泵站前池倒π型壩流態(tài)改善裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水利工程設(shè)施，具體是一種泵站前池倒31型壩流態(tài)改善裝置及其方法，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]取水前池是泵站中連接引水渠和進(jìn)水池的建筑物，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣關(guān)系到泵站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)榍俺刂兴鞯牧鲬B(tài)受到多種因素的影響，使得前池兩側(cè)在回流區(qū)，這會(huì)響到進(jìn)水池的進(jìn)水流態(tài)，進(jìn)而影響水泵性能，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹚闷g和振動(dòng)，危害泵站安全。同時(shí)回流區(qū)的存在會(huì)引起泥沙淤積在前池兩側(cè)的問(wèn)題，使得進(jìn)水條件更加惡化。
[0003]目前國(guó)內(nèi)對(duì)于前池內(nèi)流態(tài)的改善方法主要可分為三類:一是通過(guò)設(shè)置工程措施因勢(shì)利導(dǎo)地平順?biāo)?，如?dǎo)流板、導(dǎo)流墻、導(dǎo)流柵等。二是通過(guò)設(shè)構(gòu)筑物改變過(guò)流面積，迫使水流發(fā)生能量的交換，改善流態(tài)，如壓水板。三是利用漩渦原理改善流態(tài)，如底坎、立柱等。
[0004]但是這些流態(tài)改善措施仍有不足，或施工困難，或?qū)τ诖嬖诓粚?duì)稱漩渦的前池內(nèi)的流態(tài)改善效果并不明顯，特別是對(duì)于由不良流態(tài)引起的前池側(cè)壁存在泥沙淤積的問(wèn)題沒(méi)有改善作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有泵站前池中存在問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置倒π型壩解決前池中存在回流與滯流的問(wèn)題，改善水泵的進(jìn)水條件，提高泵站的性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種泵站前池倒π型壩流態(tài)改善裝置，包括前池及前池內(nèi)回流區(qū)后部設(shè)置的導(dǎo)流體，前池前部連接進(jìn)水涵洞，前池后部設(shè)有進(jìn)水池，其特征是:所述導(dǎo)流體為倒π型壩，倒π型壩在垂直于水流方向的剖面類似倒立字母π的形狀，倒π型壩距進(jìn)水池的距離為前池長(zhǎng)度的0.2-0.4倍；倒JT型壩包括下壩和對(duì)稱布置在上壩上的兩個(gè)上壩；所述倒π型壩的下壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度與前池的寬度相等，寬度為前池池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池池內(nèi)水深的0.4倍；所述倒π型壩的上壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為前池寬度的0.1倍，寬度為前池池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池池內(nèi)水深的0.4倍。
[0007]所述倒π型壩距進(jìn)水池的距離為前池長(zhǎng)度的0.3倍。
[0008]所述倒Ji型壩的下壩、上壩均為混凝土構(gòu)件。
[0009]一種泵站前池倒π型壩流態(tài)改善方法，包括前池前部連接進(jìn)水涵洞，前池后部設(shè)置進(jìn)水池，其特征是:在前池內(nèi)回流區(qū)后部設(shè)置倒π型壩，倒π型壩在垂直于水流方向的剖面類似倒立字母JT的形狀，倒JT型壩距進(jìn)水池的距離為前池長(zhǎng)度的0.2-0.4倍；倒JT型壩包括下壩和對(duì)稱布置在下壩上的兩個(gè)上壩；下壩對(duì)水流進(jìn)行阻擋，形成壅水，少部分水流在倒π型壩的下壩前受阻形成較小的回流區(qū)，大部分水流則沿倒π型壩向上流動(dòng)，此時(shí)水流面積減小，水流水體趨于收縮，壓力減少，從而水流的流速急劇升高；上壩對(duì)來(lái)自壩前的水流進(jìn)行阻擋和分流，促使水流發(fā)生橫向的能量交換，降低前池中部水流流速，提高前池側(cè)壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的前池側(cè)壁處流速大于泥沙的不淤流速，泥沙被水流裹挾，隨水流流出，減少回流區(qū)側(cè)的泥沙淤積；經(jīng)摻混水流，增強(qiáng)紊動(dòng)能的擴(kuò)散，水流的水體動(dòng)量重新分配，在倒π型壩后的前池內(nèi)獲得較均勻的流速分布進(jìn)入進(jìn)水池，改善泵站進(jìn)水條件；所述倒π型壩的下壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度與前池的寬度相等，寬度為前池池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池池內(nèi)水深的0.4倍；所述倒π型壩的上壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為前池寬度的0.1倍，寬度為前池池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池池內(nèi)水深的0.4倍。
[0010]所述倒JT型壩距進(jìn)水池的距離為前池長(zhǎng)度的0.3倍。
