一种分流槽道式泵站调节池的制作方法

本发明涉及一种分流槽道式泵站调节池，尤其涉及一种通过分流槽道水流挟带泥沙运动从而防止泥沙沉积的泵站调节池，属于城市给排水系统的泵站工程技术领域。

背景技术：

城市泵站设计中，为调节不同地区、不同时段的用水量需要，保证泵站在特殊工况下的平稳运行，调节特定情况下的泵站供水量，泵站进水系统中常常布置有调节池。通常情况下，泵站调节池容量相对较大，水流流速相对较低，当泵站输运的水流中泥沙(或者悬浮物颗粒)含量较多时，调节池内易形成泥沙淤积，长时间的泥沙淤积势必减小调节池的调蓄容量，因而对于含泥沙水流的泵站调节池设计，必须考虑泥沙的淤积问题。针对城市泵站调节池的泥沙淤积问题，多通过安装机械设备防止泥沙沉积，常见的有在调节池底部安装曝气设备或者在调节池中布置机械搅拌设备等，机械设备防淤一方面增加了工程投资，另一方面增加了运行过程中的检修、管理和维护成本，因此，设计一种能通过水流携带泥沙运动的调节池对于泵站调节池的设计运行有着重要的意义。

目前在泵站调节池中，利用水流运动防沉积的有沟槽形式的调节池，即将调节池设计为条状的沟槽，将沟槽底部设计为半圆弧型，通过增加沟槽底部流速来增强调节池底部水流的挟沙能力，这种型式的调节池由于单位宽度流速较大，转弯处局部水力损失较大，水流流程相对较长，沿程水力损失较大，调节池头部和尾部水面落降较大，且空间利用率相对较低，这可能会影响到泵站调节池的调蓄容量。因而，在设计这种能够通过水流携带泥沙运动的调节池时，在保障调节池调蓄容量不变的条件下，如何尽可能的减小调节池的水力损失，对泵站调节池的设计意义重大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种分流槽道式泵站调节池，该调节池可通过水流挟带泥沙运动防止泥沙沉积，并改善水流的流速分布，减小调节池沿程水力损失，从而尽可能的降低对调节池调蓄容量和泵站进水侧水位的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种分流槽道式泵站调节池，包括外轮廓为矩形的调节池，所述调节池的进水端与进水管相接，所述调节池的出水端与泵站前池相接，调节池内由隔墙分隔为连通进水端和出水端的迂回型流槽，所述流槽内设置有用于分流的导流板和用于调节流速的竖向隔板。通过控制流槽的宽度和过水高度调整调节池内的水流流速，增强水流的挟沙能力，防止泥沙在调节池中的沉积。

所述流槽包括若干横向流槽和纵向流槽；所述调节池侧壁由左侧壁、前侧壁、右侧壁和后侧壁围成，所述进水管位于所述左侧壁上并靠近后侧壁，所述进水管与第一横向流槽相连通，所述第一横向流槽由所述左侧壁和与所述左侧壁相平行的第一隔墙形成，所述第一横向流槽末端与第二纵向流槽首端呈90°相接，所述第二纵向流槽由所述前侧壁和与所述前侧壁相平行的第二隔墙形成，所述第一隔墙和第二隔墙相接并呈l型，所述第二纵向流槽末端与第三纵向流槽首端呈180°相接，所述第三纵向流槽由第二隔墙和与所述第二隔墙相平行的第三隔墙形成，所述第三隔墙与所述右侧壁垂直相连且位于所述右侧壁的中部，所述第三纵向流槽的后半段中部设置有用于分流的第四隔墙，所述第四隔墙向第三纵向流槽外部延伸后与第五隔墙的首端相连，所述第五隔墙向所述后侧壁方向延伸且其末端与第六隔墙相连，所述第五隔墙的侧壁还与第七隔墙的首端垂直相接，所述第六隔墙和第七隔墙相平行且均向所述右侧壁方向延伸，所述第六隔墙和第七隔墙之间设置有第四纵向流槽，所述第四纵向流槽的首端靠近所述第五隔墙，所述第四纵向流槽的末端与所述泵站前池相接；

