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1、中小型水泵站设计与施工 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2022/10/232主要内容主要内容一、水泵和水泵站的基本概念一、水泵和水泵站的基本概念二、泵站设计参数二、泵站设计参数三、泵房设计三、泵房设计四、泵站进水建筑物设计四、泵站进水建筑物设计五、泵站出水建筑物设计五、泵站出水建筑物设计六、泵站施工中需注意的几个问题六、泵站施工中需注意的几个问题2022/10/233一、水泵和水泵站的基本概念一、水泵和水泵站的基本概念水水泵泵是是一一种种抽抽水水机
2、机械械，通通过过水水泵泵的的作作用用，可可以以把把水水由由低低处处提提升升到到高高处处，或或者者增增加加水水的的压压力力，或或增增加加水水流流速速度度，或或克克服服沿沿程程阻阻力力损损失失和和局局部部损损失失，把把水水从从一一个地方输送到个地方。个地方输送到个地方。水泵是世界上除了电机之外应用最广泛的机械。水泵是世界上除了电机之外应用最广泛的机械。2022/10/234安安装装水水泵泵及及其其装装置置需需要要建建设设必必要要的的建建筑筑物物，这这个个建建筑筑物物就就称称为为水水泵泵站站。泵泵站站内内有有水水泵泵、动动力机和辅助设备。力机和辅助设备。水水泵泵及及水水泵泵站站习习惯惯上上又又称称为
3、为机机电电排排灌灌工工程程或或泵泵站站工工程程，主主要要研研究究水水泵泵的的理理论论、性性能能及及泵泵站工程的设计、运行和管理等。站工程的设计、运行和管理等。2022/10/235水泵和水泵站广泛应用在：水泵和水泵站广泛应用在：1.1.灌灌溉溉、排排水水和和排排涝涝，为为农农业业生生产产和和减减灾灾防防灾灾服服务；务；2.2.城城市市和和乡乡镇镇供供水水工工程程、排排水水工工程程以以及及工工业业供供水水工程；工程；3.3.洪涝水、雨水及污水、废水的排除或排放；洪涝水、雨水及污水、废水的排除或排放；4.4.环境保护、水质改善、跨流域调水工程。环境保护、水质改善、跨流域调水工程。2022/10/2
4、361、水泵的分类、水泵的分类水泵的种类很多，按照工作原理分，主要有叶片泵、容积泵和其他类型泵。叶片泵是利用叶轮的旋转把机械能转化为所输送的液体的能量的。按照叶轮及流体流动方式的不同，又可将泵分为离心泵、混流泵、轴流泵和螺旋泵，前三种泵是应用最为广泛的泵型。2022/10/2372、水泵的结构、水泵的结构（1）离心泵离心泵是依靠叶轮旋转时产生的离心力而工作的，其特点是扬程高，流量小。2022/10/238单级单吸离心泵单级单吸离心泵只有一个叶轮，一个进水口，具有结构简单，使用维护方便等优点，流量范围为6400m3/h，扬程范围为5125m。有IS型、IB型等型号。IS型离心泵IB型离心泵202
5、2/10/239单级双吸离心泵单级双吸离心泵是指只有一个叶轮，但从叶轮两边进水的离心式水泵，这种泵实际上相当于两个单吸泵的叶轮合装在同一根轴上工作，所以与单吸泵比较，流量更大。图1-24S型单级双吸离心泵2022/10/2310双吸离心泵一般做成水平中开式，打开泵盖，就能看到泵体内的全部零件。该泵具有运行平稳，结构简单，安全可靠，检修方便等优点，适用于要求较大流量的场合。2022/10/2311多级离心泵多级泵的转轮是由多个单级泵的转轮串联在一根轴上组成，每一个叶轮为一级。这类泵的结构特点是泵壳用垂直于泵轴的平面分开，分为前段（吸入段）、中段和后段（压出段）。然后将各段用穿杆固紧，使之联成一个
6、整体以承受高压。2022/10/2312（2）混流泵（MixedflowPump）混流泵又称斜流泵，根据出水室的不同，通常分为蜗壳式和导叶式两种。中小型、低比转速混流泵多为蜗壳式结构，高比转速的混流泵为导叶式结构。2022/10/2313蜗壳式混流泵2022/10/2314导叶式混流泵2022/10/2315（3）轴流泵轴流泵的外壳为圆筒形，包括进水喇叭管，导叶体和出水弯管等部件。轴流泵的安装方式有立式、卧式和斜式三种。按照其叶片的安装角度可否调节，又分为固定叶片式、半调节式和全调节式3种。2022/10/23162022/10/23172022/10/23182、水泵的主要构件、水泵的主要构
