泵站前池不良流态的原因

作业七：1、泵站前池不良流态的原因答:前池水流流态的影响因素很多,包括进水方式、前池设计、运行工况、前池水位、流速等方面。前池的扩散角、底坡、形状尺寸等对流态影响很大。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。如果进水前池的形状、尺寸设计不合理,容易在池内形成不良流态,不仅造成前池内泥沙淤积,还会因为泵站进水水流紊乱、降低装置效率,引起机组和泵房振动,严重时甚至造成水泵启动困难。2、对整治前池不良流态的措施⑴导流墩。在前池中一般均设置八字形的导流墩,有利于调整水流的流向和流量分配,使水流平稳,水量分配均匀,可以有效地避免前池水流产生回流和漩涡等不良水力现象。加设导流墩,实际上减小了前池的扩散角,这样不仅可避免回流及偏流,而且减小了前池的有效过水断面面积,增大池中流速,防止泥沙沉积。导流墩向下游延伸的范围不能过短,应能抑制螺旋流和回流在墩后的扩展,但也不宜过长,避免墩后所形成的卡门尾涡发展到进水流道门口。⑵底坎和立柱。梯形底坎是正向进水前池中最常用的整流措施。设置底坎有两个作用:一是造成坎后立面旋滚,使其在坎后一定距离内与平面回流掺搓,相互产生复杂的作用,消除回流中的旋转动量,使坎后流态重新调整,水流到达进水流道门口时,基本上能获得比较均匀的流速分布;二是梯形底坎可以削弱引渠所携带的余能,因而增加了一定的水头损失是不可避免的,但机组从改善措施获得的装置效率的提高远超过了这一附加的水头损失。底坎消除回流的效果与坎高和水深的比值有关,合适的底坎可以控制横轴旋流的强度和范围,其原则就是坎后的横轴旋流既能破坏前池的回流,又不影响进水流道门前的流态。在前池中可以通过设置立柱使水流收缩而均匀地流向两侧再扩散到边壁,以防止脱流。立柱后加底坎可以使水流过坎后形成立面翻滚,进一步破坏边壁回流以及立柱后的卡门漩涡,形成紊流扩散状态,这样全部作用的结果,能使流速重新均匀分布,有效地改善了前池进水流态,因而也提高了水泵效率。试验研究发现,在低水位情况下,立柱和底坎对改善进水池流态、削弱吸水管的涡流强度有较好的效果。（3）压水板。压水板主要是通过导流、下压调流来实现改善前池流态的。前池设置压水板后,主流沿出流方向直接冲向压水板,在压水板导流作用下,水流向底层流动。另由于压水板的下压作用,水流向前池的两侧扩散。水流通过压水板后,底层水流继续向两侧扩散,较为均匀地流向水泵进水口,另一部分水流向上翻滚,形成紊流扩散状态,这样底层水流流速加大且较为均匀地流向水泵进水口,使水泵的性能提高,同时底层流速较大,能有效解决泥沙淤积问题。试验研究表明,压水板呈45倾角斜坡设置效果较好。（4）倒坡。在扩散型前池中建成倒坡池底,是改善池中水流扩散和减少泥沙淤积的有效办法。从水力学的角度看,倒坡池底减弱了水流在扩散型前池中因断面扩大造成流速减小、沿流程压力增大的趋势。水工模型试验表明,在前池深度逐渐减小的情况下,池中水流扩散得较好。（5）导流墙。在泵站侧向引水或部分机组运行的情况下,由于前池中水流的偏斜,引起不对称的扩散,在主流的两侧形成回流区,主流与回流交界处紊动交换剧烈。回流区内水流速较小,水深较大,因而在同一横断面上,水位较主流高。在这个水头差作用下,回流区的水流不断地挤入主流,使主流过水断面减小,流量更为集中,流速加大。如果主流两侧回流不对称,两侧挤压主流的作用点位置有偏差或挤压力不相等,就会使主流摆动或在力偶作用下产生漩涡,从而恶化前池的流态。在前池内设置纵向导流墙,可以避免水流在横向相互影响,有效地改善因主流偏斜而造成的水流紊乱现象。对于侧向进水,还有采用导流板、消涡栅、浅墩等措施,这些整流设施也可与泵站其它设施结合起来布置,比如导流墩与拦污栅墩结合。参考文献：[1]GB-T50265-97,泵站设计规范[S].[2]范淑琴,仲付维.