适用于山丘区高水位变化多泥沙河流的可淹没式提水泵站的制作方法

本发明属于水利工程设施技术领域，具体涉及一种适用于山丘区高水位变化多泥沙河流的可淹没式提水泵站。

背景技术：

在水利工程领域中，通常需要对低处的水源(如江河)进行提水作业，以便将水送往高处而满足农业灌溉、城镇供水或者其它用水的需求，此时往往会修建提水泵站。而对于西南山丘区的河流，其存在河流水位丰枯季节变化大，泥沙含量较高的特点，如四川省的渠江，其水位丰枯水期水位变幅接近30米，而浊度可达5000～10000NTU，甚至更高。在此类河流上进行取水时，传统的提水泵站由于采用不可淹没式设计，因此多是设置在河流岸边的较高位置，其往往需要采用长达数十米的取水管，并设置总高度近40米的提水泵站，在泵站维修平台和岸边设置较长的交通桥，工程投资巨大；并且因此类河流浊度较大、泥沙含量高，容易在泵房内造成泥沙淤积或损坏提水泵等设施而造成泵站无法运行。该类提水泵站对河流地质条件要求较高，施工难度较大，不仅造价高昂，而且运行维护和检修不方便，同时泥沙容易在吸水池淤积，并且还对河流行洪造成影响。

随着现代科技的飞速发展，人们对提水设施的便捷性和实用性提出了更高的要求，传统的不可淹没式提水泵站已经无法满足当今社会发展的需求，特别是在我国广大的西南山丘区，一旦遇到发生洪水，将无法满足工农业生产的需求，给工农业生产带来重大经济损失。因此，急需开发出一种新型的提水泵站，能够适用于西南山丘区典型的高水位变化且多泥沙河流的提水作业。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种适用于山丘区高水位变化且多泥沙河流的可淹没式提水泵站，解决传统提水泵站不可淹没的缺点，适用于西南山丘区河水浊度高且泥沙含量大的恶劣河流环境，不会造成提水泵损坏或泵房淤积而使提水泵站无法运行，能够在洪水发作时顺利进行提水作业，满足工农业生产需求；且无需修建较高的泵站设施，泵房设置较低，日常运行维护方便，大大减少了施工难度和工程投资。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于山丘区高水位变化多泥沙河流的可淹没式提水泵站，包括泵房，所述泵房的一个侧面设置进水格栅，所述进水格栅的网格开口方向与水流流向相切；所述泵房内沿水流切线方向依次设置进水泥沙缓冲区和泥沙沉积及水泵吸水区，所述泥沙沉积及水泵吸水区的底部高度低于进水泥沙缓冲区的底部高度；所述泥沙沉积及水泵吸水区内沿平行于水流流向方向间隔设置多个泵坑，所述多个泵坑内均安装潜污泵；所述潜污泵的出水管上均安装泥沙反清洗管，所述泥沙反清洗管的进水端与出水管相连，泥沙反清洗管的出水端伸入泵坑内；在泥沙反清洗管的出水端上设置U形或环形的反清洗管头，所述反清洗管头环绕潜污泵并沿泵坑壁布置，所述反清洗管头上沿着U形或环形管体方向分别设置多个开孔，所述开孔的孔径大小为20～30mm，各开孔的中心距为20～30cm。

本发明的可淹没式提水泵站针对西南山丘区易发生洪水且河流洪峰水位大、洪峰历时短(一般3～7天)的特点，在泵房内部设置进水泥沙缓冲区和泥沙沉积及水泵吸水区，一定程度上避免了洪水发作时携带的大量泥沙直接堆积在潜污泵周围，减少造成泵房内泥沙淤积或损坏潜污泵等现象发生，避免了洪水发作时造成提水作业停止运转，该结构的设计在保证潜污泵的正常运行上是十分必要的。

本发明还针对西南山丘区河流浊度较大、泥沙含量高的显著特点，进一步在水泵出水管上安装了泥沙反清洗管，并在泥沙反清洗管的出水端上设置U形或环形的反清洗管头，反清洗管头环绕潜污泵并沿泵坑壁布置，反清洗管可在提水作业时直接利用出水管内的水实现对泵坑内泥沙的冲洗，避免泥沙的淤积而无法排出；而U形或环形的反清洗管头环绕潜污泵并沿泵坑壁布置，通过反清洗管头上的开孔结构设计，能够充分实现对泵坑内堆积的泥沙进行冲击和搅动，从而方便将泵坑内的泥沙再次通过潜污泵排出带走，大大减少了潜污泵被损坏的机率，完全避免了泵站内发生的泥沙淤积现象，保证了提水泵站的顺利运转，很好地满足了洪水期时工农业的用水生产需求。

