第八章 泵站进水建筑物
进水建筑物
教案2一、讲授内容与课时分配第三节进水池(1课时)一、进水池的作用与设计要求二、进水池的边壁形式及主要几何参数三、进水池流态分析四、进水池尺寸的确定第四节进水流道(1课时)一、常用进水流道简介二、进水流道的基本流态及分类三、进水流态对水泵工作状态的影响四、进水流道的设计要求五、肘形进水流道的水力设计六、进水流道主要尺寸推荐值二、教学重点与难点:重点介绍进水流态对水泵工作状况的影响,前池、进水池(进水流道)的水力设计与进水流态的关系。
难点为前池、进水池及进水流道内的基本流态及对进水建筑物水力设计的影响。
三、教学基本要求:了解泵站进水建筑物的组成和分析进水流态对水泵工作状况的影响,熟悉进水建筑物的作用、类型,掌握泵站进水设计要求及改善水泵进水条件的措施。
四、教学要点第三节进水池(1课时)一、进水池的作用与设计要求进水池(也称开敞式进水池)是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物,具有自由水面,通常用于中小型泵站。
1、进水池的主要作用:(1)进一步调整从前池进入的水流,为水泵进口提供良好的进水条件;(2)在进水池进口设置拦污门槽,以便设置拦污栅,在水泵运行时拦污;(3)在进水池进口设置检修门槽,在水泵需要检修时,放下检修门,可抽空进水池内的水进行检修。
2、进水池的水力设计要求(1)合理选择进水池的结构形式;(2)合理确定进水池的各几何参数,以保证所需的进水流态;(3)便于清淤和管理维护;(4)尽可能减少土建投资。
获得良好的进水流态与减少土建投资是对矛盾,需合理地兼顾两方面的要求。
二、进水池的边壁形式及主要几何参数1、进水池有多种后壁形状,应用较多的有:矩形、多边形、半圆形及涡壳形等,如图10-12所示。
2、矩形进水池的主要几何参数包括:进水池宽度B、喇叭管悬空高度Z、后壁距X、池长L及淹没深度Hs。
三、进水池流态分析水流从四面汇集进入喇叭管,是进水池流动的基本特征。
进水池各几何尺寸的确定必然依据这一流动特征。
水泵8~12章复习资料
水泵8~12章复习资料第八章水泵站工程规划1、水泵站工程规划的目标:“最优的布局”、“最佳的效益”、“最少的投资”。
2、灌溉泵站规划布置:(1)灌区分片:分区、分级(级数越多,总功率越小)①一站提水、一区灌溉:适用于灌溉面积小、扬程低、地面高差不大、输水渠道不长的;②多站提水、分区灌溉:适用于输水距离较长、有交叉建筑物的;③多站分级提水、分区灌溉④一站分级提水、分区灌溉(2)高扬程灌区分级和经济扬程:图解法;各级站的扬程就等于面积~高程曲线在该级站站址处的斜率乘以相邻前一级灌水区的面积。
(3)灌溉设计流量确定:灌溉设计保证率是指灌区用水量在多年期间能够得到充分满足的几率,一般以正常供水的年数或供水不破坏的年数占总年数的百分数表示。
(4)水位和灌溉扬程确定。
3、排涝泵站站点布局:(1)建站:①集中建站:有点是单位装机容量造价低,输电线路短,便于集中管理;②分散建站:工期短,收效快,工程量小,挖压耕地面积小,有利于结合灌溉、排灌及时。
(2)排水:①一级排水:由排涝站直接将涝水排入承泄区;②二级排水:在低洼地区建小站,将涝水排入蓄涝区内;而蓄涝区内的涝水需要另建站外排。
4、灌溉泵站建筑物的组成:(1)进水建筑物:包括引水渠、前池、沉沙池等;(2)泵房:泵站的主体工程,是安装水泵、动力机、辅助设备以及泵站附属设备的建筑物;(3)出水建筑物:包括出水管(流)道、出水池等。
5、泵站枢纽的分类及布置型式:(按建站目的不同分)(1)灌溉泵站枢纽:分有引渠、无引渠;(2)排涝泵站枢纽:(3)排灌结合泵站枢纽:①“一站四闸”布置:满足提灌、提排、自灌、自排需要;②双向流道闸站结合布置:占地面积小、投资省、便于集中管理。
适用于扬程低、内外水位变化不大的。
该泵站的泵房直接挡水,为堤身式泵站。
第九章泵房1、泵站建筑物组成:进水建筑物、泵房、出水建筑物3、泵房结构型式的分类:(按泵房位置能否变动)(1)移动式泵房:泵船、泵车;(2)固定式泵房:分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房、块基型泵房。
泵站建筑物
2、排水系统布置
排除水泵水封用废水、管阀漏水等。 布置:机座四周设排水沟,
并通至集水井或室外。 地面应做成向进水侧倾斜的坡度 (2%~3%); 对大型轴流泵站,检修时流道内的水先 流入排水廊道,然后由排水泵抽排出室外。
井泵泵房结构设计
目 录
1 地面式泵房 2 半地下式泵房 3 全地下式泵房
井泵泵房结构型式的选择 井泵泵房的结构类型和特点
井泵泵房根据井型、地下水位的深浅,以及配套动力机的不同分为地面式、半地下 式和全地下式三种形式。
1.地面式泵房
地面式泵房适用于地下水位较浅的情况,它的造价最低,建成投产快;泵房高度一 般为3~3.5m; 起重设备可安装在三脚架或屋顶的吊装孔横梁上。泵房通风采光好,室 内温度一般比半地下式低5~6°C;便于操作管理和检修;便于室内排水;但压水管道弯 头多,管道布置不方便,且水头损失较大。
(2)要浇制在较坚实的地基上,不宜浇制在松软地 基或新填土上,以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
卧式泵均为块式基础,其尺寸大小一般均按所选 泵的安装尺寸所提供的数据确定。
水泵机组的基础
为了保证泵站的工作可靠,运行安全和管理方便,在布置机组时,应遵照以下规定: (1)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道,以便工作人员通行。 (2)对于非水平接缝的泵,在检修时,往往要将泵轴和叶轮沿轴线方向取出,因此在设 计泵房时,要考虑这个方向有一定的余地,即泵离开墙壁或其他机组的距离应大于泵轴长 度加上0.25m,为了从电动机中取出转子,应同样地留出适当的距离。 (3)装有大型机组的泵站内,应留出适当的面积作为检修机组之用。其尺寸应保持在被 检修机组的周围有0.7~1.0m 的过道。 (4)泵站内主要通道宽度应不小于1.2m。 (5)辅助泵(排水泵、真空泵)通常安置于泵房内的适当地方,尽可能不增大泵房尺寸。