7、件（一）泵轴（二）叶轮（三）口环（四）轴封装置（五）轴承（六）压水室2022/10/23193、抽水装置、抽水装置抽水装置由水泵、动力机、传动机构、管道和各种附件组成。泵装置中除了泵机组及进、出水池等水工建筑物以外的部分，称为管道系统。它主要包括进、出水管路及其附件，如底阀、逆止阀、闸阀、蝶阀、弯管、渐缩管、渐扩管、拍门、快速闸门、真空破坏阀等。2022/10/23202022/10/23212022/10/23224 4、水泵的工作参数、水泵的工作参数水泵的工作参数包括泵的流量、扬程、转速、轴功率及效率、汽蚀余量（吸上真空高度）等。2022/10/23232022/10/23242022/1
8、0/23252022/10/2326二、泵站的设计参数二、泵站的设计参数泵泵站站的的设设计计应应严严格格按按照照国国家家标标准准泵泵站站设设计计规规范范进行。进行。1、排灌泵站的等级划分排灌泵站的等级划分我国将排灌泵站工程按装机流量或装机功率分为5级。对工业、城镇供水泵站等级的划分，应根据供水对象、供水规模和重要性确定。泵站等级决定了其主要建筑物、次要建筑物和临时性建筑物的级别。2022/10/2327（2）泵站的规划）泵站的规划灌溉泵站的规划主要包括以下内容：查勘灌区的地形、地质和水源条件及其他自然、社会经济条件，调查已有水利工程设施及其效益，了解能源、交通等情况。在此基础上，根据自然区划特
9、点并考虑行政区划进行灌水区的划分、选定站址、确定泵站建筑物和渠系的布置等。灌溉泵站设计流量应在满足一定的灌溉设计标准下，根据作物的灌溉制度、灌水模数、灌溉面积、渠系水利用系数及灌区内调蓄容积等综合分析计算确定。2022/10/2328排涝泵站的规划，主要是根据各地区的排水出路(承泄区)和地形条件，正确处理自排与提排、内排与外排、排田(抢排)与排湖(内河)的关系，以尽量减少排涝泵站的装机容量，降低工程投资。同时应尽可能兼顾灌溉的要求，提高泵站设备的利用率。排水区的划分要尽可能满足内内外外水水分分开开、高高低低水水分分开开，并充分利用自流排水并充分利用自流排水的条件。2022/10/23292、水
10、位组合与特征扬程、水位组合与特征扬程2022/10/23302022/10/23312022/10/2332（3）泵站枢纽布置泵站枢纽布置灌溉泵站枢纽2022/10/2333排涝泵站枢纽2022/10/2334排灌结合泵站枢纽2022/10/2335一站四闸布置形式一站四闸布置形式2022/10/2336双向泵站布置形式2022/10/2337水泵选型水泵选型水泵应满足下列要求：水泵应满足下列要求：（1）充分满足一定设计标准内供排水及灌溉要求；（2）水泵在运行中效率高；（3）水泵运行中安全，汽蚀性能良好；（4）节省机电设备及土建投资费用省；（5）运行、管理和维修方便。2022/10/2338水
11、泵选型中应注意的问题水泵选型中应注意的问题（1）台数（2）水泵安装形式（3）选用抗汽蚀性能好的水泵，可提高水泵安装高程，减少泵站开挖深度。（4）对各种因素综合比较和筛选2022/10/2339三、泵房设计三、泵房设计泵房是整个泵站工程的核心建筑物，主要泵房是整个泵站工程的核心建筑物，主要用途：（1）安装主机组、辅机设备、机电设备及部分管路 （2）为机组的安装、维修、运行与管理提供良好的工作环境。2022/10/2340泵房设计原则泵房设计原则：（1）设备布置、安装、运行及检修的要求；（2）满足结构布置及整体稳定要求，各构件具有足够的强度和刚度，安全可靠；（3）满足通风、采暖和采光要求，符合防潮
12、、防火、防噪声等技术规定；（4）泵房内外交通便利，便于管理；（5）注意建筑造型合理紧凑、实用美观与环境协调。2022/10/2341泵房的结构型式泵房的结构型式泵房按结构型式分类：泵房按结构型式分类：（1）永久性和临时性 （2）固定式和移动式移动式泵房：泵船、泵车；固定式泵房：分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房 和块基型泵房四类。其它分类方法其它分类方法(1)(1)地面式泵房、地下式泵房、半地下式泵房地面式泵房、地下式泵房、半地下式泵房 (2)(2)半移动半固定式塔吊旋转式半移动半固定式塔吊旋转式 2022/10/2342 传统的泵房分类方法传统的泵房分类方法移动式泵房：泵船、泵车；固定式泵房