抽水站整体模型试验研究[J].水利学报,1987,(11):45~50.[3]田家山.给、排水泵站进水流态紊乱的危害与对策[J].河海大学学报,1988,16(2):10~19[4]于永海,徐辉,程永光.泵站前池导流板整流措施数值模拟研究.水利水电技术,2006,37(12):41~43.[5]屈磊飞,陈松山,王林锁.泵站侧向进水三维流动数值模拟[J].水资源与水工程学报,2007,18(2):26~30.[6]严忠民,周春天,阎文立,等.平原闸站枢纽布置与整流措施研究[J].河海大学学报,2000,28(2):50~53.[7]周济人,刘超,汤方平,等.泵站复杂前池内的流态改善研究[J].江苏农学院学报,1998,19(4):93~96.[8]麦永华.整流墩在旗岭泵站进水前池流态改善中的应用[J].中国农村水利水电,2005,(10):85~86.[9]何耘,刘成.污水泵站前池设置压水板的改进措施研究[J].水泵技术,2000,(2):21~24.[10]汤方平,耿卫明,杨国平.进水池流态对泵站进口流场的影响[J].排灌机械,22(5):12~14.作业八：1、泵站进水池不良流态的形成原因答：通过分析研究,造成进水池内产生不良流态的主要因素有以下两方面:1）进水池扩散角偏大,底坎调整流态作用不明显。由于原设计方案采取的是对称布置的2根进水管重力式进水,从进水管进入进水池的水流主流居中,流速偏大,在进水池两侧池壁附近易产生回流等不良水力现象。原设计方案虽然考虑到进水池扩散角偏大,在进水池底部设置了底坎,水流在底坎的整流作用下,主流居中现象有所缓解,但由于坎前的部分水流沿底坎流向两侧后,在进水池边壁处形成强度较大的立面翻滚,在边机组侧形成流向中间机组的斜向流,造成了边机组进流量不足。因此,原设计方案的底坎对调整流态的作用并不明显。2）底坎坎顶偏高。水流由进水管进入进水池后,在底部斜坡的导流作用下,主流直冲向前,以较高流速与底坎碰撞,一部分水流翻越底坎在坎后形成强烈翻滚,另一部分水流受底坎阻挡,在底坎前沿着底坎向两侧流动,并在进水池侧壁处形成较强的立面翻滚,一方面造成了进水池配水的不均匀,另一方面也产生了较大的水力损失。2、进水流态改善的措施答：通过采取加设导流墩等措施调整进水池流态,使进水流态得到明显改善。针对泵站进水池结构和进水方式等进行分析,提出如下改善进水流态措施：①取消原设计方案在进水池设置的底坎;②在边机组进水流道前设置消涡装置;③在进水池扩散段设置八字形导流墩。参考文献：[1]刘竹溪,刘景植.水泵及水泵站[M].北京:中国水利水电出版社,2006.[2]徐韶华,张凤琴,华丽琴.改善泵站前池运行工况的措施[J].排灌机械,2006,24(1):11-13.[3]陈卫平.谏壁泵站改造进出水流道设计方案试验研究[J].排灌机械,2006,24(3):17-19.[4]陈松山,葛强,周正富,等.大型泵站双向进水流道三维湍流数值模拟[J].江苏大学学报:自然科学版,2005,26(2):102-105.[5]汤方平,耿卫明,杨国平.进水池流态对泵进口流场的影响[J].排灌机械,2004,22(5):12-14.[6]徐月江,冯建刚,陈毓陵.侧向进水多机组泵站进水流态改善措施研究[J].排灌机械,2004,22(4):5-8.[7]周龙才,刘士和,丘传忻.泵站正向进水前池流态的数值模拟[J].排灌机械,2004,22(1):23-27.[8]朱红耕.进水池对水泵进水条件影响的数值模拟和试验[J].农业机械学报，2005，36(6):57-60。[9]徐辉,段志强,于永海.泵站有压前池流态改善措施的研究[J].排灌机械,2003,21(4):13-16.[10]周济人,刘超,汤方平,等.泵站复杂进水池内的流态改善研究[J].江苏农学院学报,1998,19(4):93-96.