泵站设计进出水建筑物
泵站设计进出水建筑物7.1 引渠7.1.1 泵站引渠的线路应根据选定的取水口及泵房位置,结合地形地质条件,经技术经济比较选定,并应符合下列规定:1 渠线宜避开地质构造复杂、渗透性强和有崩塌可能的地段,也宜避开在冻胀性、湿陷性、膨胀性、分散性,松散坡积物以及可溶盐土壤上布置渠线。
当无法避免时,则应采取相应的工程措施。
渠身宜坐落在挖方地基上,少占耕地;2 渠线宜顺直。
当需设弯道时,土渠弯道半径不宜小于渠道水面宽的5倍,石渠及衬砌渠道弯道半径不宜小于渠道水面宽的3倍,弯道终点与前池进口之间宜有直线段,长度不宜小于渠道水面宽的8倍,直线段长度小于8倍时,宜采取工程措施;3 渠线宜避免穿过集中居民点、高压线塔、重点保护文物、军用通信线路、油气地下管网以及重要的铁路、公路等;4 山区渠道宜沿等高线布置,采用明渠与明流隧洞或暗渠、渡槽、倒虹吸相结合的布置,避免深挖高填。
7.1.2 引渠纵坡和断面应根据地形、地质、水力、输沙能力和工程量等条件计算确定,并应满足引水流量,行水安全,渠床不冲、不淤和引渠工程量小等要求。
7.1.3 引渠末段的超高应按突然停机,压力管道倒流水量与引渠来水量共同影响下水位壅高的正波计算确定。
必要时设置退水设施。
7.1.4 渗漏严重的土质引渠应采取防渗措施;边坡稳定性差的岩质或土岩结合引渠,应采取防护措施;季节性冻土地区的土质引渠采用衬砌时,应采取抗冻胀措施。
7.2 前池及进水池7.2.1 泵站前池布置应满足水流顺畅、流速均匀,池内不得产生涡流的要求,宜采用正向进水方式。
正向进水的前池,扩散角应小40 °,底坡不宜陡于1:4。
7.2.2 侧向进水的前池,宜设分水导流设施,可通过水工模型试验验证。
7.2.3 多泥沙河流上的泵站前池应设隔墩分为多条进水道,每条进水道通向单独的进水池。
在进水道首部应设进水闸及拦沙或水力排沙设施。
设有沉沙池的泵站,出池泥沙允许粒径不宜大于0.05mm。
7.2.4 多级泵站前池顶高可根据上、下级泵站流量匹配的要求,在最高运行水位以上预留调节高度确定。
水泵站进水建筑物哪些及作用
泵站枢纽工程包括引水建筑物、取水建筑物、进水建筑物、泵房、出水建筑物等。
泵站进水建筑物包括哪些:泵站进水建筑物包括前池和进水池。
一、泵站进水建筑物前池1.泵站前池的作用前池是连接引渠和进水池的建筑物。
其作用是把引渠和进水池合理地衔接起来,使水流平稳且均匀地流人进水池,为水泵提供良好的吸水条件。
2.前池的类型根据水流方向,前池分为正向进水前池和侧向进水前池两大类。
(1)泵站进水建筑物正向进水前池。
正向进水前池是指前池中的水流方向和进水池水流方向一致,正向进水前池的主要特点是形状简单,施工方便,池中水流比较平稳。
因此当地形条件允许时应尽量采用正向进水前池。
但水泵机组较多时,为了保证池中有较好的流态,池长较大,工程量也较大。
这对于开挖困难的地质条件十分不利。
为此,可将正向进水前池做成折线形或曲线形。
(2)泵站进水建筑物侧向进水前池。
侧向进水前池是指前池中的水流方向和进水池水流方向侧向进水前池由于流向的改变,水流流态较差,池中易形成回流和漩涡,从而影响水泵吸水,甚至使最里面的水泵无法吸水。
3.泵站进水建筑物正向进水前池尺寸的确定(1)前池扩散角的确定。
扩散角“是影响前池水流流态及池长的主要因素,如图5 -3 (a)所示。
a值的确定应以不发生边壁脱流和工程经济合理为原则。
从工程经济上考虑,当引渠底宽6和进水池底宽B-定时,a值越大,则池长越短,工程量越小,但越容易引起边壁脱流,使池中水力条件恶化;反之,a值减小,虽然不会出现边壁脱流,但池长增大,工程量也随之增大。
二.泵站进水建筑物进水池水泵站进水建筑物进水池的作用是供水泵进水管(卧式离心泵、混流泵)或水泵(直式轴流泵)直接吸水的水池,一般设于泵房前面或泵房下面,其主要作刷是为水泵提供良好的吸水条件。
要求进水池中的水流平稳.流速分布均匀,无漩涡和回流·吾则不仅会降低水泵的效率,甚至引起水泵汽蚀,机组振动而无法工作。
影响池中水流流态的因素除前池水流流态外,主要取决于进水池几何形状、尺寸、吸水管在池中的位置以及水泵的类型等。
水泵与水电站——泵站进出水建筑物
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第七章 泵站进出水建筑物
(二)前池的形式 (1)按水流方向分,可分为正向进水前
池和侧向进水前池两种形式。 (2)按前池中有无隔墩,可分为有隔墩
和无隔墩两种形式。
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第七章 泵站进出水建筑物
二、压力水箱 压力水箱 是一种封 闭式的出 水池,箱 内水流一 般无自由 水面。
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第七章 泵站进出水建筑物
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第七章 泵站进出水建筑物
(一)压力水箱的类型 (1)按出流方向分,有正向出水与侧向出
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第七章 泵站进出水建筑物
(一)进水池平面形状的选择
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第七章 泵站进出水建筑物
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第七章 泵站进出水建筑物
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第七章 泵站进出水建筑物
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第七章 泵站进出水建筑物
1.悬空高度h1 (1)悬空高度
h1过小
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第七章 泵站进出水建筑物
