就能很好的解決此類浪費問題。
閥門也是建筑給排水中最常用的配件之一，其類型和質量的好壞也能影響用水的質量。一般的，截止閥比閘閥關的嚴，閘閥比蝶閥關得嚴。當同等條件時，我們就應當選用更能夠節水的閥門。
1.1.2推廣使用節水型衛生器具和配水器具
一套好的設備能夠對水資源的節約產生非常大的作用。例如，通常淋浴噴頭每分鐘噴水多升，而節水型噴頭則每分鐘只需要9L水左右，節約了一半的水量。可見衛生器具和配水器具的節水性能直接影響著整個建筑節水的效果。所以在選擇節水型衛生器具和配水器具時，除了要考慮價格因素和使用對象外，還要考察其節水性能的優劣。大力推廣使用節水型衛生器具和配水器材是建筑節水的一個重要方面[1]。
1.1.2.1以瓷芯節水龍頭和充氣水龍頭代替普通水龍頭。在水壓相同的條件下，節水龍頭比普通水龍頭有著更好的節水效果，節水量為3%~%，大部分在%~ %之間。且在靜壓越高、普通水龍頭出水量越大的地方，節水龍頭的節水量也越大。因此，應在建筑中（尤其在水壓超標的配水點）安裝使用節水龍頭，以減少浪費[2]。
1.1.2.2使用小容積水箱大便器。目前我國正在推廣使用6 L 水箱節水型大便器。設計人員應在保證排水系統正常工作的情況下建議用戶使用小容積水箱大便器。也可以參考國外（以色列）的做法，采用兩檔沖洗水箱：兩檔沖洗水箱在沖洗小便時，沖水量為4 L（或更少）；沖洗大便時，沖水量為9 L（或更少）。
1.1.2.3采用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭的小便器、大便器水箱。延時自閉式水龍頭在出水一定時間后自動關閉，可避免長流水現象。出水時間可在一定范圍內調節，但出水時間固定后，不易滿足不同使用對象的要求，比較適用于使用性質相對單一的場所，比如車站，碼頭等地方。光電控制式水龍頭可以克服上述缺點，且不需要人觸摸操作，可用在多種場所，但價格較高。目前，光電控制小便器已在一些公共建筑中安裝使用。
1.2完善熱水供應循環系統
隨著人們生活水平的提高，小區集中熱水供應系統的應用也得到了充分的發展，建筑熱水循環系統的質量也逐漸變得越來越重要了。大多數集中熱水供應系統存在嚴重的浪費現象，主要體現在開啟熱水裝置后，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。這部分冷水，未產生應有的使用效益，因此稱之為無效冷水。這種水流的浪費現象是設計、施工、管理等多方面原因造成的。如在設計中未考慮熱水循環系統多環路阻力的平衡，循環流量在靠近加熱設備的環路中出現短流，使遠離加熱設備的環路中水溫下降；熱水管網布置或計算不合理，致使混合配水裝置冷熱水的進水壓力相差懸殊，若冷水的壓力比熱水大，使用配水裝置時往往要出流很多冷水，之后才能將溫度調至正常。同一建筑采用各種循環方式的節水效果，其優劣依次為支管循環、立管循環、干管循環，而按此順序各回水系統的工程成本卻是由高到低。修訂后的《建筑給水排水設計規范》GB -第5.2.條提出了兩種循環方式，即立管、干管循環和支管、立管、干管循環.取消了干管循環，強調了循環系統均應保證立管和千管中熱水的循環，對節水、節能有著重要的作用。因此，新建建筑的集中熱水供應系統在選擇循環方式時需綜合考慮節水效果與工程成本，根據建筑性質、建筑標準、地區經濟條件等具體情況選用支管循環方式或立管循環方式，盡可能減小乃至消除無效冷水的浪費[3]。
