[發明專利]大型泵站通道式前池及設計方法

有效

• 申請號: 202010434542.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111576324B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 徐磊;陸林廣;陸偉剛;劉軍;施偉;王亦斌
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B3/04;E02B5/00;E03F5/22;G06F30/13;G06F30/28
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.大型泵站通道式前池，其特征是，在大型泵站進水側順水流方向依次布置引水渠道、過渡段、前池和進水流道；引水渠道的斷面形狀為倒梯形，前池斷面形狀為矩形，所述過渡段用于平順連接引水渠道和前池，過渡段為圓弧形或者扭曲面翼墻；

所述前池分為前池擴散段和前池調整段；前池擴散段位于過渡段之后，前池擴散段的平面和立面均呈直線擴散狀；前池調整段位于前池擴散段和進水流道之間，前池調整段的斷面形狀為矩形；

在大型泵站前池內設置n-1道過流通道隔墻，n為泵站的水泵機組的臺數，將具有開闊水面的前池分隔為n個過流通道，每個過流通道對應于1臺水泵機組，將過流通道依次編號為1、2、3、……、n；

過流通道的平面控制角θ_通平的最大值max{θ_通平i}小于16°，過流通道立面控制角θ_通立的最大值max{θ_通立i}小于14°，i＝1,2,3,…,n；

在前池進口布置清污機橋，清污機橋的橋墩與過流通道隔墻一一對齊，且清污機橋橋墩的高度高于過流通道隔墻0.25B_通進，B_通進為過流通道進口斷面的寬度；

所述前池過流通道的幾何參數如下：

(1)前池擴散段進口斷面寬度B_擴進與引水渠道底部寬度B_引底相等；前池擴散段出口斷面寬度B_擴出＝nB_流道+(n-1)B_隔墩，B_流道為進水流道進口斷面寬度，B_隔墩為隔墩厚度；

(2)過流通道隔墻前端為圓弧形，位于前池擴散段進口，過流通道隔墻尾端與進水流道進口的隔墩光滑平順連接；過流通道隔墻采用混凝土澆筑，過流通道隔墻底部與前池底板貼合連接，過流通道隔墻頂部與前池最高水位齊平；

(3)過流通道隔墻前端的厚度為B_墻前，過流通道隔墻的厚度從其前端至尾端逐漸變厚，過流通道隔墻尾端的厚度B_墻尾＝B_隔墩；過流通道進口斷面的寬度

(4)過流通道前池調整段的寬度B_前調與進水流道進口斷面的寬度B_流道相同，過流通道前池調整段的長度L_前調＝1.5B_通進；

(5)在過流通道隔墻上開壓力平衡孔，以平衡過流通道隔墻兩側的壓力；

(6)在前池邊墻與過流通道隔墻之間、相鄰過流通道隔墻之間設置不對稱腰形斷面橫梁。

2.大型泵站通道式前池設計方法，其特征是，按如下步驟進行設計：

(1)在大型泵站進水側順水流方向依次布置引水渠道、過渡段、前池和進水流道；引水渠道的斷面形狀為倒梯形，前池斷面形狀為矩形，所述過渡段用于平順連接引水渠道和前池，過渡段為圓弧形或者扭曲面翼墻；

(2)所述前池分為前池擴散段和前池調整段；前池擴散段位于過渡段之后，前池擴散段的平面和立面均呈直線擴散狀；前池調整段位于前池擴散段和進水流道之間，前池調整段的斷面形狀為矩形，立面和平面方向均不作擴散，用于將前池擴散段的水流調整順直進入進水流道；

(3)將大型泵站常規的具有開闊水面的前池分隔為n個過流通道，n為泵站的水泵機組的臺數，每個過流通道對應于1臺水泵機組，將過流通道依次編號為1、2、3、……、n；

(4)按如下步驟設計所述前池過流通道：

①計算前池擴散段進口斷面寬度B_擴進和出口斷面寬度B_擴出：前池擴散段進口斷面寬度B_擴進等于引水渠道底部寬度B_引底，前池擴散段出口斷面寬度B_擴出由水泵機組臺數n、進水流道進口斷面寬度B_流道和隔墩厚度B_隔墩確定，計算式為：

B_擴出＝nB_流道+(n-1)B_隔墩 (1)

②過流通道隔墻前端為圓弧形，位于前池擴散段進口，過流通道隔墻尾端與進水流道進口的隔墩光滑平順連接；過流通道隔墻采用混凝土澆筑，其底部與前池底板貼合連接，過流通道隔墻頂部略高于前池最高水位；

③過流通道隔墻前端的厚度為B_墻前，過流通道隔墻的厚度從其前端至尾端逐漸變厚，過流通道隔墻尾端的厚度B_墻尾＝B_隔墩；

根據水泵機組臺數n、前池擴散段進口斷面寬度B_擴進和過流通道隔墻前端厚度B_墻前確定過流通道進口斷面的寬度B_通進：

④計算過流通道前池調整段的寬度B_前調和長度L_前調：過流通道前池調整段的寬度B_前調與進水流道進口斷面的寬度B_流道相同，過流通道前池調整段的長度L_前調＝1.5B_通進；

⑤在過流通道隔墻上開壓力平衡孔，所述平衡孔的底部高程較前池最低水位低0.15B_通進，平衡孔斷面形狀為細長矩形，平衡孔的寬度B_孔＝0.05B_通進，平衡孔的高度H_孔＝0.4B_通進；平衡孔布置在前池擴散段的前半段，順水流方向均布4個；

⑥在前池邊墻與過流通道隔墻之間、相鄰過流通道隔墻之間設置橫梁，高度方向橫梁布置的間距小于1.5B_通進，長度方向橫梁布置的間距小于2B_通進；所述橫梁的跨度與所在位置過流通道的寬度相同，橫梁斷面的高度H_橫梁＝0.05B_通進、寬度B_橫梁＝0.15B_通進，橫梁斷面的形狀采用不對稱腰形，橫梁斷面頭部圓弧半徑R_橫頭＝0.025B_通進，橫梁斷面尾部圓弧半徑R_橫尾＝0.0125B_通進，橫梁斷面頭部圓弧圓心與橫梁斷面尾部圓弧圓心的距離L_圓心＝0.1125B_通進；

(5)逐一計算各過流通道平面控制角θ_通平i，i＝1,2,3,…,n，計算式為：

式中，YJ_i1、YJ_i2分別表示第i個過流通道進口斷面左側和右側距離前池平面中心線的距離，YC_i1、YC_i2分別表示第i個過流通道出口斷面左側和右側距離前池平面中心線的距離，i＝1,2,3,…,n；L_前擴為前池擴散段長度；

YJ_i1、YJ_i2的計算式分別為：

YC_i1、YC_i2的計算式分別為：

檢查過流通道平面控制角θ_通平是否滿足max{θ_通平i}＜16°的要求，若不滿足，則適當加大前池擴散段長度L_前擴，直至平面控制角θ_通平i滿足要求；

(6)逐一計算各過流通道立面控制角θ_通立i，i＝1,2,3,…,n，計算式如下：

式中，分別表示第i個過流通道擴散段進口斷面和出口斷面底高程，i＝1,2,3,…,n；

檢查過流通道立面控制角θ_通立是否滿足max{θ_通立i}＜14°的要求，若不滿足，則適當加大前池擴散段長度L_前擴，直至立面控制角θ_通立i滿足要求；

(7)將清污機橋布置在前池進口，清污機橋的橋墩與過流通道隔墻一一對齊，但清污機橋橋墩的高度高于過流通道隔墻0.25B_通進。