(2)悬空高度 h1过大
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第七章 泵站进出水建筑物
(一)引渠的要求——过水能力、弯道要求、 地质条件、设栏污栅
(二)引渠的类型 ——分为自动调节引渠和 非自动调节引渠。
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第七章 泵站进出水建筑物
(三)引渠的设计
1、横断面设计 Q AC RI
2、纵断面设计 水位衔接、纵断面设计图的设计
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第七章 泵站进出水建筑物
二、前池 (一)前池的作用——平顺地扩散水流,将
B=(2 ~ 2.5)D进或B=(n-1)S+D进+2C C≥0.5 D进
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第七章 泵站进出水建筑物
泵站进水池构筑物布置形式对水流的影响
泵站进水池构筑物布置形式对水流的影响颜红勤;陈松山【摘要】为分析泵站进水池中构筑物布置对水流的影响,采用CFD技术模拟计算了进水池中不同构筑物布置形式的水体流动状态。
计算结果表明:在进水管两侧设置水泵梁,对进水池流态及喇叭口出口水力性能基本无影响;进水侧水泵梁改为检修平台,平台下方出现横轴漩涡,喇叭口出口水力性能略有降低;进水管后侧设置检修平台,切断了进水池表面及两侧近壁区水体进入喇叭口的通道,出口水力性能降低;在池内设置检修胸墙,改变了表面水体流动方式,造成喇叭口单向进水,出口水力性能下降明显;同时设置检修胸墙及进水管后侧检修平台,池内水流紊乱,喇叭口单向进水,出口水力性能最差。
因此,除水泵梁外,进水池中应避免设置其他构筑物。
%In order to analyze the effect of the structural layout in the sump of pumping stations, CFD technology was employed to simulate the flow regimes in the sump with different structural patterns. The simulated results show that the pump beams set at both sides of the inlet pipe basically have no effect on the flow regime in the sump and the hydraulic performance in the outlet of the trumpet mouth. When the pump beams at the side of the inlet pipe are changed to a maintenance platform, a horizontal vortex appears below the platform, and the hydraulic performance in the outlet of the trumpet mouth slightly decreases. When the maintenance platform is set behind the inlet pipe, the channel for the water at the sump surface and near-wall regions flowing into the trumpet mouth is cut off, and the hydraulic performance at the outlet decreases. When the maintenance breast wall is set in the sump, the flowing patternsof the surface water are changed, leading to one-way flows into the trumpet mouth, and the hydraulic performance at the outlet obviously decreases. When the maintenance breast wall in the sump and the maintenance platform behind the inlet pipe are simultaneously set, the flows in the sump are turbulent and result in one-way flows into the trumpet mouth, and the hydraulic performance at the outlet is worst. Therefore, except for the pump beams, other structures should not be setin the sump.【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P55-58)【关键词】泵站;进水池;构筑物;流态;水力性能;数值模拟【作者】颜红勤;陈松山【作者单位】江苏省水利工程科技咨询有限公司,江苏南京摇 210029;扬州大学能源与动力工程学院,江苏扬州摇 225009【正文语种】中文【中图分类】TV131.4;TV675开敞式进水池是中、小型立式轴(混)流泵站中最常见的进水池,主要作用是调整水流,为水泵提供良好的进水条件。
泵站工程设计-文档资料
同口径时结构简单,重 量较轻,全调节泵复杂
较少
中小型少、大型多
中小型少、大型多
较易
较易
较一般
要根据工程的具体情况选择合73 适的泵型。
第六章 泵 房
第一节 泵房型式选择
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3.湿室型 结构特点:将泵房下部建成为一个可以进水的湿室