1.3控制超壓出流
在我國現行的《建筑給水排水設計規范》中，雖對給水配件和入戶支管的最大壓力做出了一定的限制性規定，但這只是從防止因給水配件承壓過高而導致損壞的角度來考慮，并未從防止超壓出流的角度考慮，因此壓力要求過于寬松，對限制超壓出流基本沒有起作用。如果設計時沒有考慮這一方面的話會造成極大的水資源浪費。所以應根據建筑給水系統超壓出流的實際情況，對給水系統的壓力做出合理限定。
《建筑給水排水設計規范》第3.3.5條規定，高層建筑生活給水系統應豎向分區，各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.MPa，特殊情況下不宜大于0.M Pa。而衛生器具的最佳使用水壓宜為0.MPa~0.MPa，大部分處于超壓出流。根據有關數據研究，當配水點處靜水壓力大于0.MPa時，水龍頭流出水量明顯上升。建議高層分區給水系統最低衛生器具配水點處靜水壓大于0.MPa時，采取減壓措施。
1.4開發第二水資源——中水
中水來源于建筑生活排水，包括人們日常生活中排出的生活污水和生活廢水。生活廢水包括冷卻排水、沐浴排水、盟洗排水、洗衣排水及廚房排水等雜排水。不含廚房排水的雜排水稱為優質雜排水。中水指的是各種排水經過處理后，達到規定的水質標準，可在生活、市政、環境等范圍內雜用的非飲用水。
我國的建筑排水量中生活廢水所占份額住宅為%，賓館、飯店為%.辦公樓為%，如果收集起來經過凈化處理成為中水，用作建筑雜用水和城市雜用水，如沖廁所、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工、消防等雜用，從而替代出等量的自來水，這樣相當于增加了城市的供水量。以某高校為例，在目前的技術條件下，中水工程的投資大約為元/m3~元/m3，水處理費用為1.5元/m3左右。該校平均每天用水量約為 m3，若按計劃內用水費用2.4元/m3計算，則每年的水費將高達多萬元，若考慮計劃外用水費用及水費不斷增長的因素，則每年的水費將突破萬元。為節約水資源，目前，該校結合生態校園規劃，陸續在一批學生宿舍及游泳池等建筑物中設置了中水回用設備，并在保證供水水質的條件下，實現了分質供水。據不完全統計，此舉不僅每天為該校節約了m3左右的水量，而且將為該校每年節約水費萬元左右，效益十分顯著。
由于中水工程是影響到整個建筑的系統工程，在已建成建筑中改造比較困難。同時又因為其初期投資較高，所以要想制定成標準規范至少在目前看來是比較難于讓開發商接受的。但是從長遠看，在水資源越發缺乏的情況下，建設第二水資源——中水勢在必行。它是實現污水資源化、節約水資源的有力措施，是今后節約用水發展的必然方向。
1.5雨水利用
雨水利用就是將雨水收集起來，經過一定的設施和藥劑處理后，得到符合某種水質指標的水再利用的過程。類似于中水，處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水以及其他適應中水水質標準的用水。建筑物收集雨水的一般結構是，由導管把屋頂的雨水引人設在地下的雨水沉沙池，經沉積的雨水流人蓄水池，由水泵送人雜用水蓄水池，經加氯消毒后送人中水道系統，為解決降塵和酸雨問題，一般將降雨前兩分鐘的雨水撇除。目前，世界上許多國家都展開了對雨水利用的研究，以節約水資源，減輕當地的用水和污水處理負擔。如德國，日本等國在一些城市的建筑物上設計了收集雨水的設施，將收集到的雨水用于消防、小區綠化、洗車、廁所沖洗和冷卻水補給等，也可以經深度處理后供居民飲用。東京、福岡、大阪、名古屋四個城市的拱型建筑棒球場的雨水利用系統。集水面積在1.6萬~3.5萬m2，貯水槽容積為~m3，經砂濾和消毒后用于沖洗廁所和綠化。每個系統年利用雨水量在3萬噸以上[4]。