13、：分基型泵房、干室型泵房、湿室型泵房和块基型泵房四类。新增加的泵房分类方法新增加的泵房分类方法 (a)(a)地面式泵房、地下式泵房、半地下式泵房地面式泵房、地下式泵房、半地下式泵房 (b)(b)半移动斗固定式塔吊旋转式半移动斗固定式塔吊旋转式 2022/10/2343影响泵房结构型式的主要因素：影响泵房结构型式的主要因素：（1 1）进、出水池水位的变化幅度；）进、出水池水位的变化幅度；（2 2）水泵机组的类型和结构形式；）水泵机组的类型和结构形式；（3 3）工程地质条件。）工程地质条件。(4)(4)与周边环境协调与周边环境协调44(一)分基型泵房1结构特点泵房基础与机组基础分开建筑，无水下结构
14、。2优点结构简单，施工方便，通风、采光、防潮条件好，检修方便。3型式（1）直立式挡土墙分基型泵房2022/10/23454适用场合（1）水源水位变幅小，保证机组不被淹没。（2）卧式机组。（3）水源侧岸坡稳定，地质条件好，渗透性好。特殊措施：若进口出现高水位时难以满足，可在引渠上设防洪闸，但其缺点是会造成人为的扬程损失。注意事项：防止机组基础与泵房基础不均匀沉陷、洪水 对地基的影响与地基渗水。2022/10/23462022/10/2347（2）斜坡式挡土墙分基型泵房2022/10/2348(二二)干室型泵房干室型泵房1结构特点四周墙壁（挡水墙、挡土墙）与底板连成一不透水的整体（干室），室内安装
15、动力机及其它设备。2特点一般是卧式机组，但也有立式安装，平面形状一般为矩形，机房内布置整齐，安装、运行、检修，采光条件均较好。3.注意防渗透问题2022/10/2349另外还有圆筒形干室和潜没式干室型泵房等形式另外还有圆筒形干室和潜没式干室型泵房等形式2022/10/2350(三三)湿室型泵房湿室型泵房1结构特点泵房下部有一个与前池相通并充满水的湿室。（1）湿室进水；（2）湿室内的水重平衡部分浮托力，增加泵房的稳定性。湿室型泵房一般分两层：上层安装动力机和配电设备，下层安装水泵。2适用场合安装中小型立式轴流泵、导叶式混流泵的低扬程泵站。2022/10/23513.结构形式湿室型泵房的水下结构有
16、多种不同型式，最为常见的有墩墙式，此外还有排架式、圆筒式及开敞出流式等。2022/10/2352墩墙湿室型泵房的特点墩墙湿室型泵房的特点墩墙式泵房的水下结构由站墩和挡土墙围成，其四周除进水侧外，其他三面都有挡土墙，进水条件较好，各台机组可以单独检修，互不干扰。缺缺点点：自重较大，后墙外的填土又产生较大的侧向土压力，因此，地基应力较大，要求地基有较高的承载力。2022/10/2353（2）排架式湿室型泵房）排架式湿室型泵房2022/10/23542022/10/2355（3）园筒湿室型泵）园筒湿室型泵2022/10/2356（4）圬工湿室型泵房）圬工湿室型泵房2022/10/2357(四四)块基
17、型泵房块基型泵房1结构特点(1)水泵的进水流道与泵房底板用钢筋混凝土浇筑在一起，构成整个泵房的基础，呈块状基础结构;(2)刚度大，抗震性能好;（3）适用于大中型立式机组、卧式机组、斜式机组、贯流式机组2022/10/23582022/10/23592022/10/23602022/10/2361主机型式对泵房型式的影响：主机型式对泵房型式的影响：（1）立式机组泵房占地面积小，电机位置高，但泵房高度大，水泵叶轮在水面以下，起动方便。（2）卧式机组适宜布置间接传动装置，泵房高度低，安装检修方便，结构简单，适宜于低扬程站。（3）斜式机组进出水流道弯曲小，流态好，有利于提高机组运行效率，适用于低扬程站
18、。（4）贯流泵 土建省，进出水条件最好，但安装检修不便。2022/10/23622022/10/23632022/10/23642022/10/23652022/10/2366创新与发明创新与发明2022/10/23672022/10/23682022/10/2369泵房内部布置和尺寸确定泵房内部布置和尺寸确定确定泵房型式后，需对泵房内主机组、电气设备，辅助设备、管道、检修间、门窗及过道等进行合理布置。布布置置原原则则：在满足机组安装、检修、运行要求及泵房结构布置要求的前提下，应力求紧凑、整齐、美观，节省工程量。2022/10/2370（一）卧式机组泵房布置与尺寸确定（一）卧式机组泵房布置与尺
19、寸确定泵房内部布置泵房内部布置1、主机组布置、主机组布置按水泵的类型及机组台数，大中型泵站主机组在机房内一般有一列式和双列式两种布置型式。2022/10/23712022/10/23722022/10/23732 2、配电设备布置、配电设备布置配电设备布置有集中布置和分散布置两种。分散布置即是将配电柜布置在两台电动机中间靠墙的空地上，这时机房无须加宽。集中布置根据其在机房中的位置，又分为两种型式，即一端式布置和一侧式布置。2022/10/23742022/10/23752022/10/2376配电柜分高压、低压两种，又分单面维护和双面维护，应保证有必要的操作、维修空间。若为双面维护，一般情况下