[0011]所述倒π型壩的下壩、上壩均為混凝土構(gòu)件，采用預(yù)制的方式分開(kāi)澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池底板上，再將兩個(gè)上壩對(duì)稱布置安裝在下壩上部位置。
[0012]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造安裝，方法先進(jìn)、科學(xué)。倒π型壩的下壩前部(上游)水流由于受到阻擋，形成壅水，除部分水流在壩前受阻形成較小的回流區(qū)，主流則沿壩向上流動(dòng)，由于過(guò)水面積減小，水體趨于收縮，壓力減少，流速急劇升高。通過(guò)摻混水流，增強(qiáng)紊動(dòng)能的擴(kuò)散，使得水體動(dòng)量重新分配，在壩后獲得較均勻的流速分布。倒π型壩的上壩主要阻水分流，促使水流發(fā)生橫向的能量交換，減少前池中部水流流速，提高側(cè)壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的邊壁處流速大于泥沙的不淤流速，使得泥沙被水流裹挾，隨水流流出。
[0013]隨著國(guó)家大中型泵站技術(shù)改造和南水北調(diào)東線工程的建設(shè)、實(shí)施，共計(jì)有上百座泵站的進(jìn)水流態(tài)需要改善，因此本專利可應(yīng)用和實(shí)施，對(duì)于前池中存在不良流態(tài)的泵站，有顯著的流態(tài)改善效果。這將會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)讓的方式為:1)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)采用；2)工程改造中實(shí)施。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1倒π型壩布置圖圖2無(wú)措施泵站前池流態(tài)圖
圖3倒π型壩流態(tài)改善后流態(tài)圖圖4泵站機(jī)組行近流速分布圖(無(wú)措施與倒π型壩比較)
圖中，I進(jìn)水涵洞、2前池、3倒π型壩、4進(jìn)水池。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【附圖說(shuō)明】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]在前池2前部連接進(jìn)水涵洞1，前池2后部設(shè)置進(jìn)水池4，在前池2內(nèi)回流區(qū)后部設(shè)置倒π型壩3，倒π型壩3在垂直于水流方向的剖面類似倒立字母π的形狀；倒π型壩3位置視前池2內(nèi)具體流態(tài)而定，倒π型壩3距進(jìn)水池4的距離可以為前池2長(zhǎng)度的0.2-0.4倍，最佳的，倒π型壩3距進(jìn)水池4的距離為前池2長(zhǎng)度的0.3倍；倒π型壩3包括下壩和對(duì)稱布置在下壩上的兩個(gè)上壩；下壩對(duì)水流進(jìn)行阻擋，形成壅水，少部分水流在倒型壩3的下壩前受阻形成較小的回流區(qū)，大部分水流則沿倒31型壩3向上流動(dòng)，此時(shí)水流面積減小，水流水體趨于收縮，壓力減少，從而水流的流速急劇升高；上壩對(duì)來(lái)自壩前的水流進(jìn)行阻擋和分流，促使水流發(fā)生橫向的能量交換，降低前池2中部水流流速，提高前池2側(cè)壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的前池2側(cè)壁處流速大于泥沙的不淤流速，泥沙被水流裹挾，隨水流流出，減少回流區(qū)側(cè)的泥沙淤積；經(jīng)摻混水流，增強(qiáng)紊動(dòng)能的擴(kuò)散，水流的水體動(dòng)量重新分配，在倒π型壩3后的前池2內(nèi)獲得較均勻的流速分布進(jìn)入進(jìn)水池4，改善泵站進(jìn)水條件；所述倒π型壩3的下壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度與前池2的寬度相等，寬度為前池2池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池2池內(nèi)水深的0.4倍；所述倒π型壩3的上壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為前池2寬度的0.1倍，寬度為前池2池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池2池內(nèi)水深的0.4倍。
[0017]本發(fā)明中，所述倒π型壩3的下壩、上壩均為混凝土構(gòu)件，采用預(yù)制的方式分開(kāi)澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池2底板上，再將兩個(gè)上壩對(duì)稱布置安裝在下壩上部位置。兩個(gè)長(zhǎng)方體形的混凝土構(gòu)件對(duì)稱布置沿著水流方向?qū)?yīng)進(jìn)水池4兩側(cè)具有較大進(jìn)水流速的進(jìn)口位置。
[0018]本發(fā)明中，倒π型壩3的下壩、上壩均為混凝土構(gòu)件，采用預(yù)制的方式分開(kāi)澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池2底板上，再將兩個(gè)上壩對(duì)稱布置安裝在下壩上部位置。