1.6消防貯水池的設置及加壓
高層建筑中消防用水量與生活用水量往往相差甚遠，消防給水系統設計流量可能是生活給水系統設計流量的好多倍。由于消防貯水要求滿足在火災延續時段內消防的用水總量。因此，在消防水與生活貯水池合建的情況下，會由于消防貯水量遠大于生活貯水量而致使生活供水在貯水池中停留時間過長，余氯量早已耗盡而造成水質的劣化。所以為保證水池中的水質符合衛生標準，應定期更換貯水池中的全部存水（包括消防貯水）。所以，當兩系統貯水量相差較大時應將兩系統的貯水池分建，這樣既可以延長消防貯水他的換水周期，（從而減少了水量的浪費），又可以保證生活飲用水水質符合要求。同時，還應使消防貯水池盡可能地與游泳池、水景合用，做到一水多用、重復利用及循環使用[5]。同時，高層建筑群或小區應盡可能共用消防水池和加壓水泵。消防貯水量應按其中最大的一座高層建筑需水量來計算。這樣，既可避免消防加壓給各建筑設計帶來的諸多技術問題，又可以節省工程建設和設備投資，降低運轉費用，便于集中管理，同時可避免多座貯水池的大量消防貯水及定期換水而造成的浪費。
1.7加強水表管理
1.7.1增加小區進戶總水表的設置
顯而易見，水表的設置對水量的控制起著至關重要的作用。增加小區進戶總水表，通過與各戶水表進行水量平衡分析，有利于查出漏水隱患。所謂水量平衡測試，是指用水單位對本單位用水體系進行實際測試，根據其輸人水量與輸出水量之間的平衡關系進行分析的工作。如上海交通大學徐匯分部，進行水量平衡測試后，查出了不少漏水隱患，經整治給水系統，取得了每月節水3萬噸，每年少繳萬元水費的顯著成效。而進行水量平衡測試時需要注意在如下幾處位置安裝水表：一、入戶支管（或公共建筑內需計量收費的水管）起端、多層建筑（每個樓門）引入管、住宅小區(或機關、院校及其他單位)給水系統引入管；二、高層建筑如下位置：直接由外網供水的低區引入管上；高區二次供水的集水池前引入管上；對于供水方式為水池一水泵一水箱的高層建筑，有條件時，應在水箱出水管上設置水表；高區給水系統每根給水立管上設置分水表（或兩根立管合設一個分水表）；三、滿足水量平衡測試及合理用水分析要求的管道其他部位。
1.7.2提高水表計量的準確度
由于選型和水表本身的問題.水表計量的準確性較差。如有的建筑物水表型號過大。用水量較小時.水表指針基本不動。約有%的水表不符合±4%的精度要求。水表計量的準確性關系到對漏損控制的評價和采用的對策。為此應采取有效措施提高水表計量的準確度[6]。
1.7.3限制使用年限
根據國家技術監督局《強制檢定的工作計量器具實旋檢定的有關規定（試行）》，對生活用水表只做首次強制檢定，限期使用，到期更換。但是，由于各地對上述規定并未采取有效措施加以落實，致使目前建筑中的水表大多數無限期使用。由于水表自身零件的機械磨損，水表的使用年限越長，其準確度就越低。所以為了保證水表的工作精度，物業部門和自來水公司有必要對水表進行經常性檢查。
1.7.4發展IC卡水表和遠傳水表