20、柜后0.8m，柜前1.52m。为保持配电间干燥，配电间的地板应略高出机房地面。配电间一般都应单设一个外开的便门，以防事故之用。干室型泵房配电间地坪高程应高于挡水墙外的最高水位，以防受潮。2022/10/23773 3、检修间布置、检修间布置对于大中型泵站检修间一般设在泵房靠近大门的一端，其平面尺寸要求能够放下泵房内部的最大设备或最大部件，并便于拆卸，同时还要留有空地存放工具等杂物。检修间大门尺寸的确定应保证最大设备能顺利运进或运出。对于不专设吊车的泵站，如机组容量较小或机组间距较大时，可原地进行检修而不必单设检修间。2022/10/23782022/10/23794 4、交通道布置、交通道布置
21、泵房内的交通道是沿泵房长度方向布置的主要通道，便于值班人员巡视、阀门启闭及物件搬运。单列式多布置在出水侧；双列式布置两列之间。大中型泵站交通道宽度应不小于l.5m。2022/10/23802022/10/23812022/10/23822022/10/23832022/10/23845 5、充水系统布置、充水系统布置卧式机组的水泵中心线多数高于进水池水面，需要抽真空充水启动。水泵的充水系统包括充水设备(真空泵机组)及抽气干、支管。其布置以不影响主机组检修、不增加机房面积、便于工作人员操作为原则。2022/10/2385 充水设备一般布置在主机组之间靠进水侧的空地上，抽气干管可与充水设备同侧，在
22、高程上可沿机组基础的地面铺设，也可以支承在高于地面2m以上的空间，然后再用抽气支管与每台水泵相联。2022/10/2386 6 6、排水系统布置、排水系统布置 排水系统用以排除水泵水封废水及管阀漏水等。底板或泵房地面应向下游有一定倾斜，机房内设排水干、支沟。2022/10/2387 支沟一般沿机组基础布置，但应与电缆沟分开以免电缆受潮，废水沿支沟汇集到干沟中，然后可以穿出墙外自流排出，或汇集至泵房端部的集水井中由排水泵抽排至进水池。通常前者适用于分基型泵房，后者适用于干室型泵房。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。2022/10/23887.7.通风布置通风
23、布置由于电动机、电气设备的运行以及阳光辐射会散发出大量的热量，尤其是夏日排灌季节，可能造成很高的室内温度，这不仅影响工作人员的身体健康，也会加剧电机绝缘老化，降低电动机效率。实测资料表明，当电动机周围温度达到50时，则效率要降低25%2022/10/2389 分基型泵站的泵房的通风,主要是通过合理布置门窗,实现风压或热压自然通风，干室型泵房有时需采用机械强迫通风。大型泵站设置风道，把电机的热量和噪音排出泵房。2022/10/2390(二二)泵房尺寸确定泵房尺寸确定 1、机房跨度机房跨度应根据泵体的大小、进出水管道及其阀件的长度、安装检修及操作管理所必需的空间确定，并考虑进出水侧所布置的走道宽度
24、要求，其跨度也应与定型的屋架跨度或吊车跨度相适应。2022/10/23912022/10/23922 2、机房长度、机房长度 机房长度主要根据机组及机组基础的长度，以及机组间的间距决定。2022/10/23932022/10/2394 3、机房高度 机房高度指机房地面与屋面大梁下缘之间的距离。（1）小型泵站一般不设吊车：H3.5m（2）设吊车时：保证从汽车上吊下最大部件；满足安装检修要求。2022/10/2395二、立式机组泵房布置与尺寸确定二、立式机组泵房布置与尺寸确定(一)中小型立式机组泵房内部布置与尺寸中小型立式机组多采用湿室型泵房，布置较为简单，主机组一般为一列式布置，机组间距主要取决
25、于下层进水池的进水要求。2022/10/2396根据湿室型泵房的特点，机房以下的设备须垂直吊运，因此，机房楼板上须注意开设吊物孔或做活动楼板。2022/10/2397机组一列式布置时机房宽度的确定与分基型泵房要求类似。对于墩墙式泵房，往往在隔墩上留有检修门槽，为起吊闸门，上部须设临时便桥，为此，机房宽度加上必要的便桥宽度应与进水池长度对应。2022/10/2398泵房各部高程的计算泵房各部高程的计算1.1.叶轮中心高程叶轮中心高程轮轮该高程是泵房剖面设计中首先需要确定的高程，由水泵的汽蚀性能和最低运行水位确定。轮=低-h32022/10/23992.2.水泵吸水喇叭管管口高程水泵吸水喇叭管管口
