泵站前池倒π型壩流態改善裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水利工程設施，具體是一種泵站前池倒31型壩流態改善裝置及其方法，屬于水利工程技術領域。
【背景技術】
[0002]取水前池是泵站中連接引水渠和進水池的建筑物，其設計的優劣關系到泵站的安全穩定運行。因為前池中水流的流態受到多種因素的影響，使得前池兩側在回流區，這會響到進水池的進水流態，進而影響水泵性能，嚴重時甚至會引起水泵汽蝕和振動，危害泵站安全。同時回流區的存在會引起泥沙淤積在前池兩側的問題，使得進水條件更加惡化。
[0003]目前國內對于前池內流態的改善方法主要可分為三類:一是通過設置工程措施因勢利導地平順水流，如導流板、導流墻、導流柵等。二是通過設構筑物改變過流面積，迫使水流發生能量的交換，改善流態，如壓水板。三是利用漩渦原理改善流態，如底坎、立柱等。
[0004]但是這些流態改善措施仍有不足，或施工困難，或對于存在不對稱漩渦的前池內的流態改善效果并不明顯，特別是對于由不良流態引起的前池側壁存在泥沙淤積的問題沒有改善作用。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有泵站前池中存在問題，通過設置倒π型壩解決前池中存在回流與滯流的問題，改善水泵的進水條件，提高泵站的性能和運行穩定性。
[0006]本發明的技術方案是，一種泵站前池倒π型壩流態改善裝置，包括前池及前池內回流區后部設置的導流體，前池前部連接進水涵洞，前池后部設有進水池，其特征是:所述導流體為倒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型壩距進水池的距離為前池長度的0.2-0.4倍；倒JT型壩包括下壩和對稱布置在上壩上的兩個上壩；所述倒π型壩的下壩為長方體，長度與前池的寬度相等，寬度為前池池內水深的0.5倍，高度為前池池內水深的0.4倍；所述倒π型壩的上壩為長方體，長度為前池寬度的0.1倍，寬度為前池池內水深的0.5倍，高度為前池池內水深的0.4倍。
[0007]所述倒π型壩距進水池的距離為前池長度的0.3倍。
[0008]所述倒Ji型壩的下壩、上壩均為混凝土構件。
[0009]一種泵站前池倒π型壩流態改善方法，包括前池前部連接進水涵洞，前池后部設置進水池，其特征是:在前池內回流區后部設置倒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型壩距進水池的距離為前池長度的0.2-0.4倍；倒JT型壩包括下壩和對稱布置在下壩上的兩個上壩；下壩對水流進行阻擋，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，大部分水流則沿倒π型壩向上流動，此時水流面積減小，水流水體趨于收縮，壓力減少，從而水流的流速急劇升高；上壩對來自壩前的水流進行阻擋和分流，促使水流發生橫向的能量交換，降低前池中部水流流速，提高前池側壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的前池側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，減少回流區側的泥沙淤積；經摻混水流，增強紊動能的擴散，水流的水體動量重新分配，在倒π型壩后的前池內獲得較均勻的流速分布進入進水池，改善泵站進水條件；所述倒π型壩的下壩為長方體，長度與前池的寬度相等，寬度為前池池內水深的0.5倍，高度為前池池內水深的0.4倍；所述倒π型壩的上壩為長方體，長度為前池寬度的0.1倍，寬度為前池池內水深的0.5倍，高度為前池池內水深的0.4倍。
[0010]所述倒JT型壩距進水池的距離為前池長度的0.3倍。
[0011]所述倒π型壩的下壩、上壩均為混凝土構件，采用預制的方式分開澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池底板上，再將兩個上壩對稱布置安裝在下壩上部位置。
[0012]本發明結構簡單、易于制造安裝，方法先進、科學。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，主流則沿壩向上流動，由于過水面積減小，水體趨于收縮，壓力減少，流速急劇升高。通過摻混水流，增強紊動能的擴散，使得水體動量重新分配，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，促使水流發生橫向的能量交換，減少前池中部水流流速，提高側壁處水流流速，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]隨著國家大中型泵站技術改造和南水北調東線工程的建設、實施，共計有上百座泵站的進水流態需要改善，因此本專利可應用和實施，對于前池中存在不良流態的泵站，有顯著的流態改善效果。這將會產生較大的經濟價值和社會效益。預計轉讓的方式為:1)設計院設計采用；2)工程改造中實施。
【附圖說明】
[0014]圖1倒π型壩布置圖圖2無措施泵站前池流態圖
圖3倒π型壩流態改善后流態圖圖4泵站機組行近流速分布圖(無措施與倒π型壩比較)
圖中，I進水涵洞、2前池、3倒π型壩、4進水池。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【附圖說明】對本發明作進一步說明。
