[发明专利]大型泵站通道式前池及设计方法

说明书

本发明公开了大型泵站通道式前池及设计方法，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；所述前池分为前池扩散段和前池调整段；在泵站前池内设置与水泵台数相等的过流通道，每台水泵分别对应1个过流通道，各个过流通道均用过流通道隔墙隔开；将原设置于泵站前池内的清污机桥布置于前池进口的过流通道隔墙上部；提供所述过流通道平面控制角和立面控制角的计算公式；提供过流通道的结构设计方案和设计方法。本发明在泵站与水闸并列布置、大平面扩散角前池和机组不对称开机等情况下能够避免前池内产生横向流速而导致脱流及旋涡等有害流态，为泵站安全稳定运行提供必要的进水条件。

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及大型泵站通道式前池及设计方法，可在泵站与水闸并列布置或泵站机组不对称开机等情况下避免前池内产生横向流速而导致脱流及旋涡等有害流态。

背景技术

由于大型泵站垂直水流方向的长度显著大于引河宽度，因此需在两者之间设置前池，以实现平顺连接，为进水流道进口断面均匀的进水流态提供必要条件。但在以下几种情况下，前池内常会产生脱流及旋涡等不良流态：

(1)我国平原地区常需建灌溉与排涝相结合的泵站枢纽，为节省占地面积和投资，多采用泵站与节制闸在河道上并列布置的闸站结合方案，泵站前池的中心线与河道的中心线不一致。在泵站运行时，水流以一定的偏角由河道斜向进入泵站前池，导致前池内产生横向流速；在横向流速的作用下，前池内极易产生吸气旋涡并会引发水泵振动。

(2)大型泵站一般都需并列设置多台水泵机组，有时还需设置备用机组，根据运行调度要求的不同，经常出现泵站水泵机组不对称运行的工况；在此情况下，前池内同样会产生横向流速，并引发有害的吸气旋涡。

(3)有些大型泵站因受场地布置尺寸的限制，前池顺水流方向的长度偏小，导致前池平面扩散角过大，前池内的水流因扩散过快而产生旋涡等有害流态。

如果某大型泵站出现的上述问题已严重影响水泵机组的稳定运行，一般需采用模型试验的方法，针对各个不同泵站的具体情况，分别地进行研究，通过在前池内设置底坎、立柱等个性化的工程措施就事论事地改善前池流态，不仅费时费力费财，而且进水流态只能在一定程度上得到改善。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，提出了大型泵站的通道式前池及设计方法，以彻底解决上述3种典型的前池有害流态问题。本发明的特征是：对于可能产生脱流及旋涡等不良流态的大型泵站，在泵站前池内设置与水泵台数相等的过流通道，每台水泵分别对应1个过流通道，各个过流通道均用过流通道隔墙隔开；将原设置于泵站前池内的清污机桥布置于前池进口的过流通道隔墙上部；提供所述过流通道平面控制角和立面控制角的计算公式；提供过流通道的结构设计方案和设计方法。本发明所提供的大型泵站通道式前池完全避免了因前池内产生横向流速而导致的脱流及旋涡等不良流态，可保证各种可能产生脱流及旋涡等不良流态的大型泵站的进水流态满足稳定、高效运行的要求。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

1、本发明的第一个目的是提供大型泵站通道式前池，其特征是，在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；引水渠道的断面形状为倒梯形，前池断面形状为矩形，所述过渡段用于平顺连接引水渠道和前池，过渡段为圆弧形或者扭曲面翼墙；

所述前池分为前池扩散段和前池调整段；前池扩散段位于过渡段之后，前池扩散段的平面和立面均呈直线扩散状；前池调整段位于前池扩散段和进水流道之间，前池调整段的断面形状为矩形，立面和平面方向均不作扩散，用于将前池扩散段的水流调整顺直进入进水流道；