,起进水池的作用 适用场合:水源水位变幅较大,中小型混、轴流泵
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第二节 出水管道
管线布置原则
安全可靠、经济合理、泵站高效
具体布置方案
➢垂直于等高线 ➢减少转弯与曲折 ➢尽量避开填方与坍陷地带 ➢管线在最小压坡线以下 ➢变坡(转折)点设置空气阀 ➢采用变坡布置,减少挖压占地与挖方量 ➢避免山洪威胁
管道控制流速2.5∽3.0m/s。 管道铺设有明铺和暗铺方式。
泵房内主泵或阀门运行产生的漏水;对于大型泵站 ,检修前需要通过排水系统排除流道内的水体 排水支沟沿机组基础布置,通过干沟汇入集水井 排水泵通过穿墙管将水排至前池 泵房地面为向进水池方向约2%坡度的倾斜面
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(二)泵房尺寸的确定
1.泵房跨度
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4.水泵层设备布置及宽度确定 除布置主水泵外,还要布置供水泵(靠进水侧)和排 水泵(靠出水侧)
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第三章 泵站设计流量
农田灌溉流量 城镇给水流量 农田排水流量 城镇排水流量
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第一节 农田灌溉流量
农田灌溉水量=作物需水量+田间耗水量 泵站提水量=农田灌溉水量+渠系损失水量
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灌排渠系布置示意图
田间渠系布置示意图
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农田灌溉流量计算方法:
泵站建筑物—泵站进水建筑物
3、进水池尺寸的确定
(1)进水池的最小水深及安全超高
(a)矩形;
(b)多边形;
(c)半圆形;
图12-12进水池的平面形状
(d)平面对称蜗形
3、进水池尺寸的确定
3、进水池尺寸的确定
3、进水池尺寸的确定
3、进水池尺寸的确定 4、进水池的构造
1-引水渠;2-前池;3-进水池;4-吸水管;5-翼墙
图12-10正向进水前池
2、进水池的平面形状
目前使用较多的进水池有矩形、多边形、半圆形和平面对称蜗形,如 图12-12所示。中小型泵站多用巨型和多边形进水池。
(a)矩形;
(b)多边形;
(c)半圆形;
图12-12进水池的平面形状
(d)平面对称蜗形
(a)矩形前池;
(b)梯形前池;
(c)曲线形前池
图12-11侧向进水前池
3、正向前池的进水条件
(1)前池的扩散角
1-引水渠;2-前池;3-进水池;4-吸水管;5-翼墙
图12-10正向进水前池
3、正向前池的进水条件
(2)前池的长度
1-引水渠;2-前池;3-进水池;4-吸水管;5-翼墙
图12-10正向进水前池
2、前池的类型
按流方向分,可分为正向进水和侧 向进水两种形式。
(1) 正向进水前池。 正向进水是指前池的来水方向和进 水池的进水方向一致。其形式简单,施 工方便,池中水流比较平稳,流速也比 较均匀。
1-引水渠;2-前池;3-进水池;4-吸水管;5-翼墙
图12-1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ正向进水前池
2、前池的类型
(2) 侧向进水前池。 侧向进水是两者的水流方向成正交 或斜交。其流态比较紊乱,水流条件较 差,容易形成回流和旋涡,影响水泵吸 水。
水利水电工程建筑物的类型[泵站]
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2)叶片泵抽 有:用真空泵、高位水箱或人工等。
水装置
(2)轴流泵抽水装置
立式轴流泵叶轮安装在进水池最低水位以下,因此无需
充水设备。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型(四、泵站)
3.水泵的分类及性能
3)叶片泵的性 包括流量、扬程、功率、效率、允许吸上真空高
能参数
度或必需汽蚀余量、转速等。
2.泵站进出水建筑物 池(布置在前池和泵房之间或泵房的下面(湿室型
泵房))、出水管道、出水池或压力水箱等。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型(四、泵站)
2.泵站进出水建筑物
2.泵站进出水
建筑物
一般包括引水渠、沉砂及冲砂建筑物、前池、进水 池(布置在前池和泵房之间或泵房的下面(湿室型 泵房))、出水管道、出水池或压力水箱等。
)。
2F311011 水利水电工程建筑物的类型(四、泵站)
例题: 3.2010[福建](2)-26.用来确定叶片泵安装高程的性能参数有 ( )。 A.扬程 B.效率 C.流量 D.允许吸上真空高度 E.必需汽蚀余量 【答案】DE
2F311011 水利水电工程建筑物的类型(四、泵站)
4.泵房的结构形式 泵房结构形式有移动式和固定式两大类。 移动式泵房分为囤船型和缆车型; 固定式泵房分为分基型、干室型、湿室型、块基型四种。
4.泵房的结构形式
固定式 湿室型
泵房 泵房
就是在泵房下部有一个与前池相连并充满水 的地下室,即湿室。(翻译:泵房下面有个 洞)
2F311011 水利水电工程建筑物的类型(四、泵站)
4.泵房的结构形式
随着立式水泵口径的增大,水泵直接从进水池中吸
泵站技术管理办法水工建筑物管理办法
泵站技术管理办法水工建筑物管理办法6.1 一般规定6.1.1 泵站水工建筑物应针对泵站运行及管理特点,制定泵站防洪、防震预案。
泵站水工建筑物应按设计标准运用,当超标准运用时应采取可靠的安全应急措施,报上级主管部门经批准后执行。
6.1.2严禁在建筑物周边兴建危及泵站安全的工程或进行其它施工作业。