本发明在泵房侧面还设置有与水流流向相切的进水格栅，可以进一步减少洪水发作时进入泵站内的泥沙量，其余泥沙可顺着水流方向流走。本发明可将泵站设置在河流常水位附近，而无需设置长达数十米的取水管，且提水泵站的整体高度得到大幅度减少，提水泵站被洪水淹没时依然能够保持正常运转，水泵的检修可在河流常水位时进行，施工难度得以降低，施工成本大幅度减少，且维护和检修更方便。

本发明通过进水格栅、进水泥沙缓冲区和泥沙沉积及水泵吸水区、泥沙反清洗管和反清洗管头的共同作用，很好地实现了泵房内泥沙的冲洗和排出工作，使得泵房内无泥沙淤积，不会发生潜水泵损坏现象，可在遇洪水期时正常进行提水作业。

进一步的，所述泥沙沉积及水泵吸水区内还设置导流墙，多个泵坑之间通过导流墙隔开，所述导流墙的高度(离地高度)为0.5～0.8m。导流墙起到隔开泵坑进行导流的作用，洪水中的泥沙可沿着导流墙在泵坑内沉积，并通过泥沙反清洗管进行冲洗而带走，不会造成泥沙在泵坑外淤积，且进行泥沙冲洗时不会影响相邻泵坑之间的泥沙四处散落。

进一步的，所述进水格栅的网格尺寸为10～30mm×10～30mm，网丝直径为1～3mm。进水格栅的尺寸大小和网丝直径均是根据西南山丘区河流的高浊度特点设计，能够有效阻挡洪水发作时的大体漂浮物和水体杂质，且防止污泥在进水格栅上堆积。

进一步的，所述进水泥沙缓冲区为一坡面，所述坡面与河流底部呈5％～10％的坡度。该坡度在大量浑浊的水流进入泵房时，能够有效起到缓冲泥沙的作用，可使得河流中的泥沙快速顺利进入泥沙沉积及水泵吸水区内堆积，并在后续过程中通过泥沙反清洗管冲洗后经潜污泵排出。

进一步的，所述泥沙沉积及水泵吸水区与进水泥沙缓冲区之间设置台阶或垂直跌坎，其高度(离地高度)为0.3～0.8m。该结构的设计一方面方便对潜污泵进行维护和检修，另一方面能够阻止泥沙沉积及水泵吸水区内的泥沙倒流入进水泥沙缓冲区内。

进一步的，所述泵房安装在河流的坡岸上，泵房顶部距离河流的常水位高度为0.5～1.0m，可在常水位时对泵房进行维护和检修，减少工作负担。

进一步的，所述相邻潜污泵之间的泵轴线间距为1.0～1.5m。该距离比较适中，多个潜污泵能够较好满足日常的提水作业。

进一步的，所述靠近泥沙沉积及水泵吸水区侧面池壁的潜污泵(指泵中心轴线)与该池壁之间的距离为0.5～0.75m。该潜污泵与泥沙沉积及水泵吸水区池壁之间的间隔距离能够保证潜污泵对泵坑内的污泥进行很好地排出，防止污泥过于分散而不易清洗排出，同时避免池壁对水泵进水的干扰。

进一步的，所述泥沙反清洗管的进水端设置阀门。洪水发作前将阀门进行关闭，可防止河水过于浑浊而堵塞泥沙反清洗管，在洪峰降落后再开启阀门，实现对泵房内和潜污泵周围的泥沙进行冲洗。

进一步的，所述泥沙反清洗管采用DN 50～DN 100钢管、PE管或PPR管。该型号的反冲洗管能够承受反冲洗水较大的冲击力。

本发明的可淹没式提水泵站除包含上述结构外，还可包含有取水头部、进水池、吸水池和水泵控制与配电机房等结构，其余各设施设备均按照常规提水泵站的设计方案进行安装和连接即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明设计的可淹没式提水泵站，可在西南山丘区水位变化大、泥沙多、浊度高的河流建造使用，在遇到洪水发作时也可正常运转工作，很好满足了工农业生产的需求；

(2)本发明的可淹没式提水泵站可位于常水位河面以上0.5～1.0m，大大降低了施工难度和建造成本，方便在常水位时对泵房进行检修；施工和建造成本比山区传统不可淹没式提水泵站的建设成本减少五分之一左右；同时由于本泵站的高度比传统泵站大大减小，因而在河道行洪时不会对河流泄洪造成阻碍；

(3)本发明的可淹没式提水泵站不会发生泵房内泥沙的淤积现象，大量泥沙可在泥沙反清洗管的作用下顺利被潜污泵带走排出，不会损坏潜水泵等设施，且无需大量的清理和排出泵房泥沙的工作，大大减轻了工作人员的负担。