目前分戶水表普遍設置在居民家中，入戶查表給居民生活帶來不便，同時居民進行室內裝修時，常常把本來明裝的水表遮蔽（暗敷），給查表和水表的維修管理帶來很大困難。近幾年，我國住宅設計開始將水表相對集中或統一設于一樓（或設備層），或把水表設于管井內。這些設計會造成供水管線的增加和成本的提高，同時還增加了施工難度和住戶驗看水表不方便等問題。可見，我國的水表應用技術應朝著IC卡水表和遠傳水表系統的方向發展[7]。
1.8真空節水技術
為了保證衛生潔具及下水道的沖洗效果，可將真空技術運用于排水工程，用空氣代替大部分水，依靠真空負壓產生的高速氣水混合物，快速將潔具內的污水、污物沖洗干凈，達到節約用水、排走污濁空氣的效果。一套完整的真空排水系統包括：帶真空閥和特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制設備及管道等。真空泵在排水管道內產生~kPa的負壓，將污水抽吸到收集容器內，再由污水泵將收集的污水排到市政下水道。在各類建筑中采用真空技術，平均節水超過%。若在辦公樓中使用，節水率可超過%[8]。
2.節能新技術
2.1高層建筑中應充分利用市政給水管網的可用水頭H0
高層建筑，城市管網水壓難以完全滿足其供水要求。某些工程設計中將管網進水直接引人貯水池中，白白損失掉了H0，尤其是當貯水池位于地下層時，反而把H0全部轉化成負壓，甚不經濟合理。在高層建筑的下面幾層常常是用水量較大的公共服務商業設施，如：公共浴室、洗衣房、汽車庫、喂廳、美發廳等這部分用水量占建筑物總用水量相當大的比例，如果全部由貯水池及水泵加壓供水，無疑是一個極大的浪費。例如：某座大廈是層的綜合性高層建筑，地下1至2層為汽車庫，沖洗汽車用水量為 m3/d；地上1至3層商業服務用水量為 m3/d;4至6層辦公樓用水量為 m3/d;綠化、噴灑及其他用水 m3/d;城市管網水壓可保證供給3層及3層以下的用水，4至6層可由管網間斷供水。若這部分用水全部由地下2層的貯水池通過水泵房負擔，則越年多耗電量約為1.萬kwh，因此應該重視H0的充分利用[9]。
2.2注意生活給水管道中減壓節流問題
上文在敘述給水管道出水壓力過大問題時提及到容易發生超壓出流而造成水資源的浪費。而對于節能方面，這一點也往往容易被忽視。因為即使在分區后各區最低層配水點的靜水壓仍高達kPa-kPa。而在進行設計流量計算時，衛生器具的額定流量是在流出水頭為kPa~kPa的前提條件下所得的。若不采取減壓節流措施，衛生器具的實際出水流量將會是額定流量的4-5倍。隨之帶來了水量浪費、水壓過高的弊病，同時易產生水擊、噪聲和振動，致使管件損壞、破裂。
減壓節流的有效措施是控制給水系統配水點的出水壓力，已有設計單位提出在配水點前安裝節流孔板、減壓閥等措施來避免部分供水點超壓，為用戶提供適宜的服務水龍頭，使豎向分區的水壓分布更加均勻[]。所以在高層建筑給水系統豎向分區后仍應注意減壓節流的問題。
2.3生活給水系統和消防給水系統兩者分別單獨設置
在高層建筑給水設計中宜把生活給水系統和消防給水系統兩者分別單獨設里，因為兩種給水系統對水壓的要求不同。按規定：生活給水系統按靜水壓力不大于kPa~kPa分區為宜，消防給水系統按靜水壓力不大于kPa分區為宜。故若按消防要求水壓值分區時，將使得生活給水管道超壓而造成超量供水等問題；若常年用減壓閥降壓節流，又勢必造成電能浪費；若按生活給水水壓要求分區，則會相對增加水泵機組數目。所以，無論從節能節流還是節約工程投資、運行管理方便的各個角度來看，均應把生活、消防給水系統分開設置。這樣便于合理確定各給水系統的豎向分區的壓力值，避免造成能量浪費。