1 在水工建筑物附近,不应进行爆破作业,如有特殊需要必须进行爆破时,应经上级主管部门批准,并采取必要的保护措施;2 在泵站管理范围内的岸坡、边坡及附近,如需进行施工,应采取措施,防止坍塌或滑坡等事故;3 未经计算及审核批准,禁止在建筑结构物上开孔、转移或增加荷重、拆迁加固用的支柱或进行其它改造工作。
6.1.3泵站应在其管理范围内,根据工程和自然地理特点,按照绿化规划进行环境美化和绿化。
按照《水土保持法》,协同有关部门提出工程保护范围的绿化规划及扶持实施的办法。
6.1.4泵站建筑物应根据当地的具体情况,采取下列有效的防冻和防凌措施:1 每年结冰前应准备好冬季防冻、防凌所需的器材。
必要时,沿建筑物四周将冰块敲破,形成0.5~1.0米的不冻槽,以防止冰块静压力破坏建筑物;2 雨雪后应及时清除交通要道及工作桥、便桥等工作场所的积水、积雪。
6.2 工程观测6.2.1工程观测一般项目应包括:垂直位移、测压管水位、引河河床变形、混凝土建筑物裂缝、伸缩缝、水位、流量等到。
根据工程需要,必要时可增列其它专业性观测项目,包括水平位移、绕渗、混凝土碳化深度、水流形态、水质、泥沙、冰凌等。
6.2.2泵站管理单位应根据工程的结构布局、地基土质、已有的观测设施、观测手段和工程控制运用中存在的主要问题等提出观测项目的初步意见,报上级主管部门审批。
管理单位应按批准的项目和1水利厅颁发的《1水闸、抽水站观测工作细则》要求执行,不应擅自变更,如确需变更,应报上级主管部门批准后执行。
6.2.3观测工作应符合下列基本要求:1 保持观测工作的系统性和连续性,按照规定的项目、测次和时间进行现场观测。
第八章 泵站进水建筑物
二、隧洞式引水建筑物
用隧洞或涵洞将水源的水引入泵站进水池,洞身多位混凝土或喷射混凝 土衬砌,适用于岸坡为较陡的坚硬基岩,主流靠近岸边的山区河段。 为防止洪水季节水源中所挟带的泥沙流入隧洞,可在进水口设置迭梁闸 门,以便从含沙量较小的表层取水。
三、明渠式引水建筑物
连通水源与泵房的明渠,也称泵站引水渠。 引水渠的作用:使泵房尽可能接近灌区(或容泄区),以减少输水管 道的长度,从而节省工程投资和能耗;为水泵正向进水提供条件;可以避免 泵房与水源直接接触,从而简化泵房结构和方便施工;对于从多沙水源中提 水的泵站,还可以提供设置沉沙池的场地并为前池利用自流冲沙提供必要的 高程。 注意:在水源水位变幅较大,地面坡度比较平坦,设置引渠不经济时, 也可采用引水管道。 引水渠的分类:
流态分析:主要取决于引 渠的末端流速v,前池的 形状和机组的运行组合。
三、(对正向进水)前池扩散角а及池长L 和纵向坡度i的确定 1、水流扩散角θ及前池锥角α的确定
引渠断面水流平均流速 为v0,则在引渠末端的前池 入口处,水流流速可以分解 为横向和纵向流速。 有tanθ=vy/vx 一般情况а的大小,一 是影响池中的流态,二是与 工程量直接相关,а小,水 流平顺,但前池较长(渐变 段长),工程量大;а大, 渐变段短,土石方小,水流 条件差。所以а值应根据池中
2、侧向进水前池 来水方向和出水方向为正交或斜交。 特点:占地较少,工程投资较省,实际工程也常用到。 侧向进水由于受地形条件的限制,易形成回流,漩涡,流速 分布不均,当设计不合理时,后面水泵进水条件恶化,导致吸不 上水。 即使是正向进水的多机组泵站在少机组运行时,同样会发生 类似现象,多沙河水还会发生淤积等。
一、引渠断面设计: 包括渠道的纵、横断面设计。而纵、横断面又是互相联系 互为条件的,在实际工作中根本不能分开,所以需要将二者设 计交替进行,经过反复计算和比较,最好才能确定合理的设计 方案。 渠道设计满足:纵向稳定和平面稳定的要求。纵向稳定即 为渠道在设计条件下不发生冲刷和淤积,或者说子一定时期内 冲淤平衡。平面稳定即为渠道在设计条件下不发生左右摆动, 渠床和两岸不会造成局部冲刷或淤积。 横断面尺寸主要是根据渠道的设计流量并通过水力计算加 以确定。一般可按均匀流计算:
7——水电站的进水建筑物
无压进水口及沉沙池
进水口运行中存在的问题
第一节 进水口的功用和要求
一、功用:是水电站水流的进口,按照发电要求将
水引入水电站的引水道。
二、基本要求
要有足够的进水能力。合理安排其位置和高程,
水流平顺并有足够的断面尺寸。 水质要符合要求。要设置拦污、防冰、拦沙、沉 沙及冲沙设备。 水头损失小。位置合理,轮廓平顺、流速较小,
尺寸:根据充水容积、下游漏水量及要求的充水 时间来确定。 位置:
设置在坝内廊道。坝式进口设旁通管,管的上游通至 上游坝面,下游至事故闸门之后,旁通管穿过坝体廊 道,并在廊道内设充水阀。 设置在平板门上。
第六节 无压进水口及沉沙池
一、无压进水口
1. 特征、适用条件、作用 特征:无压进水口内水流为明流,以引表层水为 主。进水口后一般接无压引水道。 适用:适用于无压引水式电站。 作用:控制水量与水质,并保证使发电所需水量 以尽可能小的水头损失进入渠道。
4~5m时,自动停机。
二、闸门及启闭设备 1. 工作闸门(事故闸门)(emergency gate)
作用:紧急情况下切断水流,以防事故扩大。
运用要求:动水中快速(1~2min)关闭,静水中
开启。 布置方式:一般为平板门。一口、一门、一机 (固定卷扬启闭机),以便随时操作。
2. 检修闸门(bulkhead gate):
二、防污
所需的资料:污物的来源、种类、数量和漂移规律。 多污物河流上的进水口,不宜正对携带污物的主流,并 采取导污、排污和拦污等措施,制定有效的清污方法。 拦污栅和清污平台的布置应便于清污机操作和污物的清 理及运输,并有足够的场地用以临时堆放污物。 工程完建和水库蓄水之前必须按有关规定认真进行库区 清理以免蓄水后污物涌向进水口。 梯级电站排污应考虑对下游电站进水口的影响。 多污物河流上进水口的拦污栅上应装置监测压差的仪器, 以掌握污物堵塞情况便于及时清理。 在拟定水库运行方式时应考虑防污要求。
泵站建筑物—泵站出水建筑物
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
二、压力水箱的尺寸及构造
1-水泵;2-出水管;3-拍门;4-压力水箱; 5-出水涵管;6-伸缩缝;7-防洪闸;8-防洪堤