26、高程进进进取决于进口最低运行水位低及水泵尺寸：进=低-h2-h32022/10/231003.3.底板高程底板高程底底吸水管口高程确定后，底板的高程决定于管口悬空高度h1：底=进-h12022/10/231014.4.电机层楼板高程电机层楼板高程机机电机层楼板高程一般按进口最高水位高加上安全超高确定，同时与中间轴的长度及地面高程相适应：机=高+2022/10/23102屋面大梁的下缘至机房楼板的垂直距离即为机房的高度，其高度应满足起吊最长部件的要求：电动机转子抽芯和水泵的抽轴。5.机房屋面大梁下缘高程梁2022/10/23103（三）（三）泵房整体稳定分析泵房整体稳定分析初步拟定泵房尺寸后，必
27、须进行整体稳定计算，要求泵房整体在外力和内部荷载的共同作用下，不发生倾覆、滑动或浮起等破坏，满足地基稳定要求。否则，必须根据计算结果对泵房布置和尺寸进行修改。2022/10/23104泵泵房房稳稳定定分分析析和和一一般般的的水水工工建建筑筑物物相相同同，包包括括:抗抗倾倾、抗抗滑滑、抗抗浮浮和和地地基基稳稳定定校校核核，还还有有地地下下轮轮廓廓线线（防防渗渗）的的设设计计计计算等内容。算等内容。2022/10/23105四、泵站进水建筑物设计四、泵站进水建筑物设计泵泵站站进进水水建建筑筑物物主主要包括进水涵闸、引渠、前池和进水池等。进水建筑物合理的水力设计可以为水泵提供良好的进水条件，对改善水
28、泵装置的能量性能和汽蚀性能都有很大影响。2022/10/23106为保证泵站的安全经济运行，泵站进水建筑物除需满足一般水工设计的要求及尽可能节省土建投资外，还应满足保证进水能力、水流平顺稳定、水力损失小、避免回流及旋涡等水力设计的要求。在泵站枢纽布置及站址选择时，应充分考虑到进水建筑物水力设计方面的要求。2022/10/23107（一）引水渠（一）引水渠泵站引渠是连通水源（或排水区）与泵房的明渠。1、使泵房尽可能接近灌区（或容泄区），以减小输水渠道的长度；2、为保证水流平顺地进入前池创造必要的条件；3、避免泵房与水源直接接触，简化泵房结构，便于施工；4、对于从多泥沙的水源中取水的泵站，还可为沉
29、沙提供条件。2022/10/23108引渠路线的确定引渠路线的选择应根据选定的取水口及泵房位置，结合地形地质条件、施工条件及挖填方平衡等多方面的因素，经技术经济比较后确定。2022/10/23109泵泵站站引引渠渠的的水水力力设设计计和和结结构构形形式式应应根根据据地地形形、地地质质、水水力力、输输沙沙能能力力和和工工程程量量等等条条件件计计算算确确定定，并并应应满足引水流量、行水安全及渠道不冲不淤等要求。满足引水流量、行水安全及渠道不冲不淤等要求。2022/10/23110(二二)前前池池1、前池的作用与类型、前池的作用与类型在多机组的情况下，泵站进水池的宽度比引渠底宽大，因此，需在引引渠渠
30、和和进进水水池池之之间间设设置置一一联联接接段段，这就是前池。2022/10/23111前池的作用前池的作用保保证证水水流流在在从从引引渠渠流流向向进进水水池池的的过过程程中中能能够够平平顺顺地地扩扩散散，为为进进水水池池提提供供良好的流态。良好的流态。前池的分类前池的分类正正向向进进水水前前池池和和侧侧向向进进水前池水前池2022/10/23112 正向进水前池的水流与进水池水流的方向一致，水流逐步扩散、流态平顺且形式简单、施工方便，应优先采用。侧向进水前池的水流与进水池水流方向正交或斜交，易形成回流或漩涡，流态分布不均匀，应尽量避免采用，仅在地形条件比较狭窄、正向进水难以布置的情况下才考虑
31、采用。2022/10/231132 2、前池的水力设计要求、前池的水力设计要求(1)(1)保保证证水水流流顺顺畅畅、扩扩散散平平缓缓，无无脱脱壁壁、回回流流或或旋涡现象旋涡现象 (2)(2)尽可能节省土建投资。尽可能节省土建投资。2022/10/231143 3、前池内的不良流态的危害、前池内的不良流态的危害将严重影响进水池内的流态，导致水泵能量性能和汽蚀性能下降，甚至引起水泵的汽蚀和振动，同时回流还会引起前池内的局部淤积，而泥沙淤积又会进一步加剧不良流态的发展。2022/10/231154、前池尺寸的确定、前池尺寸的确定(1)前池扩散角 前池扩散角是影响前池流态及其尺寸大小的主要因素。根据实