附图说明

图1为本发明的泵房结构沿垂直于水面方向的俯视图；

图2为本发明的泵房结构沿平行于水流方向的正视图；

图3为本发明的泵坑及泥沙反清洗管的结构示意图；

其中，1为泵房，2为进水格栅，3为进水泥沙缓冲区，4为泥沙沉积及水泵吸水区，5为泵坑，6为潜污泵，7为出水管，8为泥沙反清洗管，9为反清洗管头，10为开孔，11为导流墙，12为阀门。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1-3所示，为本发明提供的一种可淹没式提水泵站，包括泵房1，泵房1安装在河流的坡岸上，泵房1顶部距离河流的常水位高度为0.5m。在泵房1的一个侧面设置进水格栅2，进水格栅2的网格尺寸为20mm×20mm，网丝直径为2mm，进水格栅2的网格开口方向与水流流向相切；泵房1内沿水流切线方向依次设置进水泥沙缓冲区3和泥沙沉积及水泵吸水区4，在泥沙沉积及水泵吸水区4与进水泥沙缓冲区3之间设置台阶，台阶高度为0.3m，进水泥沙缓冲区3为一坡面，其与河流底部的坡度为5％；泥沙沉积及水泵吸水区4的底部高度低于进水泥沙缓冲区3的底部高度；进水泥沙沉积区4内沿平行于水流方向间隔设置多个泵坑5，多个泵坑5之间通过导流墙11隔开，导流墙11的高度为0.5m；多个泵坑5内均安装有潜污泵6，相邻潜污泵之间的泵轴线间距为1.5m，靠近泥沙沉积及水泵吸水区4侧面池壁的潜污泵与该池壁之间的距离为0.75m；潜污泵6的出水管7上均安装泥沙反清洗管8，泥沙反清洗管8采用DN 50钢管，其进水端与出水管7相连，在进水端上设置阀门12，泥沙反清洗管8的出水端伸入泵坑5内；在泥沙反清洗管8的出水端上设置U形的反清洗管头9，反清洗管头9上沿着U形管体方向分别设置多个开孔10，开孔10的孔径大小为20mm，各开孔的中心距为20cm。

本发明还包含有取水头部、进水池、吸水池和水泵控制与配电机房，各设施设备均按照常规提水泵站的设计安装即可。

按照本发明的设计方案在四川省渠江建造可淹没式提水泵站，建造完成后提水运行长达1年时间，期间发生两次洪水，未对泵房内的泥沙进行人工清理，潜污泵始终保持正常运转工作，泵房内无泥沙淤积现象。

实施例2

按照实施例1的方案设计一种可淹没式的提水泵站，其中泵房1的顶部距离河流的常水位高度为1.0m，进水格栅2的网格尺寸为10mm×10mm，网丝直径为1mm，泥沙沉积及水泵吸水区4与进水泥沙缓冲区3之间设置垂直跌砍，跌砍高度为0.8m，进水泥沙缓冲区3与河流底部的坡度为10％；导流墙11的高度为0.5m，相邻潜污泵之间的泵轴线间距为1.0m，靠近泥沙沉积及水泵吸水区4侧面池壁的潜污泵与该池壁之间的距离为0.5m，泥沙反清洗管8采用PE管，在泥沙反清洗管8的出水端上设置环形的反清洗管头9，反清洗管头9上沿着环形管体方向分别设置多个开孔10，开孔10的孔径大小为30mm，各开孔的中心距为30cm，其余设计与实施例1相同。

按照上述设计方案在四川省渠江建造可淹没式提水泵站，建造完成后提水运行长达1年时间，期间发生两次洪水，未对泵房内的泥沙进行人工清理，潜污泵始终保持正常运转工作，泵房内无泥沙淤积现象。

对比实施例1

按照实施例1的设计方案，除未设计泥沙反清洗管道，其余结构与实施例1相同，在四川省渠江同一段水域同时进行试验，提水运行1年时间内，泵房内泥沙淤积现象较严重，两次洪水过后潜污泵均发生停止运转现象，需对潜污泵进行人工排泥后才得以恢复正常工作。对比实施例2

按照实施例1的设计方案，除将泥沙反清洗管上的U型管头改造成直线型管头，且管头上的开孔间距增大一倍，其余结构与实施例1相同，在四川省渠江同一段水域同时进行试验，提水运行1年时间内，泵坑内的泥沙沉积较多，潜污泵周围泥沙淤积较严重，两次洪水过程中潜污泵发生两次停止运转现象，需进行人工排泥后才得以恢复正常工作。

对比实施例3

按照实施例1的设计方案，除未设置泥沙缓冲区，且将进水格栅的网格尺寸扩大到两倍，其余结构与实施例1相同，在四川省渠江同一段水域同时进行试验，提水运行1年时间内，泵房内泥沙沉积区的泥沙堆积较多，潜污泵周围泥沙淤积现象较严重，两次洪水期间潜污泵发生一次停止运转现象，需对潜污泵周围的泥沙进行人工排泥后才得以恢复正常工作。