2.4合理選用變頻水泵
在不設調節水箱的供水方式中應選用商效、節能的變速水泵。變速水泵的應用可避免傳統供水系統中按供水最不利情況計算所引起的水量、電能的浪費問題，在各類資源緊缺的今天有著廣闊的前景。同樣，在熱水供應系統中，隨著水泵自控技術及各種監測儀表和新型感溫材料的出現，循環水泵的運行也可采用變流量變揚程的自動控制系統。可以考慮在配水龍頭處裝設簡易的水流指示器或在最遠配水點處裝設感溫元件，把信號傳遞至循環水泵的控制系統，根據熱水的不同配水工況命令水泵時停時轉隨機改變其運行參數，從而節省電耗。采用變頻調速裝置比一般供水設備節電%~%[]。
2.5開水供應系統
開水供應一般是在每層開水間設電開水器或燃油燃氣開水器。電開水器較靈活，宜作供水量少時用；燃油燃氣宜于耗開水量大時用。對于辦公樓也可采用小型開水器，由用戶在房間通電使用，這更為方便而且節能。
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水下長大隧道排水系統設計探討？


隨著我國經濟的發展，人們對交通的需求不斷增加，水下隧道因具有保護環境、節約土地、能夠全天候通行以及施工、運營對航道干擾少等優點［1］，正逐漸成為穿江過海交通工程的趨勢。水下隧道防排水問題作為影響隧道安全的關鍵因素之一，一直是隧道領域的研究熱點。文獻［2－4］研究了隧道結構防排水的施工技術;文獻［5］研究了山嶺隧道施工過程中的注漿止水技術;文獻［6－8］研究了隧道結構防排水體系的系統及其耐久性設計，這些文獻主要針對的是隧道結構自身防排水技術的研究。在隧道運營排水方面的相關研究較少，但根據已建成的青島膠州灣隧道及廈門翔安隧道的運營經驗來看，目前水下長大隧道排水系統設計還有待完善。為了使水下長大隧道排水系統設計更加合理可靠，本文在青島膠州灣隧道設計工程實踐的基礎上，結合青島膠州灣隧道及廈門翔安隧道的實際運營經驗，對目前國內水下長大隧道排水系統設計存在的主要問題進行梳理分析，并提出相關建議，以期為今后水下長大隧道排水系統設計提供參考。1概述目前國內已建成的水下長大隧道以青島膠州灣隧道與廈門翔安隧道最為典型。青島膠州灣隧道采用“分級收集、多級提升”排水系統，系統共設3座廢水泵房，分別收集上游廢水，實行分級收集，最低點廢水泵房將廢水排至兩端的廢水泵房，由兩端廢水泵房接力排出隧道，實現多級提升［9］;廈門翔安隧道采用“單級收集、一次提升”排水系統，隧道最低點設置廢水泵房，收集整條隧道的廢水，一次提升排出隧道。運營實踐證明，以上隧道排水系統運行穩定，能夠滿足隧道日常排水的需求，但在隧道防水、水泵選型、管道系統設置、水錘防護以及集水池容積確定等方面存在一定的問題。
2隧道防水
根據已建成工程經驗，盾構法隧道滲漏水量較小，防水效果較好。礦山法隧道結構滲漏水量受地質條件、施工質量等因素影響較大，滲漏水量沿隧道縱向分布不均，大部分滲漏水來自于不良地質條件區域［］。不良地質條件處的隧道防水效果對隧道排水量大小具有決定性的作用，若該區域堵水措施不力，將導致隧道運營期間產生巨大的排水費用，應引起足夠的重視。國內典型水下隧道(礦山法)結構滲漏水量見表1，由表1可知:礦山法隧道受隧道規模、地質條件及施工質量等影響，結構滲漏水量差異較大，且總體規模較大，大大增加了后期運營成本。