32、际工程经验，前池扩散角的取值一般为=20 40。2022/10/23116水流在渐变段扩散流动时具有一种自然现象，即：在流速v、水深h为某一定值时，若/2大于某一临界值，则水流会因惯性而发生脱壁现象，此临界值称为天然扩散角天然扩散角，又称临界扩散角，又称临界扩散角，临=20 。根据实际工程经验，前池扩散角的取值一般为=20 40。Fr大，取值靠下限；Fr小，取值靠上限。2022/10/23117(2)前池池长前池池长前池池长可由引渠末端底宽b、进水池总宽B及选定的前池扩散角计算：2022/10/23118(3)池底纵向坡度由于水泵淹没深度的要求，进水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程，因此
33、，还需将前池池底做成斜坡，使其在立面方向上起联接作用。2022/10/23119底坡i一般不陡于1:4。2022/10/23120前池边坡与铅垂线夹角的正切称为边坡系数m。m值值的的选选用用关关系系到到渠渠坡坡的的稳稳定定，主主要要根根据据土土质质条条件件及及挖挖填填方方的深度确定的深度确定。4前池边坡系数前池边坡系数m与翼墙形式与翼墙形式2022/10/23121前前池池翼翼墙墙有有直直立立式式、倾倾斜式及圆弧式等。斜式及圆弧式等。翼翼墙墙的的形形式式对对前前池池流流态态也有一定影响也有一定影响。与进水池中心线成45夹角的直立式翼墙可获得良好的流态，并且直立式翼墙也便于施工，因而得到广泛的应
34、用。2022/10/231225、侧向进水的前池、侧向进水的前池侧向进水前池内水流很容易产生回流及旋涡，通常均侧向进水前池内水流很容易产生回流及旋涡，通常均需采取适当的整流措施，以改善流态。侧向进水的前池宜需采取适当的整流措施，以改善流态。侧向进水的前池宜设分水导流设施，并应通过水工模型试验进行验证设分水导流设施，并应通过水工模型试验进行验证。2022/10/231236、前池流态的改善、前池流态的改善采取设置导流墩及底坎、立柱等措施可以明显改善前池内的不良流态。2022/10/23124侧向进水的前池一般均需采取适当的整流措施。2022/10/23125（三）（三）进进水水池池1、进水池的作
35、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。2022/10/23126进水池的主要作用：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。2022/10/23127进水池的水力设计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
36、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。2022/10/231282、进水池的后壁形式及主要几何参数、进水池的后壁形式及主要几何参数（1）应用较多的应用较多的后壁形式后壁形式2022/10/23129（2 2）矩形进水池的主要几何参数）矩形进水池的主要几何参数包包括括：进进水水池池宽宽度度B B、喇喇叭叭管管悬悬空空高高度度Z、后后壁壁距距X、池长池长L及及淹没深度淹没深度Hs。目目前前大大都都以以喇喇叭叭管管进进口口的的直直径径D为为基基本本参参数数表表示示进水池的各几何参数。进水池的各几何参数。2022/10/231303、进水池流态分析 水流从四面汇集进入喇叭管，是进
37、水池流动的基本特征。水流从四面汇集进入喇叭管，是进水池流动的基本特征。在水泵运行时，一部分水流从正面进入喇叭管，一部分水流从两侧进入，还有一部分则绕过两侧，从后面进入喇叭管。进水池各几何尺寸与基本流动特征的辩证关系。2022/10/23131进水池中的旋涡进水池中的旋涡在进水池设计不当或水泵吸水管淹没深度不够的情况下，进水池可能产生旋涡。从旋涡发生的位置加以区分，可将旋涡分为附底涡、附壁涡和水面涡三种类型。2022/10/23132水面涡根据吸气情况，又分为4种型式2022/10/23133进水池防涡措施进水池防涡措施可以采取在进水池内设置隔板、导流锥等措施，防止旋涡的发生。2022/10/2
