La Caldera泵站的泵井一瞥

保证大型潜水泵站的安全可靠运行——两座配有大型潜水泵的泵站保护着墨西哥城成千上万的居民不再受洪水的困扰，它们是都市排水基础设施工程中的一个组成部分。

墨西哥城是墨西哥的首都，也是全国最大的城市。随着人口数量的不断增长，墨西哥城的给水、供水和污水处理需求也大大增加，为了获取更多的地下水，钻出了越来越多的水井。而大量的抽取地下水也使得墨西哥城的海拔高度不断下降，某些地区地面沉降的幅度甚至达到了每年50cm。另外，不受控制的都市化发展，造成周围山区树木的大量砍伐，导致雨水不能深渗入地下补给。更为重要的是，不断增长的城市人口对污水无害化处理的技术需求也大大增加。

2010年2月，一场强降雨损毁了墨西哥城Chalco区的部分截流污水管，导致整个周边地区都被大水淹没。在这一突发事件的影响下，墨西哥国家水利局在墨西哥城的幽谷地带开展了大量的排水基础设施建设项目，也就在这一年，他们制定了相关的计划，实施了第一个名为La Caldera的泵站建设项目。

保证大型水泵的可靠工作

在很短的建造时间之后，墨西哥总统Calderon于2011年3月出席了泵站的落成典礼。KSB公司提供了24台排水泵站的核心部件—污水泵，帮助排水泵站短时间内完成建造。建成的La Caldea污水泵站把污水输送30m高的同样也是新建成的Rio de la Compania隧道，将污水排放到公共排水渠道，流入附近合适的湖泊。整个泵站由1台控制计算机和2个各安装了12台潜水泵的泵井组成，最大排水量为40000L/s。两个圆形泵井的直径各20m，深度35m。

根据这种泵站设计，墨西哥人计划再建1个泵站。第二个泵站的名称为Caracol，位于墨西哥城低谷地带的西边，有20台污水泵，经Emisor Oriente隧道（全球最长的污水隧道，长达62km，隧道直径7m，深度200m）送来的40000L/s污水要通过泵站把水位提高45m。KSB公司生产制造了2个泵站所需的污水泵，并在2010和2012年间完成了供货。

这些污水泵的驱动功率为1150kW，重量高达14000kg，是KSB公司最大型的水泵。安装深度为地下55m，这就需要设计新的安装方案，以保证巨大的污水泵能够可靠安装，并在必要的维护保养时能够顺利拆卸。

除了这些巨大的污水泵，KSB公司还得到了泵井和泵井引水、滤水所需设施的设计及建造合同，在每一个泵井中需区分出晴天用污水泵和雨天用污水泵。例如在La Caldera泵站中，8台污水泵在晴天时工作，最大输水量为8000L/s，只有在雨季水量很大时，16台大型污水泵才同时工作。在Caracol泵站，晴天用水泵有4台，雨天用水泵有16台。把所有污水泵分成两类的原因在于，避免所有的污水泵都受到晴天时污水中所含固体物质增加工作负荷，这也要求水力技术专家设计、建造的引水和滤水设施能够保证泵站高效安全的工作。

为了保证所建造的泵站有着最高的安全可靠性，KSB公司还辅助制作了一些小型有机玻璃模型

模拟技术让运行一目了然

专业技术人员首先在计算机上建立了一个虚拟模型，以便能够模拟污水泵工作时的真实情况，及早发现和解决潜在问题。CFD计算流体动力学模拟是一种建模技术方法，帮助人们认识到水下可能出现的情况，根据约束条件来修改虚拟模型，从而改善污水的流动性能。对于偶尔的高固体物质含量液体输送，建模也可清楚了解到污水在泵井中的流动速度，若流动速度过慢，就会有很多固体物质沉降在泵井内，这也就意味着引水、滤水设施的设计不太正确。为了防止固体物质沉积在泵井中，在仔细分析调整后，最后得出两个泵井的结构方案细节。

污水经管道首先进入初清池，从初清池中流出的污水进入速消池，经圆锥型的排水孔转向泵井底部，形成滞止点流动。

泵井底部有沿各泵径向分布的导流槽，这样的泵井底部结构使得泵井底层有一股流速很高的水流，从而避免了固体物质的沉积。在晴天，污水中所含有的固体物质会被直接吸入污水泵排出，雨季时的污水沉积物对排水工作的影响也就不大了。

为了保证所建造的泵站有着最高的安全可靠性，KSB公司的专家们还辅助制作了一些小型有机玻璃模型，汇集了所有计算机模拟的知识。这一物理模型中能够模拟污水泵站可能出现的流动情况，例如，将浮子式流量计（转子流量计）安装到各个污水泵模型中，替代它们的叶轮就可以准确得出水泵入口处涡流形成的原因，也可以在参考点检测水流速度。若在特殊点的水中加入颜料还可验证计算机模拟的水流情况是否属实。

在计算机模拟和模型实验中得到的认识都可以移植到真实的污水流动情况判定中，便于精确设计泵井的每一个局部。由于充分的前期准备工作，建成后的La Caldera泵站工作至今一直没有出现故障，Caracol泵站也于2013年年中投入使用了。