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
三、工程实例
压力水箱
压力涵洞
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
三、工程实例
进口断面 A
B nD0 2a n 1 ——(1)
B ——水箱进口净宽,m; n ——出水管数目; D0——出水管口直径,m; a ——出水管边缘至隔墩或箱壁的 距离,一般可取0.2~0.3 m; δ ——隔墩厚,一般取0.2~0.3 m
二、压力水箱的尺寸及构造
进口净宽
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
溢流堰
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2压力水箱
一、压力水箱的类型
压力水箱:是一种封闭形式的出水池,箱内水流一般无自由水面。 分类
按出流方向
按平面形状
按水箱结构
正向出水 侧向出水
梯 形 长方形
有隔墩 无隔墩
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
隔墩
一、压力水箱的类型
4.3 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
水箱长度
收缩角
4.4 泵站出水建筑物
4.4.2 压力水箱
二、压力水箱的尺寸及构造
2 压力水箱的布置 压力水箱式的出水建筑物,一般由压力水箱、压力涵管和防洪闸等部分组成。 水箱可与泵房分建,由支架支撑,支架基础应筑于挖方上。 合建式水箱一侧简支于泵房后墙上,以防两基础产生不均匀沉陷,招致水箱的
破坏。
4.4 泵站出水建筑物
泵站建筑物
泵站建筑物汞站建筑物外观是指排灌泵站的进水、出水、泵房等建筑物的总称。
目录简介组成固定泵式房建筑布置编辑本段简介泵站建筑物structure of pumping station排灌泵站的进水、出水、泵房等建筑物的总称。
泵站建筑物应根据不同类型泵站的特点、灌排渠系布置、水文、气象、地形、地质及水源与能源等条件,在满足灌排要求的情况下,进行合理布置,达到安全、高效、经济的目的。
编辑本段组成①进水建筑物:包括引水渠道、前池、进水池等。
其主要作用是衔接水源地与泵房,改善流态,减少水力损失,为主泵创造良好的引水条件。
②出水建筑物:有出水池和压力水箱两种主要形式。
出水池是连接压力管道和灌排干渠的衔接建筑物,起消能稳流作用。
压力水箱是连接压力管道和压力涵管的衔接建筑物,起汇流排水的作用。
这种结构形式适用于排水泵站。
建筑物分类③泵房:安装主机组和辅助设备的建筑物,是泵站的主体工程,其主要作用是为主机组和运行人员提供良好的工作条件。
排灌泵站泵房结构形式较多,常用的有固定式和移动式两种。
编辑本段固定泵式房固定泵式房按基础形式的特点又可分为分基型、干室型、湿室型和块基型四种。
泵房基础与水泵机组基础分开建筑时称分基型泵房。
泵房及其底部均用钢筋混凝土浇筑成封闭的整体,在泵房下部形成一个无水的地下室,称干室型泵房。
若泵房下部有一个与前池相通并充满水的地下室,则称湿室型泵房。
当用钢筋混凝土把水泵的进水流道与泵房的底板浇成一块整体,并作为泵房的基础时,称块基型泵房。
移动式泵房可分为泵船和泵车两种。
泵房结构形式的确定,主要根据主机组结构性能、水源水位变幅、地基条件及枢纽布置,通过技术经济比较,择优选定。
编辑本段建筑布置排灌泵站的建筑布置因泵站的用途而有不同。
①灌溉泵站:站址通常选择在灌区较高处,使其控制面积最大,渠系及其建筑物布置方便,工程量小,投资省。
当水源处岸坡平缓,水源和灌区相距较远且高程相差较大时,进水建筑物通常采用有引水渠道的布置形式;当水源处岸坡较陡,站址与灌区的距离及控制高程接近时,其进水建筑物常采用无引水渠道的方式布置。
泵站取水建筑物的主要水力学问题分析
泵站取水建筑物的主要水力学问题分析赖翼峰(广东省水利水电科学研究院,广州, 510610)摘要:泵站取水建筑物的布置受很多因素影响,所遭遇的水力学问题主要表现为取用水量的保证程度、泥沙淤积和水流流态等,这些问题对泵站的安全运行有很大的影响。
通过MT抽水站和QL泵站的工程实例,说明了取水建筑物水力学问题的复杂性和敏感性。
关键词:泵站取水建筑物泥沙淤积水流流态工程实例1 概况泵站主要包括取水建筑物、泵房及出水建筑物三大部分。
泵房是泵站的核心,取水建筑物及出水建筑物是将水流引入和导出泵房的建筑物。
泵站建筑物总体布置应当在占地面积最小的情况下,为泵站运行创造最有利的条件。
为此,建筑物的布置宜尽量紧凑,以便充分利用划定的区域,但同时必须满足泵站安全运行对水流顺畅的要求。
取水建筑物一般由引水渠、前池和进水流道组成。
取水建筑物布置受很多因素影响,其内的水流流态也比较复杂,相对而言,出水建筑物内水流流态要简单得多,也较易解决。
泵站进出流道的水流流态对于确保泵站的安全运行有很大的影响。
本文结合具体工程实例说明取水建筑物水力学问题的复杂性和敏感性,以引起人们足够的重视,并供有关规划设计和运行参考。
2 泵站取水建筑物的主要水力学问题2.1引水建筑物的水力学问题泵站引水建筑物包括取水头部、取水管道或引水渠,主要须解决好水源水位、取水口位置布设及含沙量等对泵站安全运行可能带来的影响。
为此,必须了解河岸的地质情况、河道的洪水特性、含沙量情况和河床演变规律等,谨慎选择取水口位置和高程。
对于河流侧面引水方式,由于它对天然河道的影响较小,工程简单,投资少,易于施工,因此应用较多,但在多泥沙河流上引水时,如果取水口位置布置不当,又没有相应的工程辅助措施,则可能引入大量泥沙,使渠道发生淤积,影响泵站的正常工作。
一般情况下,取水口应布设在弯道凹岸,以引取表层较清的水流,如果受条件限制取水口只能布置在凸岸,则要进行专门论证,并视具体情况布设有效的导沙或拦沙工程措施,解决好分流分沙问题。
水电站进水及引水建筑物
第六章水电站进水及引水建筑物第一节进水建筑物一、进水建筑物的功用和要求(一)进水建筑物的功用为发电目的专门修建的进水建筑物,称为水电站的进水口。