[0016]在前池2前部連接進水涵洞1，前池2后部設置進水池4，在前池2內回流區后部設置倒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內具體流態而定，倒π型壩3距進水池4的距離可以為前池2長度的0.2-0.4倍，最佳的，倒π型壩3距進水池4的距離為前池2長度的0.3倍；倒π型壩3包括下壩和對稱布置在下壩上的兩個上壩；下壩對水流進行阻擋，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，大部分水流則沿倒31型壩3向上流動，此時水流面積減小，水流水體趨于收縮，壓力減少，從而水流的流速急劇升高；上壩對來自壩前的水流進行阻擋和分流，促使水流發生橫向的能量交換，降低前池2中部水流流速，提高前池2側壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的前池2側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，減少回流區側的泥沙淤積；經摻混水流，增強紊動能的擴散，水流的水體動量重新分配，在倒π型壩3后的前池2內獲得較均勻的流速分布進入進水池4，改善泵站進水條件；所述倒π型壩3的下壩為長方體，長度與前池2的寬度相等，寬度為前池2池內水深的0.5倍，高度為前池2池內水深的0.4倍；所述倒π型壩3的上壩為長方體，長度為前池2寬度的0.1倍，寬度為前池2池內水深的0.5倍，高度為前池2池內水深的0.4倍。
[0017]本發明中，所述倒π型壩3的下壩、上壩均為混凝土構件，采用預制的方式分開澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池2底板上，再將兩個上壩對稱布置安裝在下壩上部位置。兩個長方體形的混凝土構件對稱布置沿著水流方向對應進水池4兩側具有較大進水流速的進口位置。
[0018]本發明中，倒π型壩3的下壩、上壩均為混凝土構件，采用預制的方式分開澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池2底板上，再將兩個上壩對稱布置安裝在下壩上部位置。當然在具體實施中，也可以采用現澆的方式。
【主權項】
1.一種泵站前池倒π型壩流態改善裝置，包括前池(2)及前池(2)內回流區后部設置的導流體，前池(2)前部連接進水涵洞(I )，前池(2)后部設有進水池(4)，其特征是:所述導流體為倒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)距進水池(4)的距離為前池(2)長度的0.2-0.4倍；倒型壩(3)包括下壩和對稱布置在上壩上的兩個上壩；所述倒π型壩(3)的下壩為長方體，長度與前池(2)的寬度相等，寬度為前池(2)池內水深的0.5倍，高度為前池(2)池內水深的0.4倍；所述倒JT型壩(3)的上壩為長方體，長度為前池(2)寬度的0.1倍，寬度為前池(2)池內水深的0.5倍，高度為前池(2)池內水深的0.4倍。
2.根據權利要求1所述的泵站前池倒型壩流態改善裝置，其特征是:所述倒型壩(3 )距進水池(4 )的距離為前池(2 )長度的0.3倍。
3.根據權利要求1所述的泵站前池倒型壩流態改善裝置，其特征是:所述倒型壩(3)的下壩、上壩均為混凝土構件。
4.一種泵站前池倒型壩流態改善方法，包括前池(2)前部連接進水涵洞(1)，前池(2)后部設置進水池(4)，其特征是:在前池(2)內回流區后部設置倒型壩(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)距進水池(4)的距離為前池(2)長度的0.2-0.4倍；倒型壩(3)包括下壩和對稱布置在下壩上的兩個上壩；下壩對水流進行阻擋，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，大部分水流則沿倒π型壩(3)向上流動，此時水流面積減小，水流水體趨于收縮，壓力減少，從而水流的流速急劇升高；上壩對來自壩前的水流進行阻擋和分流，促使水流發生橫向的能量交換，降低前池(2)中部水流流速，提高前池(2)側壁處水流流速，使得原本處于回流、滯流的前池(2)側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，減少回流區側的泥沙淤積；經摻混水流，增強紊動能的擴散，水流的水體動量重新分配，在倒JT型壩(3)后的前池(2)內獲得較均勻的流速分布進入進水池(4)，改善泵站進水條件；所述倒π型壩(3)的下壩為長方體，長度與前池(2)的寬度相等，寬度為前池(2)池內水深的0.5倍，高度為前池(2 )池內水深的0.4倍；所述倒JT型壩(3 )的上壩為長方體，長度為前池(2)寬度的0.1倍，寬度為前池(2)池內水深的0.5倍，高度為前池(2)池內水深的0.4倍。
5.根據權利要求4所述的泵站前池倒型壩流態改善方法，其特征是:所述倒型壩(3 )距進水池(4 )的距離為前池(2 )長度的0.3倍。
6.根據權利要求4所述的泵站前池倒型壩流態改善方法，其特征是:所述倒型壩(3)的下壩、上壩均為混凝土構件，采用預制的方式分開澆筑下壩、上壩，然后將下壩安裝在前池(2)底板上，再將兩個上壩對稱布置安裝在下壩上部位置。
【專利摘要】本發明公開了一種泵站前池倒π型壩流態改善裝置及其方法，包括前池及前池內回流區后部設置的導流體，前池前部連接進水涵洞，前池后部設有進水池，其特征是：所述導流體為倒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型壩距進水池的距離為前池長度的0.2-0.4倍；倒π型壩包括下壩和對稱布置在上壩上的兩個上壩；所述倒π型壩的下壩為長方體，長度與前池的寬度相等，寬度為前池池內水深的0.5倍，高度為前池池內水深的0.4倍；所述倒π型壩的上壩為長方體，長度為前池寬度的0.1倍，寬度為前池池內水深的0.5倍，高度為前池池內水深的0.4倍。通過本發明，改善了水泵進水條件，提高了泵站性能和穩定性。
【IPC分類】E02B3-02, E02B7-02
【公開號】CN104805809
【申請號】CN201510211219
【發明人】成立, 夏臣智, 周濟人, 金燕, 楊帆, 湯方平, 劉超
【申請人】揚州大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月29日