因此，隧道在設計過程中應對結構滲漏水量設置明確要求，在通過不良地質條件區域時，復核堵水效果，并預留注漿孔等為后期補救留取措施。隧道全包防水在結構滲漏水控制上具有較大優勢，但目前國內工程經驗表明，采用礦山法全包防水的工程，往往無法達到預期的防水效果，隧道在運營一段時間后，由于沒有有組織的排水系統，水壓上升，較易出現與結構滲漏水有關的病害。國內已建成的盾構法隧道工程，全包防水效果較好，但其效果是否會隨運營時間的推移而發生變化，有待實際工程論證。隧道多為百年工程，在結構滲漏水上應嚴格控制，滲漏水量越小，后期運營排水產生的費用及風險越小。就排水而言，具有全包防水效果的盾構工法可大大降低后期運營排水產生的費用及風險，但是否采用該工法，還需充分進行理論計算及風險分析，且為避免盾構管片銜接處的止水條老化失效，對于規模較大的水下長大隧道，宜在盾構管片內部預留施作二次襯砌的空間，一方面可發揮盾構隧道全包防水的優勢，有效控制結構滲漏水量，降低后期運營的排水費用及風險;另一方面還可為盾構全包防水效果失效提供補救的技術措施。
3水泵選型
水下長大隧道由于長度和埋深大，所以其排水泵揚程較高，多數超出普通潛污泵的揚程范圍，致使水泵選型困難。目前青島膠州灣隧道采用的是德國進口雙相不銹鋼海水泵，揚程約為m，運營實踐表明，該水泵防腐性能優良，運行穩定，但已接近其單級潛污泵揚程極限。另外，該水泵為進口定制泵，定制周期長，價格昂貴，不利于排水系統的安全穩定。多級潛水泵揚程能夠滿足排水要求，但其進水口設置在水泵中部，安裝應用不便。目前已有過海隧道排水系統采用多級潛水泵的案例。國內某過海隧道廢水泵房布置見圖1，該工程廢水泵房在集水池底部設置圓形泵坑，將多級潛水泵沉入泵坑，使吸水口低于池底，這種設計能夠滿足多級潛水泵的進水要求。但該種泵房設計也存在一定的問題:由于多級潛水泵電機下置，如按圖中形式安裝，電機將沉入泵坑，根據翔安隧道的運營經驗，排水系統在運行期間，集水池內會沉積大量淤泥，如電機被淤泥浸沒，將不利于電機散熱，影響水泵壽命，且泵坑較深，清淤不便。廈門翔安隧道后期采用了國產L不銹鋼下進水式多級海水泵，該海水泵一方面具有較高的揚程范圍;另一方面能夠實現下進水，吊裝方便，能在不增加泵房規模的前提下較好地滿足排水要求。此外，國產水泵還具有制造周期短、便于檢修和更換等優勢。
4管道系統設置
由于水下隧道廢水泵房位于隧道最低點，整個水域段無排水出口，排水系統管路需伸至兩端陸域段，通過風井或出入口排出隧道，因此導致排水系統高差大、管路長，管路甚至長達數千米。目前國內水下隧道多采用一拖二、一拖三甚至是一拖多的泵管模式，即1條排水管道承擔兩三臺甚至數臺廢水泵的排水。一拖多的泵管模式存在很大的弊端:如按照水泵同起，計算水泵揚程，將導致單泵啟動時，管道流速較低，沿程損失較小，實際揚程遠低于水泵揚程，流量增大，水泵參數偏離高效區，水泵長期運行在非高效區間內，水泵實際功率超出額定功率，如電控柜容量不足，將造成電控柜發生超負荷保護性斷路現象;如按照單泵啟動，計算水泵揚程，將導致多泵啟動時管道流速變大，沿程損失變大，實際揚程遠高于水泵揚程，每臺水泵的流量遠低于額定流量，存在憋泵現象。以青島膠州灣隧道排水系統為例，該隧道水下最低點海水泵房實測承擔排水量為m3/h，選用3臺進口雙相不銹鋼單級海水泵，排出口與集水池底高差為m，排水管長m，選用DN襯塑鋼管作為排水管材，按一拖三模式設置，水泵額定參數:流量Q=m3/h，揚程H=m，功率N=kW。