所述第二纵向流槽的首端设置有第一导流板，所述第一导流板的末端连有第一竖向隔板，所述第一竖向隔板的后方设置有第二竖向隔板，所述第三纵向流槽的首端设置有第二导流板，所述第二导流板的末端连有第三竖向隔板，所述第四隔墙的中部连有第四竖向隔板，所述第一隔墙与第五隔墙相平行且之间连有第五竖向隔板和第六竖向隔板，所述第三隔墙与第七隔墙之间连有第七竖向隔板和第八竖向隔板，所述第六隔墙与后侧壁之间连有第九竖向隔板和第十竖向隔板，所述第四纵向流槽的首端设置有第三导流板，所述第三导流板与第五隔墙侧壁垂直相接，所述第四纵向流槽的入口连有第十一竖向隔板，所述第四纵向流槽内还设置有第十二竖向隔板，所述第六隔墙与所述第四纵向流槽侧壁之间设置有第十三竖向隔板和第十四竖向隔板，所述第七隔墙与所述第四纵向流槽另一侧壁之间设置有第十五竖向隔板和第十六竖向隔板。

所述第一横向流槽内设置有溢流堰。所述溢流堰为斜向布置，连接所述左侧壁的中上部与所述第五隔墙的中下部。

所述泵站前池扩散段边墙外侧形成的两个梯形流槽转弯区域，布置有斜向潜没式隔墙，所述斜向潜没式隔墙的一端分别与所述第六隔墙和第七隔墙的末端相接，两所述斜向潜没式隔墙向相对方向扩散。

分流前的所述流槽宽度和两股水流交汇后的所述流槽宽度均为b1，b1＝q/(0.5～0.7)h，分流后的所述流槽宽度b2为1/2b1，其中q为泵站流量，h为泵站设计水位与调节池底高程之差。

所述第一导流板、第二导流板和第三导流板的长度均为l2＝(1～1.5)b1，第一导流板和第二导流板首端距调节池侧壁距离l3＝0.5b1。

所述竖向隔板连接所述流槽的侧壁，所述竖向隔板底缘距调节池池底距离h＝(0.8～1)h，同一所述流槽中两竖向隔板之间的距离l1＜8h。

所述泵站前池为正向对称扩散前池，所述泵站前池进口延伸至调节池内部并与所述第四纵向流槽相接。

所述第四竖向隔板与第七竖向隔板相接，所述第十二竖向隔板的两端分别与第十三竖向隔板和第十五竖向隔板相接，所述第十四竖向隔板与第十竖向隔板相接，所述第十六竖向隔板与第七竖向隔板相接。

本发明的分流槽道式泵站调节池，包括水流槽道(即流槽)、隔墙、导流板、竖向隔板，调节池外轮廓为矩形，调节池进水端与进水管相接，调节池出水端与泵站前池相接。该调节池利用隔墙和导流板的分流、导流作用将调节池分割为数量不等的流槽，通过控制流槽宽度加大调节池内的水流流速，增强水流的挟沙能力，防止泥沙在调节池中的沉积。

流槽根据调节池与泵站前池的相对位置布置数量不等的横向流槽和纵向流槽，进口第一个流槽与进水管相接，出口最后一个流槽与泵站前池相接，第一个流槽为横向布置，第二个流槽为纵向布置，并与第一个流槽90°相接，第三个流槽为纵向布置，与第二个流槽180°相接，第三个流槽后半段通过隔墙将流槽一分为二，水流从两个方向分流，一股水流经两个纵向流槽汇入最后一个流槽，另一股水流先后经一个横向流槽和两个纵向流槽汇入最后一个流槽，最后一个流槽为纵向布置。为适应分流后的流量，分流后的流槽宽度缩窄，汇流后的最后一个流槽宽度加宽。所述泵站前池为正向对称扩散前池，泵站前池进口可延伸至调节池内部并与最后一个流槽相接。

导流板布置于分流前的流槽转弯处和最后一个流槽水流交汇处，导流板可调整水流过弯时的内外侧流量分配，均化流槽内的流速分布。

竖向隔板垂直布置于流槽上部，竖向隔板可增大流槽底部流速，改善高水位下水流的挟沙能力。

本发明的分流槽道式泵站调节池的第一个流槽内可根据来流的水位条件和泵站运行条件设置溢流堰。受泵站前池扩散段边线影响，在其两侧的流槽过流宽度减小，形成两个梯形流槽转弯区域，为减小该区域水流的局部水力损失，将该区域的隔墙设置为斜向潜没式隔墙。泵站前池宽度b3、泵站前池底坡坡度i2、泵站前池扩散角α可根据相关设计规范确定。

上述分流槽道式泵站调节池中的流槽、导流板、竖向隔板优选以下结构：

1、分流前的流槽宽度和两股水流交汇后的流槽宽度均为b1＝q/(0.5～0.7)h，分流后的流槽宽度b2为b1的1/2或接近b1的1/2，b2＝(0.4～0.6)b1，其中q为泵站流量，h为泵站设计水位与调节池底高程之差，各纵向流槽的宽度之和加上流槽之间隔墙的厚度为调节池宽度b。