當(dāng)然在具體實(shí)施中，也可以采用現(xiàn)澆的方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種泵站前池倒π型壩流態(tài)改善裝置，包括前池(2)及前池(2)內(nèi)回流區(qū)后部設(shè)置的導(dǎo)流體，前池(2)前部連接進(jìn)水涵洞(I )，前池(2)后部設(shè)有進(jìn)水池(4)，其特征是:所述導(dǎo)流體為倒π型壩(3)，倒型壩(3)在垂直于水流方向的剖面類似倒立字母的形狀，倒 型壩(3)距進(jìn)水池(4)的距離為前池(2)長(zhǎng)度的0.2-0.4倍；倒型壩(3)包括下壩和對(duì)稱布置在上壩上的兩個(gè)上壩；所述倒π型壩(3)的下壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度與前池(2)的寬度相等，寬度為前池(2)池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池(2)池內(nèi)水深的0.4倍；所述倒JT型壩(3)的上壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為前池(2)寬度的0.1倍，寬度為前池(2)池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池(2)池內(nèi)水深的0.4倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵站前池倒型壩流態(tài)改善裝置，其特征是:所述倒型壩(3 )距進(jìn)水池(4 )的距離為前池(2 )長(zhǎng)度的0.3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵站前池倒型壩流態(tài)改善裝置，其特征是:所述倒型壩(3)的下壩、上壩均為混凝土構(gòu)件。
4.一種泵站前池倒型壩流態(tài)改善方法，包括前池(2)前部連接進(jìn)水涵洞(1)，前池(2)后部設(shè)置進(jìn)水池(4)，其特征是:在前池(2)內(nèi)回流區(qū)后部設(shè)置倒型壩(3)，倒型壩(3)在垂直于水流方向的剖面類似倒立字母的形狀，倒型壩(3)距進(jìn)水池(4)的距離為前池(2)長(zhǎng)度的0.2-0.4倍；倒型壩(3)包括下壩和對(duì)稱布置在下壩上的兩個(gè)上壩；下壩對(duì)水流進(jìn)行阻擋，形成壅水，少部分水流在倒π型壩(3)的下壩前受阻形成較小的回流區(qū)，大部分水流則沿倒π型壩(3)向上流動(dòng)，此時(shí)水流面積減小，水流水體趨于收縮，壓力減少，從而水流的流速急劇升高；上壩對(duì)來(lái)自壩前的水流進(jìn)行阻擋和分流，促使水流發(fā)生橫向的能量交換，降低前池(2)中部水流流速，提高前池(2)側(cè)壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的前池(2)側(cè)壁處流速大于泥沙的不淤流速，泥沙被水流裹挾，隨水流流出，減少回流區(qū)側(cè)的泥沙淤積；經(jīng)摻混水流，增強(qiáng)紊動(dòng)能的擴(kuò)散，水流的水體動(dòng)量重新分配，在倒JT型壩(3)后的前池(2)內(nèi)獲得較均勻的流速分布進(jìn)入進(jìn)水池(4)，改善泵站進(jìn)水條件；所述倒π型壩(3)的下壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度與前池(2)的寬度相等，寬度為前池(2)池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池(2 )池內(nèi)水深的0.4倍；所述倒JT型壩(3 )的上壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為前池(2)寬度的0.1倍，寬度為前池(2)池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池(2)池內(nèi)水深的0.4倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵站前池倒型壩流態(tài)改善方法，其特征是:所述倒型壩(3 )距進(jìn)水池(4 )的距離為前池(2 )長(zhǎng)度的0.3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵站前池倒型壩流態(tài)改善方法，其特征是:所述倒型壩(3)的下壩、上壩均為混凝土構(gòu)件，采用預(yù)制的方式分開(kāi)澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池(2)底板上，再將兩個(gè)上壩對(duì)稱布置安裝在下壩上部位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種泵站前池倒π型壩流態(tài)改善裝置及其方法，包括前池及前池內(nèi)回流區(qū)后部設(shè)置的導(dǎo)流體，前池前部連接進(jìn)水涵洞，前池后部設(shè)有進(jìn)水池，其特征是：所述導(dǎo)流體為倒π型壩，倒π型壩在垂直于水流方向的剖面類似倒立字母π的形狀，倒π型壩距進(jìn)水池的距離為前池長(zhǎng)度的0.2-0.4倍；倒π型壩包括下壩和對(duì)稱布置在上壩上的兩個(gè)上壩；所述倒π型壩的下壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度與前池的寬度相等，寬度為前池池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池池內(nèi)水深的0.4倍；所述倒π型壩的上壩為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度為前池寬度的0.1倍，寬度為前池池內(nèi)水深的0.5倍，高度為前池池內(nèi)水深的0.4倍。通過(guò)本發(fā)明，改善了水泵進(jìn)水條件，提高了泵站性能和穩(wěn)定性。
【IPC分類】E02B3-02, E02B7-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104805809
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510211219
【發(fā)明人】成立, 夏臣智, 周濟(jì)人, 金燕, 楊帆, 湯方平, 劉超
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日