根據海曾－威廉公式及雙相不銹鋼海水泵性能曲線(見圖2)，估算不同工況下水泵運行參數，估算結果見表3。水泵在3種工況下均處于高效區，能夠滿足不同工況的排水要求，但三泵啟動僅比雙泵啟動每小時多排水約m3，且表中參數為理論估算，與實際存在偏差，其中單泵啟動時估算電機運行功率已達到kW，接近kW限值，易出現過流跳閘現象。因此，水下長大隧道廢水泵房宜按一拖二模式設置，最多不宜超過一拖三模式。水下長大隧道排水管道管徑不應單純考慮經濟流速，應根據水泵性能曲線，兼顧單泵啟動、多泵啟動等不同工況計算決定，使各種工況下水泵參數均能落入高效區。其排水管道管徑選擇時，應注意以下幾點:1)原則上要控制沿程損失在合理的區間范圍內，使不同工況下的水泵運行參數均能處于水泵高效區間內;2)小流速大管徑有利于減小管道沿程損失，降低不同工況下水泵實際揚程差異，但會增加工程造價，流速過小容易造成泥沙淤積，滋生微生物，尤其是海水介質微生物附著管壁容易對排水管材造成點狀腐蝕;3)大流速小管徑容易對管材造成沖蝕，沿程損失差異巨大，泵管難以有效匹配。
5水錘防護
由于排水系統揚程大、管路長，其水錘現象嚴重，會對排水管道造成較大的影響。目前既有隧道工程排水系統多采取在水泵出水管上加裝緩閉止回閥、水錘消除器等措施來消除或降低水錘對系統的影響。但個別工程實例效果并不理想，尤其是水泵停泵時，排水管道在水錘作用下，發出巨大聲響，不利于排水系統的安全和穩定。另外，對于采用襯塑或涂塑鋼管作為排水管材的系統，頻繁發生彌合水錘，水錘形成過程中的真空作用加上水錘的撞擊作用，容易造成襯塑或涂塑層發生剝離，影響管材的防腐效果。水錘按形成原因主要分為啟泵水錘、停泵水錘及關閥水錘等。其中，停泵過程中發生的彌合水錘對排水系統的危害最大，彌合水錘的最大壓力值為幾何揚程的3～5倍［］。解決彌合水錘問題應從2方面入手:1)持續供水，避免產生水氣分離的現象，從水錘形成因素上消除或降低水錘作用;2)水錘形成后，采取措施降低水錘的作用力，減小對管道的危害［］。目前可采取的措施主要有:1)適當增大管徑，降低管道流速;2)加裝變頻控制裝置，實現排水泵緩啟緩停;3)在水泵出水管上加裝水泵多功能控制閥、水錘消除器等;4)實行分級排水，減小水泵揚程;5)加裝調壓塔。
6集水池容積確定
目前國內已建成的水下隧道，其廢水泵房集水池有效容積大小不一。廢水泵房有效容積主要與隧道結構滲漏水量、水泵參數以及應急儲備容積有關。挪威是世界上建造水下隧道較多的國家之一，規定水下隧道廢水泵房的容積需滿足h結構滲漏水量的要求［］，目前國內已有工程案例參照該規定執行。國內水下隧道運營經驗表明，合理擴大廢水泵房集水池規模，為特殊情況預留應急儲備容積是十分必要的，但是否按h結構滲漏水量來預留集水池容積，仍存在較大的爭議。對于采用盾構法等施工的全包防水型水下隧道，因其結構滲漏水量較小，按h結構滲漏水量，預留集水池容積，規模可以接受;對于采用礦山法等施工的防排結合型水下隧道，h結構滲漏水量小則數千立方米，地質條件較差的隧道甚至可達1萬多立方米，如按h考慮廢水泵房有效容積，一方面將大大增加土建成本，另一方面如此規模的廢水泵房將對結構施工造成較大風險，不利于隧道結構的穩定。以廈門翔安隧道及青島膠州灣隧道為例，翔安隧道目前排水量約m3/d，膠州灣隧道設計之初，結構滲漏水量按全隧約m3/d進行防水控制，現實際排水量約m3/d。