2、分流槽道式泵站调节池内共设置3个导流板，第一个导流板设置在第一个流槽和第二个流槽90°转角处，第二个导流板设置在第二个流槽和第三个流槽180°转角处，第三个导流板设置在最后一个流槽首端两股水流交汇处。三个导流板均布置于各流槽的中间，导流板长度为l2＝(1～1.5)b1，前两个导流板首端距边墙距离l3＝0.5b1，第三个导流板首端与前部隔墙相接。

3、竖向隔板底缘距调节池池底距离h稍小于或等于h，调节池各流槽(第一个流槽除外)中分别布置两个竖向隔板，两竖向隔板之间的距离l1＜8h。结合导流板的导流作用，在三个导流板上分别布置一组竖向隔板，可以在调整过弯水流流量配比的基础上，均化竖向隔板后的水流流速分布。有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

1、该分流槽道式泵站调节池，利用调节池中的隔墙和导流板，将流槽中的水流一分为二，在保证流槽单位宽度流量不变的条件下，减小了水流在流槽90°弯道和180°弯道处的转弯半径，降低了水流转弯时的局部水力损失，均化了流槽内的流速分布。

2、导流板布置于分流前的流槽转弯处和最后一个流槽的水流交汇处，在流槽分流前，由于流量相对较大，流槽宽度相对较宽，流槽转弯处水流集中于外侧，布置导流板可以调整流槽内外侧流量分配，均化流槽内的流速分布。水流交汇处设置导流板，可以分割两股水流的相互作用，减小下游水流的不稳定震荡，均化最后一个流道内的流速分布，有利于泵站前池的均匀进流。

3、竖向隔板垂直布置于流槽上部，当调节池水位较高时，流槽过流高度增加，流速降低，水流挟沙能力降低，通过增设竖向隔板，可阻挡流槽内上部水流的运动，增加流槽底部流速，增强高水位下的水流挟沙能力。

本发明提供的一种分流槽道式泵站调节池，一方面利用槽道分流，减小了水流在流槽90°弯道和180°弯道处的转弯半径，降低了水流转弯时的局部水力损失，均化了流槽内的流速分布，一方面通过增设导流板和竖向隔板，改善了水流过弯时的流量分配和流速分布，增加了流槽底部的水流流速，增强高水位下的水流挟沙能力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的a-a向剖面图；

图3为图1的b-b向剖面图；

图4为本发明水流流向图；

图5为本发明调节池底部流速分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1

如图1～图4所示，一种分流槽道式泵站调节池，包括外轮廓为矩形的调节池，所述调节池的进水端与进水管1相接，所述调节池的出水端与泵站前池8相接，调节池内由隔墙3分隔为连通进水端和出水端的迂回型流槽2，所述流槽2内设置有用于分流的导流板4和用于调节流速的竖向隔板5。

所述流槽2包括若干横向流槽和纵向流槽；所述调节池侧壁由左侧壁9、前侧壁10、右侧壁11和后侧壁12围成，所述进水管1位于所述左侧壁9上并靠近后侧壁12，所述进水管1与第一横向流槽13相连通，所述第一横向流槽13由所述左侧壁9和与所述左侧壁9相平行的第一隔墙14形成，所述第一横向流槽13末端与第二纵向流槽15首端呈90°相接，所述第二纵向流槽15由所述前侧壁10和与所述前侧壁10相平行的第二隔墙16形成，所述第一隔墙14和第二隔墙16相接并呈l型，所述第二纵向流槽15末端与第三纵向流槽17首端呈180°相接，所述第三纵向流槽17由第二隔墙16和与所述第二隔墙16相平行的第三隔墙18形成，所述第三隔墙18与所述右侧壁11垂直相连且位于所述右侧壁11的中部，所述第三纵向流槽17的后半段中部设置有用于分流的第四隔墙19，所述第四隔墙19向第三纵向流槽17外部延伸后与第五隔墙20的首端相连，所述第五隔墙20向所述后侧壁12方向延伸且其末端与第六隔墙21相连，所述第五隔墙20的侧壁还与第七隔墙22的首端垂直相接，所述第六隔墙21和第七隔墙22相平行且均向所述右侧壁11方向延伸，所述第六隔墙21和第七隔墙22之间设置有第四纵向流槽23，所述第四纵向流槽23的首端靠近所述第五隔墙20，所述第四纵向流槽23的末端与所述泵站前池8相接；