38、31344、进水池尺寸的确定、进水池尺寸的确定进水池几何尺寸的确定目前大都依赖于试验结果，由于试验条件的差异，所得试验数据常常并不一致。随着计算流体动力学的迅速发展，已开始采用数值计算的方法研究解决进水池的水力设计问题。2022/10/23135（1）进水池宽度的确定）进水池宽度的确定进水池宽度过大或过小，会对流态和土建投资产生什么影响？2022/10/23136根据试验和使用情况，B=D偏大，故实际应用的池宽B总是取BD。2022/10/23137日本有关标准（JSME）规定池宽B（22.5）D；英国流体力学协会推荐池宽B（23）D；美国有关资料推荐池宽B2D。我国泵站设计规范泵站设计规范推
39、荐池宽推荐池宽B3D。池宽的确定，除需考虑水力条件外，还要考虑机组安装、维修的要求，一般要求B2D。在一池多泵的情况下，为减少水泵之间的相互影响，相邻两台水泵之间的距离可适当加大，取34D。2022/10/23138（2）悬空高度的确定）悬空高度的确定悬空高指吸水喇叭管进口至进水池底部的距离，其取值对喇叭管附近流态和土建投资的影响都非常显著。2022/10/23139规范推荐Z为0.60.8D。综合考虑各方面的因素，建建议议悬悬空空高高Z为为0.50.7D，较较小小的的喇喇叭叭管管进进口口直直径径取取大大值值，较较大大的的喇喇叭叭管管进进口口直直径径取小值。取小值。2022/10/23140（
40、3）后壁距的确定）后壁距的确定 后壁距指吸水管中心至进水池后壁的距离。过小的后壁距必将导致不均匀的流态和较大的喇叭管进水损失。过大的后壁距不仅是不必要的，而且还增加了水流在后壁空间的自由度，从而加大了吸气旋涡产生的可能。2022/10/23141规范推荐后壁距X为0.81.0D，同时满足喇叭管安装的要求。2022/10/23142（4）进水池长度）进水池长度 进水池长度指从进水池进口至吸水管中心的距离。2022/10/23143进水池应有足够的长度进水池应有足够的长度，满足以下几方面的要求：（1）对从前池进入的水流进行整流；（2）保证水泵起动时进水池水位；(3）水工布置方面的要求；(4）水工稳
41、定计算的要求。2022/10/23144一般根据秒换水系数确定进水池长度。秒换水系数的含义是进水池内水体的体积与水泵流量Q之比：规范推荐池长大于4D，进水池的水下容积按共用该进水池水泵的3050倍设计流量确定。2022/10/23145（5）淹没深度的确定）淹没深度的确定进进水水池池内内流流动动比比较较复复杂杂，进进水水池池各各部部分分尺尺寸寸之之间间是是相相互互影影响响、相互制相互制约约的。的。临临界界淹淹深深的的确确定定与与多多种种因因素素有有关关，进进水水池池的的宽宽度度及及后后壁壁距距也也在在不不同同程程度度上上影影响响着着临临界界淹淹没没深深度。度。后壁距对临界淹深的影响2022/1
42、0/23146进进水池内的水位是影响水面水池内的水位是影响水面涡涡形成的最主要的因素。形成的最主要的因素。147临界淹没深度还与喇叭管的安装方式有关，根据试验结果，水平安装的喇叭管所需的淹没深度最大。图10-21给出了进水喇叭管垂直、倾斜和水平3种安装方式下，淹没深度Hs所表示的意义。规范规范推荐推荐:1）喇叭管垂直布置时，Hs（1.01.25）D；2）喇叭管倾斜布置时，Hs（1.51.8）D；3）喇叭管水平布置时，Hs（1.82.0）D。2022/10/23148对立式轴流灌溉泵站，因其常在低水位下运行，Hs可取大值；对立式轴流排涝泵站，因其常在进水位较高的情况下运行，Hs可取小值。为保证不
43、发生汽蚀，任何情况下，Hs不得小于0.5。2022/10/23149（6）进水池平面形状对流态的影响）进水池平面形状对流态的影响矩形进水池结构简单、施工方便，在中小型泵站得到广泛应用。2022/10/23150对矩形、平面对称涡壳形和半圆形进水池的水泵装置效率进行比较试验，在其他条件基本相同的情况下，矩形进水池=59.5%,半圆形进水池=60.5%，平面对称涡壳形进水池效率=61.5%。对几种边壁形状的进水池水力损失系数进行了比较：矩形进水池0.259，半圆形进水池0.273，平面对称涡壳形进水池0.250。2022/10/23151试验结果表明，平面对称涡壳形进水池的水力损失系数最小，水泵装
44、置效率最高,进水条件最好，施工也不很复杂，应优先考虑采用。2022/10/23152五、泵站出水建筑物设计五、泵站出水建筑物设计泵泵站站出出水水建建筑筑物物主主要要包包括括出出水水池池（或或压压力力水水箱箱）、出水流（管）道、输水渠道及断流设施等。出水流（管）道、输水渠道及断流设施等。泵泵站站出出水水建建筑筑物物的的合合理理设设计计不不仅仅可可以以获获得得良良好好的的出出水水流流态态，最最大大限限度度地地回回收收水水泵泵出出口口的的水水流流动动能能，减减少少对对输输水水渠渠道道或或容容泄泄区区的的冲冲刷刷，而而且且在在很很大大程程度度上上影影响到泵站建筑物的安全和泵站的投资。响到泵站建筑物的安