水电站进水口的功用:引进符合发电要求的用水。
(二)电站进水口的基本要求进水口的设计应满足下列要求:1、足够的进水能力,且水头损失小。
在任何工作水位下,进水口都能引进必须的流量。
2、水质符合要求。
不允许有害泥沙和各种污物进入引水道和水轮机。
进水口要设置拦污、防冰、拦沙、沉沙及冲沙设备。
3、可控制流量。
进水口需设置闸门,以便在事故时紧急关闭,截断水流,避免事故扩大,也为引水系统的检修创造条件。
对于无压引水式电站,引用流量的大小也由进口闸门控制。
4、满足水工建筑物的一般要求。
进水口要有足够的强度、刚度和稳定性,结构简单,施工方便,造型美观,造价低廉,便于运行、检修和维护等。
二、水电站进水口的类型水电站的进水口有潜没式(有压)进水口、和开敞式(无压)进水口和虹吸式进水口。
潜没式进水口的主要特征:进水口在最低水位以下,水流为有压流,以引深层水为主,进水口后一般接有压隧洞或管道。
适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。
坝式、有压引水式、混合式水电站一般采用。
开敞式进水口的主要特征:类似于水闸,水流为明流,引表层水为主,进水口后一般接无压引水建筑物,适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水,用于无压引水式电站。
虹吸式进水口是利用虹吸原理将发电用水从前池引向压力水管。
一般由进口段、驼峰段、渐变段三部分组成。
适用于水头在20~30m左右,前池水位变幅不大的无压引水式水电站,采用虹吸式进水口可简化布置,节省投资,在小型水电站中采用较多。
三、潜没式进水口(一)潜没式进水口的主要类型及适用条件潜没式进水口的主要类型主要取决于水电站的开发方式、坝型、地形地质等因素。
可分为隧洞式、压力墙式、塔式和坝式四种。
1.隧洞式进水口(竖井式)隧洞式进水口特征:在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井,井壁一般要进行衬砌,闸门安置在竖井中,竖井的顶部布置启闭机及操纵室,渐变段之后接隧洞洞身。
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(2)渠道糙率
渠床糙率与渠道土壤、地质条件、施工质量及维修养护有关,还受通 过的流量和含沙量等因素影响。
(3)渠道断面宽深比
①按输水能力最大或过水断面最小的选择
②按渠道断面相对稳定来选择宽深比。断面过于窄深,易产生冲刷;过于 确定渠道横断面各尺寸。 宽浅,易形成淤积。都会造成渠道变形。但是总会有一个断面形成的宽深 最后还要进行不冲不淤的校核。 比满足不冲不淤的条件。
b opt 2 1 m 2 m h 以上各参数都确定后,可根据 Q C Ri
二、引渠和水泵工况的配合 水泵各种工况对引渠流态是有影响的,因为引渠是按等流速 进行设计的。 因此,只有当水泵的工作流量QP等于引渠流量QC时,才能保 证渠内的均匀流态,即引渠中的水面线和渠底平行,水深不变。 但是,由于水泵运行时受各种因素的影响,流量是经常变化 的。当水泵停机时,水泵流量从QP减小到0,水面雍高;当水泵 开机台数逐渐增多或水泵实际扬程降低时,QP增大,引渠水面又 会发生降落。 水面的雍高或降低都是以波的形式出现的。首先出现在进水 池和前池中,然后以一个速度向渠首传播。 引渠中的水位随流量的变化而变化的过程,在水力学或流体 力学中属于非恒定流,而不是恒定流中的均匀流。因此,通过非 恒定流计算可以精确求出引渠不同断面不同时间的水位变化。 可参考有关水力学教材。
水力条件好,工程量省的原则 加以确定。 根据有关试验和实际经验, 取а=20°~40°。
水流扩散示意图
2、池长的确定 当引渠末端底宽b、前池锥角和进水池宽度B已知时,可根 据下公式计算前池池长 1 L B b / tg 2 2 当B和b相差很大时,前池长度L会很大,从而增加工程投资。 为此,常采用折线型或曲线型扩散前池。
三、明渠式引水建筑物
连通水源与泵房的明渠,也称泵站引水渠。 引水渠的作用:使泵房尽可能接近灌区(或容泄区),以减少输水管 道的长度,从而节省工程投资和能耗;为水泵正向进水提供条件;可以避免 泵房与水源直接接触,从而简化泵房结构和方便施工;对于从多沙水源中提 水的泵站,还可以提供设置沉沙池的场地并为前池利用自流冲沙提供必要的 高程。 注意:在水源水位变幅较大,地面坡度比较平坦,设置引渠不经济时, 也可采用引水管道。 引水渠的分类:
水泵运转时,水面压力大,吸水管进口流速大,压力小,因此水在流向进口 时,四周的流线就向进口收缩,收缩时的加速现象伴随相应的压力梯度变化,以 从上层绕经吸水管后,再向进口后缘收敛的流线曲度最大。相应的角速度也增大, 因此,水面漩涡最容易在吸水管至后墙的范围内发生。 ①如果淹没深度减小,(Q不变),将引起表层流速加大,水流紊乱,池中后 部水域首先出现水面凹陷的局部漩涡。
②当淹没深度再减小,表层水流流速继续加大,漩涡的旋转速度也随之加大, 漩涡区的压力进一步减小,在大气压力的作用下,凹陷逐渐向下延伸。凹陷加深 的同时,四周水流对它作用的压力也随之增大,所以漩涡随水深增加而变成漏斗 状。 ③由于空气漏斗尾部受进口吸力的作用,就开始向进口方向弯曲,并从漏斗 底部端断续地向进水管进气。这时的淹没水深称之为临界淹没水深。此后若再减 小淹没深度,就会形成连续向进水管进气的漏斗管状型漩涡。 ④若水位继续下降,进水管周围的漏斗漩涡数目将增加,并很快练成一体, 形成与进水管同轴的柱状漩涡,使大量空气进入水泵。
带有自动调节能力的引渠的泵站:可利用站前出现的高水 位运行,从而节省能量消耗,但是填挖方工程量大,且泵房和 前池的边墙必须有较高的挡水段,从而增大工程投资。当水源 水位变幅很大时,还需考虑渠道控制建筑物。 灌溉泵站泵房常设置在灌区控制高程附近,因而其引渠常 位于深挖方中,即成为自动调节的引渠。 从自流渠道中引水的灌溉站引渠和排水站引渠通常是无自 动调节能力的引渠。