目前翔安隧道廢水泵房實際容積約m3，青島膠州灣隧道3座廢水泵房容積之和約m3，兩者集水池有效容積均未按h結構滲漏水量設計。廈門翔安隧道及青島膠州灣隧道均出現過水害險情，但未造成嚴重影響。集水池預留應急儲備容積為上述險情的有效處理爭取了寶貴時間，提供了必要條件。但上述險情均與隧道外部水源進入隧道有關，與隧道自身結構滲漏水量的大小無直接聯系。因此，研究隧道集水池預留應急儲備容積的大小，應建立在外部水源不進入隧道的前提之下，否則隧道集水池應急儲備容積的大小將難以量化。水下長大隧道集水池有效容積的確定應建立在隧道排水系統的風險分析之上。廢水泵房應為排水系統癱瘓等情況預留應急儲備容積，但不應單純按h或h結構滲漏水量來確定集水池規模。應結合項目具體情況對隧道排水系統可能存在的風險進行分析，得出導致排水系統癱瘓的最不利情況及其搶修恢復時間，以此為依據，結合隧道實際滲漏水量確定集水池的最終容積。隧道排水系統癱瘓的風險主要有以下方面:1)水泵故障;2)管道破裂;3)電力故障;4)隧道突涌水。其中，隧道突涌水風險極低，且為不可預估的災難性事故，單靠預留應急儲備容積無法解決。水下隧道排水系統水泵應至少按一用兩備考慮，管道應按%備用，上述設置將有效降低水泵及管道檢修造成排水系統癱瘓的風險。因此，排水系統的癱瘓風險主要來自電力故障。水下隧道主排水泵站均應按2路獨立電源設置，自隧道兩端引入隧道，但該種配置仍存在失電的可能性，一旦失電，整個排水系統將面臨癱瘓，所有排水均靠集水池應急儲備容積解決。因此，在保證外水不進入隧道的前提下，集水池預留應急儲備容積的大小應由隧道電力系統的復通時間或者備用電源的啟動時間決定。此外，為減少排水系統癱瘓的風險，縮短系統恢復的時間，減小集水池容積，可從機電設備方面采取其他輔助措施，如設置集裝箱式移動蓄能電站、柴油發電機等應急備用電源。
7結論與建議
本文根據目前已建工程經驗，對水下長大隧道排水系統存在的主要問題進行了梳理和分析，主要問題如下:1)滲漏水量控制不佳，運營成本較高;2)高揚程水泵選型不合理，故障率高，可靠性低;3)泵管匹配不合理，存在過流保護或憋泵現象;4)水錘現象嚴重，對管路的安全性造成較大隱患;5)集水池有效容積的確定無統一標準，預留應急儲備容積大小不一。針對上述問題提出以下相關建議:1)水下長大隧道在施工過程中要嚴格控制結構滲漏水量，在隧道初期工法的選擇上，如地質條件及計算分析允許的前提下，應充分考慮盾構法全包防水，盾構法全包防水可大幅降低后期運營排水風險及成本;2)廢水泵宜選擇便于檢修、更換的耐腐蝕下進水式多級潛水泵，該種水泵相對于普通潛污泵揚程更高，相對于多級離心泵進水受液位限制更小;3)排水系統泵管匹配宜按一拖二模式設置，至多不宜超過一拖三模式，泵管匹配超過一拖三模式，有可能造成水泵在特定工況下偏離高效區;4)除設置水錘消除器外，還應采取廢水泵緩起緩停等水錘防護措施，降低水錘對整個管道系統的危害;5)集水池容積不應單純按h或h結構滲漏水量確定，而應結合隧道風險分析來確定。水下長大隧道是公路、鐵路及地鐵工程穿江過海的一種重要手段，其V型坡設計決定了排水系統的重要性，因此，研究設計一套經濟高效、安全可靠的排水系統對水下長大隧道安全、經濟運營具有重要意義。此外，隨著新技術、新設備和新材料的應用，自動化、輕維護或免維護、少檢修、高穩定性將是水下長大隧道排水系統未來的發展趨勢。
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