[发明专利]泵站前池倒π型坝流态改善装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利工程设施，具体是一种泵站前池倒π型坝流态改善装置及其方法，属于水利工程技术领域。

背景技术

取水前池是泵站中连接引水渠和进水池的建筑物，其设计的优劣关系到泵站的安全稳定运行。因为前池中水流的流态受到多种因素的影响，使得前池两侧在回流区，这会响到进水池的进水流态，进而影响水泵性能，严重时甚至会引起水泵汽蚀和振动，危害泵站安全。同时回流区的存在会引起泥沙淤积在前池两侧的问题，使得进水条件更加恶化。

目前国内对于前池内流态的改善方法主要可分为三类：一是通过设置工程措施因势利导地平顺水流，如导流板、导流墙、导流栅等。二是通过设构筑物改变过流面积，迫使水流发生能量的交换，改善流态，如压水板。三是利用漩涡原理改善流态，如底坎、立柱等。

但是这些流态改善措施仍有不足，或施工困难，或对于存在不对称漩涡的前池内的流态改善效果并不明显，特别是对于由不良流态引起的前池侧壁存在泥沙淤积的问题没有改善作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有泵站前池中存在问题，通过设置倒π型坝解决前池中存在回流与滞流的问题，改善水泵的进水条件，提高泵站的性能和运行稳定性。

本发明的技术方案是，一种泵站前池倒π型坝流态改善装置，包括前池及前池内回流区后部设置的导流体，前池前部连接进水涵洞，前池后部设有进水池，其特征是：所述导流体为倒π型坝，倒π型坝在垂直于水流方向的剖面类似倒立字母π的形状，倒π型坝距进水池的距离为前池长度的0.2-0.4倍；倒π型坝包括下坝和对称布置在上坝上的两个上坝；所述倒π型坝的下坝为长方体，长度与前池的宽度相等，宽度为前池池内水深的0.5倍，高度为前池池内水深的0.4倍；所述倒π型坝的上坝为长方体，长度为前池宽度的0.1倍，宽度为前池池内水深的0.5倍，高度为前池池内水深的0.4倍。

所述倒π型坝距进水池的距离为前池长度的0.3倍。

所述倒π型坝的下坝、上坝均为混凝土构件。

一种泵站前池倒π型坝流态改善方法，包括前池前部连接进水涵洞，前池后部设置进水池，其特征是：在前池内回流区后部设置倒π型坝，倒π型坝在垂直于水流方向的剖面类似倒立字母π的形状，倒π型坝距进水池的距离为前池长度的0.2-0.4倍；倒π型坝包括下坝和对称布置在下坝上的两个上坝；下坝对水流进行阻挡，形成壅水，少部分水流在倒π型坝的下坝前受阻形成较小的回流区,大部分水流则沿倒π型坝向上流动,此时水流面积减小,水流水体趋于收缩,压力减少,从而水流的流速急剧升高；上坝对来自坝前的水流进行阻挡和分流，促使水流发生横向的能量交换，降低前池中部水流流速，提高前池侧壁处水流流速，使得原本处于回流、滞流的前池侧壁处流速大于泥沙的不淤流速，泥沙被水流裹挟，随水流流出，减少回流区侧的泥沙淤积；经掺混水流，增强紊动能的扩散，水流的水体动量重新分配，在倒π型坝后的前池内获得较均匀的流速分布进入进水池，改善泵站进水条件；所述倒π型坝的下坝为长方体，长度与前池的宽度相等，宽度为前池池内水深的0.5倍，高度为前池池内水深的0.4倍；所述倒π型坝的上坝为长方体，长度为前池宽度的0.1倍，宽度为前池池内水深的0.5倍，高度为前池池内水深的0.4倍。

所述倒π型坝距进水池的距离为前池长度的0.3倍。

所述倒π型坝的下坝、上坝均为混凝土构件，采用预制的方式分开浇筑下坝、上坝，然后将下坝安装在前池底板上，再将两个上坝对称布置安装在下坝上部位置。

本发明结构简单、易于制造安装，方法先进、科学。倒π型坝的下坝前部（上游）水流由于受到阻挡,形成壅水,除部分水流在坝前受阻形成较小的回流区,主流则沿坝向上流动,由于过水面积减小,水体趋于收缩,压力减少,流速急剧升高。通过掺混水流，增强紊动能的扩散,使得水体动量重新分配，在坝后获得较均匀的流速分布。倒π型坝的上坝主要阻水分流，促使水流发生横向的能量交换，减少前池中部水流流速，提高侧壁处水流流速，使得原本处于回流、滞流的边壁处流速大于泥沙的不淤流速，使得泥沙被水流裹挟，随水流流出。

随着国家大中型泵站技术改造和南水北调东线工程的建设、实施，共计有上百座泵站的进水流态需要改善，因此本专利可应用和实施，对于前池中存在不良流态的泵站，有显著的流态改善效果。这将会产生较大的经济价值和社会效益。预计转让的方式为：1）设计院设计采用； 2）工程改造中实施。

附图说明

图1 倒π型坝布置图

图2 无措施泵站前池流态图

图3 倒π型坝流态改善后流态图