第10章 进水建筑物（3进水池

nullnull第三节 进 水 池 一、作用与设计要求 1．作用： （1）为水泵创造良好的吸水条件； （2）在泵机组检修时截断水流； （3）拦截水中污物。 2．设计要求： （1）各过水断面要有较为均匀的流速分布，防止偏流和大尺度回旋； （2）较小的水力损失； （3）池中无有害旋涡。nullnull3．基本流态 二、进水池中的不良流态 1．偏流、大回漩 2．漩涡3．基本流态 二、进水池中的不良流态 1．偏流、大回漩 2．漩涡null（1）表面涡 Ⅰ．表面凹陷涡 dimple vortex Ⅱ．间隙吸气涡 intermittent air entraining vortex Ⅲ．连续吸气涡（串通涡）continuous air entraining vortex Ⅳ．同轴涡 coaxial vortexnull（2）水中涡submerged vortex 附底涡 floor vortex 侧壁涡 side wall vortex 后壁涡 back wall vortex 水中涡发生位置及漩涡强度取决于： a．池内水流的环流强度； b．吸水管至池边壁的距离。 而与喇叭淹没深度没有直接关系。null三、不良流态的危害 1．导致过水断面流速分布的不均匀，降低水泵的抽水性能（η↓，Q↓） 2．空气的吸入会严重影响水泵的效率并诱发汽蚀的产生。 1%（体积比）的空气进入泵内，能引起离心泵效率下降15%；进气量超过10%，水泵便不能工作。 3．叶轮切割涡带，使叶轮受力不平衡，导致振动。 4．池内漩涡方向的变化，导致Q、H的减小或电机超载。 漩涡方向与叶轮转向一致：Q、H↓，降底泵的利用率。 漩涡方向与叶轮转向相反：N↑，导致超载。 5．不良流态必然导致能量损失的增加。null四、进水池中漩涡产生的原因分析 1．进水条件 当侧向进水时，由于主流偏移，横向的流速梯度很大，往往导致水面涡的产生； 如果池中的流速过高，流经喇叭口上层水流在撞到进水池后壁或侧墙再向喇叭口收敛时，就会形成侧壁涡或后壁涡。 当前池流态紊乱，具有漩转动量的水流进入池中，也容易发生漩涡。 2．平面形状null3．喇叭口淹深 4．悬空高 过小的悬空高易产生附底涡，悬空高从0.3开始减小时，吸水口下开始出现小涡点，当减至0.1时，附底涡发生严重，并引起泵的汽蚀、振动。 5．水泵或进水管在进水池中的位置 6．后壁距 7．水泵运行工况的影响 立式泵如果在小流量工况下运行时，由于叶轮进口处产生回漩的从生流，当这种回漩的从生流达到某一强度时，就会引起附底涡，并可能伸入喇叭口内。null五、进水池尺寸的确定 1．池宽（sump width） a．平面形状的确定 nullb．池宽B的确定： 假定吸水管管口平面流线为管口的渐开线: B= π D1 (认为水流均由喇叭口以下的水层提供，不符合实际) 池宽影响:泵站土建投资 池内的流态 过大的池宽不仅增加工程量，而且由于整流作用的减弱反而利于漩涡的形成，恶化进水条件； 池宽过小，由于池内流速的增加，亦易形成表面涡或侧壁的附壁涡。 B=πD1的尺寸偏大，反而易使池内水流产生偏流，并降低装置效率，试验表明，B=(2~2.5)有较高的装置效率。 综合流态工程量因素， B=(2~3)D1null2．池长（L）（sump length） 秒换水系数法： hBL1=KQ 同时规定 L≥(4~5)D1。 *注意：池长、池宽的确定要与上部结构的布置协调考虑，防止顾此失彼。null3．后壁距（T）（back wall clearance） 试验表明，在T很小的情况下，即使进水池水位很低，也不会产生有害漩涡，仅有在两角产生小的回漩，说明T越小越好，但是，当T过小时，由于流线的急剧弯曲，也会导致进口的流速分布、压力分布不均匀，同时，管口紧靠后壁，也会导致安装上的不便。 一般取 T≤0.5D1 null4．悬空高 （ P） bottom clearance 假定喇叭口下的过水断面为半球面，水平向流速分布为双曲线，则:null a)国内试验曲线、b)国外试验曲线 null对立式轴流泵，当P/D1＞1.0时，将造成单面进水，水泵效率开始下降。null泵站设计（GB/T 50265-97）建议： 喇叭管垂直布置： P =（0.5～0.8）D1 喇叭管倾斜布置： P =（0.８～1.0）D1 喇叭管水平布置： P =（1.0～1.25）D1 *注意：有些河道泥沙较多，容易淤积及板结，这时，P应考虑适当放大。null5．临界淹没深度（critical submergence） [定义] 不致发生有害表面涡时的管口淹深（hs）。 影响因素：a. 行近流速与流态； b. 进水池边界尺寸、形状； c. 吸水管形状与吸水形式； d. 波浪。 国内外对淹深取值的研究很多，但出入很大，最小的为0.8D1。最大的为2.8D1，主要原因为： （1）试验条件不同； （2）进水池流速模拟的准则不同： Froude准则 ： λv= λ0.5 Euler准则 ： λv= λ0 （3）临界淹深的定义不一null hs的确定方法： （1）陕西工业大学 （2）[日]近腾正道 （3）美国水力学会 （4）近似估算法 综合：hs=(1.2~1.8)D1 *注意：确定淹深时，规划上给出的▽min没考虑拦污栅、进水闸的损失，因此，在设计中，千万要注意，特别是拦污栅损失，有大有小，按损失公式计算太小，个别情况拦污栅上下游水位差达1m以上，甚至更高。江苏的大型泵站建设中一般取该损失为0.4m左右，拦污栅损失大小与清污是否及时关系很大。null六、进水池的消涡措施 措施一：水下盖板、水下盖箱、水上盖板 双进水口、导流锥。null措施二：后墙盖板、管后隔板、水下隔板、 水下隔柱、倾斜隔板、池底隔墙、 管前隔板、池底隔板、综合隔板。