45、全和泵站的投资。2022/10/23153（一）（一）出出水水池池1、出水池的作用与设计要求、出水池的作用与设计要求出水池是联接压力管道和出水池是联接压力管道和灌溉干渠或排涝干渠（或容泄灌溉干渠或排涝干渠（或容泄区）的衔接建筑物。区）的衔接建筑物。出水池的位置应结合站址、管线及输水渠道的位置进行选择。2022/10/23154（1）出水池的作用1）汇集出水管道来流，有时也起分流作用，向连接于出水池的几条干渠分流；2）消能稳流、扩散出水管水流，将水流平顺地引入干渠，以免造成渠道冲刷；3）便于设置防止倒流的设施（如拍门、溢流堰、快速闸门等）；4）便于设置和检修断流设施。2022/10/23155（
46、2 2）出水池的设计要求）出水池的设计要求1）出水池的稳定计算最为重要；2）确保池中水流顺畅、稳定，水力损失小，流速不超过2 m/s，在水流汇集过程中不发生剧烈碰撞及水面壅高现象，满足防冲稳流的要求。为防渠道冲刷，干渠进口应有一定的护砌长度；3）便于施工和运行管理；4）力求节省土建投资。2022/10/231562、出水池的类型1 1）按按水水流流方方向向的的不不同同,可可分分为为正正向向出出水水池池、侧侧向向出出水池和多向分流式出水池三种类型。水池和多向分流式出水池三种类型。2022/10/231572 2）按按出出水水池池与与泵泵房房的的关关系系，可可分分为为分分建建式式和和合合建式两种建
47、式两种。分分建建式式出出水水池池适用于高扬程泵站，合合建建式式出出水水池池将出水池与泵房建成一个整体，多用于低扬程泵站。2022/10/23158 3)3)按按断断流流方方式式的的不不同同，可可分分为为拍拍门门式式、闸闸门门式式、虹吸管式、溢流堰式、自由出流式等。虹吸管式、溢流堰式、自由出流式等。4)4)按按是是否否有有自自由由水水面面，又又可可分分为为开开敞敞式式出出水水池池和和压压力力水水箱箱两两种种类类型型，前者即通常简称的出水池，池内具有自由水面；后者则为封闭的有压管道。2022/10/231593、出水池流态分析、出水池流态分析 在正向出水池内，水流从出水管进入出水池后在立面方向和平
48、面方向同时扩散，呈三维扩散状态。由于扩散较快，在立面方向，在主流上部形成旋滚区，下面也有小一点的旋滚；在平面方向，则在出水管的两侧形成回流区。2022/10/23160 在侧向出水池内，由于是侧向出流，受到正面壁面的阻挡而形成反向回流，出流不畅，致使水面壅高，水力损失增加。壁面距管口愈近，出水流态所受影响愈大。2022/10/23161 在安装多根出水管的出水池内，水流更为紊乱，通过设置隔墩可以显著改善流态。2022/10/231624、淹没出流正向出水池淹没出流正向出水池尺寸的确定尺寸的确定（1）出水管出口直径合理地确定出水管出口直径，一般按出水管管口的流速在（1.52.5）m/s范围内选取
49、。2022/10/23163（2）淹深）淹深h淹淹出水管口留有一定淹深，不使出水管水流冲出水面增加水力损失和水面旋滚。2022/10/23164（3）池底至管口下缘距离为便于出水管道及拍门的安装，也为了避免泥沙或杂物堵塞管口，出水管管口与出水池池底应留有一定的空间，一般取为0.20.3m。2022/10/23165（4）出水池墙顶高程和池底高程）出水池墙顶高程和池底高程1）出水池池顶高程2022/10/231662）出水池池底高程2022/10/23167（5）出水池宽度）出水池宽度出水池宽度可按下式计算：式中：n出水管数目；隔墩厚度，m；D0出水管出口直径，m；a出 水 管 边 缘 至 池
50、壁 或 隔 墩 的 距 离，一 般 取a=(0.51.0)D0。2022/10/23168（6）出水池长度）出水池长度水面旋滚法水面旋滚法的目的是：使出水池长度等于旋滚长度，从而把旋滚限制在出水池以内。2022/10/23169淹没射流法淹没射流法假定出水管管口出流符合半无限空间射流规律，认为水流在池中沿射流方向逐渐扩散，扩散过程中断面平均流速逐渐减小，当断面平均流速等于渠首平均流速时，其扩散长度即为出水池长度。2022/10/23170（7）干渠护砌长度2022/10/23171（8）出水池与干渠的渐变段）出水池与干渠的渐变段出水池通常比输水干渠渠底宽，因此，需在两者之间设置一衔接段以实现平