所述第二纵向流槽15的首端设置有第一导流板24，所述第一导流板24的末端连有第一竖向隔板25，所述第一竖向隔板25的后方设置有第二竖向隔板26，所述第三纵向流槽17的首端设置有第二导流板27，所述第二导流板27的末端连有第三竖向隔板28，所述第四隔墙19的中部连有第四竖向隔板29，所述第一隔墙14与第五隔墙20相平行且之间连有第五竖向隔板30和第六竖向隔板31，所述第三隔墙18与第七隔墙22之间连有第七竖向隔板32和第八竖向隔板33，所述第六隔墙21与后侧壁12之间连有第九竖向隔板34和第十竖向隔板35，所述第四纵向流槽23的首端设置有第三导流板36，所述第三导流板36与第五隔墙20侧壁垂直相接，所述第四纵向流槽23的入口连有第十一竖向隔板37，所述第四纵向流槽23内还设置有第十二竖向隔板38，所述第六隔墙21与所述第四纵向流槽23侧壁之间设置有第十三竖向隔板39和第十四竖向隔板40，所述第七隔墙22与所述第四纵向流槽23另一侧壁之间设置有第十五竖向隔板41和第十六竖向隔板42。

所述第一横向流槽13内设置有溢流堰6。

所述溢流堰6为斜向布置，连接所述左侧壁9的中上部与所述第五隔墙20的中下部。

所述泵站前池8扩散段边墙外侧形成的两个梯形流槽转弯区域，布置有斜向潜没式隔墙7，所述斜向潜没式隔墙7的一端分别与所述第六隔墙21和第七隔墙22的末端相接，两所述斜向潜没式隔墙7向相对方向扩散。

分流前的所述流槽2宽度和两股水流交汇后的所述流槽宽度2均为b1，b1＝q/0.5h，分流后的所述流槽2宽度b2为1/2b1，其中q为泵站流量，h为泵站设计水位与调节池底高程之差。

所述第一导流板24、第二导流板27和第三导流板36的长度均为l2＝1.28b1，第一导流板24和第二导流板27首端距调节池侧壁距离l3＝0.5b1。

所述竖向隔板5连接所述流槽2的侧壁，所述竖向隔板5底缘距调节池池底距离h＝0.92h，同一所述流槽2中两竖向隔板5之间的距离l1＝6.3h。

所述泵站前池8为正向对称扩散前池，所述泵站前池8进口延伸至调节池内部并与所述第四纵向流槽23相接。

所述第四竖向隔板29与第七竖向隔板32相接，所述第十二竖向隔板38的两端分别与第十三竖向隔板39和第十五竖向隔板41相接，所述第十四竖向隔板40与第十竖向隔板35相接，所述第十六竖向隔板42与第七竖向隔板32相接。

本实施例中相关的结构参数为：

泵站抽水流量(即泵站流量)q为14.862m³/s，调节池长度l为53.5m，宽度b为43.0m，泵站设计运行水位与调节池池底高程之差h为3.8m，泵站最高运行水位与调节池池底高程之差h2为5.8m，调节池分流前流槽宽度b1为7.8m，分流后流槽宽度b2为4.0m，导流板长度l2为10.0m，导流板首端距边墙距离l3为3.9m，竖向隔板下缘距调节池池底高度h为3.5m，同一流槽相邻两个竖向隔板5的距离l1最长为22m，第一个流槽内溢流堰6的高度h1为3.0m，泵站前池8扩散段边墙外侧梯形流槽区域内的斜向潜没式隔墙7高度h2为3.5m，调节池中隔墙厚度b均为0.4m，最后一个流槽设置有底坡，底坡坡度i1为1:27.9，泵站前池8宽度b3为26m，泵站前池8扩散角α为42°，泵站前池8扩散段底坡坡度i2为1:5。

参考图5所示，根据物理模型试验结果可知，本实施例中的调节池布置方案，在泵站设计运行水位下时，调节池各流槽中的典型断面流速分布相对较为均匀，仅转弯处弯道内侧有较小范围的回流区，各断面平均流速在0.5m/s～0.6m/s之间，大于通常城市泵站中的泥沙不淤流速，可以有效防止泥沙在调节池中的沉积，同时，实测调节池进口至泵站前池8水面落降为0.16m，水力损失较小，对泵站调节池的调蓄容量和泵站进流影响较小。当泵站在最高运行水位运行时，受竖向隔板5作用，调节池各流槽上部水流流速较小，下部流速较大，调节池底部流速分布与设计水位下的调节池底部流速分布相当，同样能够满足泥沙不淤的要求，受竖向隔板5影响，调节池内水力损失稍有加大，实测调节池进口至泵站前池8水面落降为0.20m，对泵站调节池的调蓄容量和泵站进流的影响不大。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：b1＝q/0.7h，b2＝0.6b1，h＝h，l1＝7h，l2＝1.5b1。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于：b1＝q/0.6h，b2＝0.4b1，h＝0.8h，l1＝6h，l2＝b1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。