泵房流道中改善前池水流流态措施

王 晖，侯振伦，王挺力

（太原理工大学，山西 太原 030024）

1 引言

循环水泵房进水流道设计模式是以安全可靠运行为前提，但是在具体的设计过程中，往往受到场地、资金、取水条件等因素的限制，使得循环水泵房进水流道不能按照相关的规定设计，影响了泵房流道内的水流流态，不利于水泵高效、安全的运行，循环水泵房进水流道在运行时，为了保证流态平稳、均匀、无漩涡的产生，往往需要通过在循泵房前池内采取一些整流效能的措施，来改善水流流态。

2 消能措施

循环水泵房进水流道前池常见的整流效能措施有：改变前池入流扩散角；设置低坎、横梁和分流立柱；利用导流板、导流墙、导流栅；采用压水板。[1]

2.1 改变前池入流扩散角

前池扩散角指的是水流扩散后的流速方向与原流速方向的夹角。水流的扩散角与水流进口断面的流速有很大的关系，流速越大水流的固有扩散角越小，当前池实际扩散角大于水流扩散角时，前池水流则会脱离边壁，出现回流和旋涡。[2]

图1 泵房流道回流现象示意图

改变前池入流扩散角通常是改变前池的长度，延长前池的长度，相当于减小了前池的扩散角，使水流有充足的长度进行扩散、袒化，为进水流道提供稳定的水流，保证泵站的正常运行。延长泵站前池的长度可以有效的缓解泵站前池水流不稳定的现象，但是泵站取水过程中，取水量大，水流流速快，水流的固有扩散角就小，如果要保证前池为吸水室提供良好的水流流态，就需要进水前池足够长，使水流分布均匀，然而前池长度的延长，必将会占用更多的空间、更多的施工费用，因此，这种整流措施往往是不被施工单位采用的。

2.2 设置低坎、横梁和分流立柱

底坎、横梁也是前池内调整流态的一种常见措施，增设低坎、横梁的位置一般在水流流速方向上，靠近入口的地方，其原理是通过底坎的挑流作用，造成坎后水流立面翻滚和平面水量交换，使坎后水流充分扩散紊动，从而消除回流等不良现象。

分流立柱在于破坏边壁较强的脱流区并消除平面回流区，不仅可以有效的整流效能，还具有导流作用，在实际工程中，通常采用低坎、横梁和分流立柱联合使用，效果更佳。

图2 分流立柱示意图（阴影部分为立柱）

2.3 导流板、导流墙、导流栅

导流墙、导流板、导流栅通常是建立在入水口附近的用于引导水流的墙或板。它的作用可以有效消除前池壁面的脱流现象，也可防止过流断面二次流的出现，抑制转向水流的螺旋运动；导流体的设置，可以有效的分流导水，使水流平稳，特别是当取水时，泵站不对称开启，有效地避免了水流的摆动、回流等不良水流现象；导流板、导流墙在消除边壁脱流、回流等现象的同时，还能有效防止由于水流回流所造成的前程淤积问题。

图3 导流墩示意图

在实际工程中，由于导流板、导流墙是建立在泵站前池的，会有一定的施工难度和不便，而且在具体的施工过程中，设置导流体往往要很密或者较长的导流长度才能有较为明显的整流效果，同时也增加了额外的水力损失。

2.4 压水板

压水板也是常见的前池效能措施，它的原理是，在水面通过增加压水设施来强迫水流在纵向的运动，在这样的水流运动过程中，水流翻滚，跳动，底流与面流相互交换，从而达到水流的效能。[4]

3 结束语

前池是泵站的重要组成部分，吸水室内水流流态的好坏直接影响着泵能否正常、高效率的工作，而前池为吸水室提供着水流，前池水流流态成为了整个泵站的核心。在实际的工程中，由于场地、资金等限制，前池往往不能有足够的长度，这就会造成前池流态不佳。前池整流效能措施在资源不充足的情况下，缓解了泵站前池水流流态不佳的问题，对提高水泵的运行效率，水泵的使用寿命，改善前池的沉砂淤积，降低施工成本具有非常重要的价值。

[1]熊保锋.泵站进水流道水力模拟与研究.南京水利科学研究院，2009.

[2]成立.泵站水流运动特性及水力性能数值模拟研究.河海大学，2006.

[3]路晓如，佟宏伟，冯建刚.城市取水泵站进水池进水流态的改善.排灌机械，2007.

[4]徐灿华.压水板/导流墩组合导流装置的开发及其在SB泵站前池中的应用研究.中国市政工程，2001.