2、侧向进水前池 来水方向和出水方向为正交或斜交。 特点:占地较少,工程投资较省,实际工程也常用到。 侧向进水由于受地形条件的限制,易形成回流,漩涡,流速 分布不均,当设计不合理时,后面水泵进水条件恶化,导致吸不 上水。 即使是正向进水的多机组泵站在少机组运行时,同样会发生 类似现象,多沙河水还会发生淤积等。
第八章 泵站进水建筑物
第一节 取水建筑物
第二节 引水建筑物
第三节
前池
第四节
进水池
第一节
取水建筑物
弯曲河段 :产生环向流动,使得泥沙由凹岸 向凸岸移动,导致凹岸冲刷,凸岸淤积。
一、水流在天然河道中的流态
天然河道
顺直河段
当水流从河道进入引渠时由于 运动方向改变,也会引起弯道环流, 致使取水口附近冲刷和淤积, 甚至造成引渠变形。 所以取水角度应小于90°。
设置隔墩,可以避免在前池锥角过大 或部分运行时池中产生回流和偏流。设 置隔墩可加大扩散角,减少池长,而且 可减小前池过水断面,增加流速,防止 泥沙淤积。 因此,在多泥沙河流上的泵站设隔墩 分多多条进水道,每条进水流道通向单 独的进水池,并在进水道首部设进水闸 及拦污设施。
(2)前池设置底坎和立柱
第四节 进水池
(3)取水口一般宜设在岸线顺直、流势平稳河段的主流深槽稍下 游处。(凹岸中部偏下游,凸岸中部偏上游。)
(4)在支流入口的上下游河段取水时,取水口应与支流入口有足 够的距考虑离,一般设在支流的上游或对岸较为合适。 (5)当河道上有人工建筑物(桥梁、丁坝、码头、拦河闸等), 取水口位置应考虑它们的相互影响。 (6)沿海地区的内河水系取水,取水口应考虑避免咸潮影响。
Ⅲ~Ⅳ型不允许发生。
Ⅴ 水中漩涡(附 壁式漩涡)。
第二节
引水建筑物
引水建筑物的主要结构形式有:管式、涵洞式和明渠式。 取决于水源水位变幅、水中含沙量、河岸坡度等地形、地 质、水文等条件,同时也和当地的技术、经济条件等有关。 一、管式引水建筑物 重力自流式: 靠水源与集水室之间的水位差,使水流从取水
头部自流至集水室。 特点:形式简单,对河床及岸坡地形和地质构造适应性广。 可选用钢管、铸铁管或预应力钢筋混凝土管。多用于大中型 取水工程。
作用: ①为水泵提供良好的进水条件; ②在检修水泵或吸水管时截断水流; ③ 水泵运行时拦污。 一、进水池的水力条件及类型: 1、水力条件:要求水流平稳,不产生漩涡,空气不进入水
泵。
影响流态的主要因素:入池水流的流速和流向,水池形状和 尺寸,吸水管的布置(特别注意吸水管的淹没深度)。
进水池中漩涡的生成:
在支流与主流汇流口的下游侧, 也会有淤积现象,所以取水口位置不能紧靠汇流口。
二、取水建筑物的位置选择
河道上取水的提水泵站工程,取水口位置要满足以下条件:
(1)尽量靠近供水区的中心地带,以减小引水或输水长度,节约 工程投资。 (2)取水口应避开断层、滑坡、冲积堆、移动沙丘等地质不良地 段,尽量选在岩基或其他较好的地基上。
β =450时可获得良好的水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ条件。
四、侧向进水前池 有单侧向和双侧向两类。对水泵台数超过10台的常采用 双侧式前池。
根据边壁形状分为矩形、锥形和曲线形。
结构简单,施工方便, 但工程量大,前池后部 易发生泥沙淤积。
流量沿程减小,过水断 面也小,工程量省,水 流条件好。
四、前池水流条件的改善 主要措施为: (1)池中增设隔敦
流态分析:主要取决于引 渠的末端流速v,前池的 形状和机组的运行组合。
三、(对正向进水)前池扩散角а及池长L 和纵向坡度i的确定 1、水流扩散角θ及前池锥角α的确定
引渠断面水流平均流速 为v0,则在引渠末端的前池 入口处,水流流速可以分解 为横向和纵向流速。 有tanθ=vy/vx 一般情况а的大小,一 是影响池中的流态,二是与 工程量直接相关,а小,水 流平顺,但前池较长(渐变 段长),工程量大;а大, 渐变段短,土石方小,水流 条件差。所以а值应根据池中
Ⅳ 同心漩涡, 漩涡中心与 进水管中轴 重合,进水 Ⅲ 漏斗 管四周吸入 一般Ⅰ ~Ⅴ型主要与淹没深度有关,当进水池的行近流速, 管状漩涡, 空气。 Ⅰ 型(正常型), 管口的流速等条件不变时, 进水管连 Ⅱ 进气漩涡,凹 表面漩涡,水面形成 续进空气。 随着淹没水深的减小,漩涡由Ⅰ型向Ⅳ变化。 陷进一步伸入水 局部凹陷,进水管无 下,进水管断续 Ⅴ型主要与前池和进水池的设计有关。 空气进入。 进空气。 Ⅱ型对水泵的性能和运转无明显的不良影响。
分为自动调节能力和无自动调节能力两种。
自动调节能力的引渠:渠顶不按一定的坡降沿渠逐渐降低,而是水平或 逐渐升高。
当渠中通过设计流量时,水面线2—3与渠底平行。
5 2 1 6 4 3 0 A
B
当泵站不运行(Q=0)时,渠中水位与水源水位平行,即为2—4。 优点:不论渠中通过的流量大小,其水位均不会超出渠顶而发生漫溢现象,所以无需 设置控制建筑物。它具有棱柱体容积(0124),可自动调节。 无自动调节能力的引渠:渠顶沿渠有一定坡降,其值。一般与渠底坡降相同。 当渠中流量为设计流量时,为2—3,当通过流量等于零或小于设计流量时,就有产生 渠水漫顶的危险,因此需在引渠末端设置溢水设施,或在渠首设闸门进行节制。
一、引渠断面设计: 包括渠道的纵、横断面设计。而纵、横断面又是互相联系 互为条件的,在实际工作中根本不能分开,所以需要将二者设 计交替进行,经过反复计算和比较,最好才能确定合理的设计 方案。 渠道设计满足:纵向稳定和平面稳定的要求。纵向稳定即 为渠道在设计条件下不发生冲刷和淤积,或者说子一定时期内 冲淤平衡。平面稳定即为渠道在设计条件下不发生左右摆动, 渠床和两岸不会造成局部冲刷或淤积。 横断面尺寸主要是根据渠道的设计流量并通过水力计算加 以确定。一般可按均匀流计算:
虹吸自流式: 施工简单、投资省,特别适用于
当引水管线与堤坝相交,而不允许管道穿越堤(坝)身的 情况。 缺点:需配备抽真空装置,且对管材和管道施工要求较高, 一旦漏气,虹吸破坏就会断流。 所以为了防止管道漏气,宜采用钢管。
二、隧洞式引水建筑物
用隧洞或涵洞将水源的水引入泵站进水池,洞身多位混凝土或喷射混凝 土衬砌,适用于岸坡为较陡的坚硬基岩,主流靠近岸边的山区河段。 为防止洪水季节水源中所挟带的泥沙流入隧洞,可在进水口设置迭梁闸 门,以便从含沙量较小的表层取水。