第11章出水建筑物ppt課件

1、第四章 出水建筑物本章討論：出水池 壓力水箱 出水管道 出水流道及斷流設(shè)施需重視的兩個問題：1、水力損失 2、工程投資第一節(jié) 出 水 池一、作用與設(shè)計要求出水池的位置應(yīng)結(jié)合站址、管線及輸水渠道的位置進(jìn)行選擇。1、作用（1匯流，有時也起分流作用；（2消能穩(wěn)流、擴(kuò)散出水管水流；（3便于設(shè)置防止倒流的設(shè)施；（4便于設(shè)置檢修和斷流設(shè)施。123(a)(c)(b)圖11-2 123(a)(c)(b)圖11-2 2 2、設(shè)計要求、設(shè)計要求（1 1穩(wěn)定穩(wěn)定: : 抗?jié)B穩(wěn)定抗?jié)B穩(wěn)定 整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 地基牢固地基牢固 不均勻沉陷小不均勻沉陷?。? 2流態(tài)好，水力損失??；流態(tài)好，水力損失??；（3

2、 3施工和運行管理方便；施工和運行管理方便；（4 4節(jié)省投資。節(jié)省投資。二、出水池的結(jié)構(gòu)類型1、按水流方向分：（1正向出水池水流順暢、水力性能好）（2側(cè)向出水池（3多向分流式出水池123(a)(c)(b)圖11-2 2 2、按出水管出流方式分：、按出水管出流方式分：（1 1按管口是否淹沒：淹沒出流、自由出流按管口是否淹沒：淹沒出流、自由出流（2 2按管線布置方式：直管式、虹吸式按管線布置方式：直管式、虹吸式a)b)c)h三、出水池流態(tài)分析問 題：存在強(qiáng)烈的旋滾區(qū)危 害：1、增加能量損失 2、引起下游河道的沖刷（a）圖11-3 1:mA出PDD淹hCOLh出B（b）AL0BBB圖11-4 四、出

3、水池尺寸的確定1、出水管出口直徑D0影響：出口損失、拍門及出水池尺寸 一般1.52.5 m/s對于低揚程泵站，出口流速應(yīng)取小值；對于高揚程泵站，出口流速可取大值。 圖11-6 BbbD0LmH4H3H2H1LrhPD0hhv0hpn淹2淹深h淹 *水平出流可取小值，傾斜向上出流取大值。3池底至管口下緣距離 P = 0.20.3 mgvh2)32(20淹4出水池墻頂高程和池底高程超高池頂hmaxPDh淹池底0min池底池頂池高H5出水池寬度式中：n出水管數(shù)目； 隔墩厚度，m； D0出水管出口直徑，m； a出水管邊緣至池壁或隔墩的距離，一般取a=(0.51.0) D0。)2()1(0aDnnB6出

4、水池長度（1水面旋滾法限制旋滾發(fā)生在出水池以內(nèi)） 旋滾長度與管口淹沒深度、池中有無臺坎及臺坎的幾何參數(shù)等因素有關(guān)。式中：hs管口上緣的最大淹沒水深，m； 系數(shù)與臺坎形式有關(guān)）。 上述公式在管口流速較小時較為符合實際，當(dāng)V01.5m/s時：圖11-8 拋物線LLPPhPD0v0hP5 .0ShL)2(02gvhLS（2 2淹沒射流法淹沒射流法假假 定：水流在池中沿射流方向逐漸擴(kuò)散，擴(kuò)散過定：水流在池中沿射流方向逐漸擴(kuò)散，擴(kuò)散過程中斷面平均流速逐漸減小，當(dāng)斷面平均流速等程中斷面平均流速逐漸減小，當(dāng)斷面平均流速等于渠首平均流速時，其擴(kuò)散長度即為出水池長度。于渠首平均流速時，其擴(kuò)散長度即為出水池長度。

5、式中式中 ：v0v0出水管管口平均流速；出水管管口平均流速； v v渠渠干渠進(jìn)口平均流速。干渠進(jìn)口平均流速。此法算得的池長一般偏短。此法算得的池長一般偏短。修正公式：修正公式： )1(9 .200渠vvDL41.02001)(58.3渠vvDLD00vLL0圖11-9 7出水池與干渠的漸變段 =30458干渠護(hù)砌長度22tgbBLg0086. 0(4DvvL）允護(hù)max54渠護(hù)）（hLLLgLhBb圖11-10 9側(cè)向出水池尺寸的確定（1池寬側(cè)向出水池的寬度對泵流量的影響： 當(dāng)B4D0時，池寬對出流流量已無影響。單管側(cè)向出水池： B=(45)D00123456712345B/D0圖11-11

6、流量Q(L/S)86多管側(cè)向出水池：多管側(cè)向出水池：1-1斷面：斷面：B1=(45)DC 2-2斷面：斷面： B2=B1+DC 3-3斷面：斷面： B3=B2+DC （2池長池長由下圖，當(dāng)由下圖，當(dāng)L5D0時，流速分布已趨于均勻。所以：時，流速分布已趨于均勻。所以：單管側(cè)向出水池：單管側(cè)向出水池：L出出=L2+Dc+L=L2+6DC多管側(cè)向出水池：多管側(cè)向出水池：L出出=L2+L1+L=L2+(n+5)DC+(n-1)S式中：式中： n-管道數(shù)目；管道數(shù)目； S-管道之間的凈距，管道之間的凈距，m。 D0D0D0SS123BB1B2B3123L2L1L出L圖11-12 BL2LD03D05D0

7、L圖11-13 D0第二節(jié) 壓力水箱圖11-16 圖11-14 圖11-15 121235534BDb2134567821345678翼墻一、壓力水箱的特點及適用場合1、結(jié)構(gòu)類型（1按出流方向分：正向、側(cè)向（2按幾何形狀分：梯形、長方形、其他（3按水箱結(jié)構(gòu)分：有隔墩可改善流態(tài)及受力條件） 無隔墩2、特點 鋼筋混凝土封閉式箱形結(jié)構(gòu)3、適用 堤后式排澇泵站圖11-16 圖11-14 圖11-15 121235534BDb21345678圖11-16 圖11-14 圖11-15 121235534BDb2134567880135310310310135閘閥井150401507070210128021

8、0210150150進(jìn)人孔R390275200軟接頭軟接頭240R430R430304060鑄鐵管活動蓋板12343125530240210R39040301554027040270402704027040二、尺寸確定 1、進(jìn)口寬度 2、長度： =30 45 圖11-16 圖11-14 圖11-15 121235534BDb21345678)2()1(0aDnnB22tgbBL出 3、高度、高度 滿足檢修閘門安裝和檢修的要求。滿足檢修閘門安裝和檢修的要求。 4、進(jìn)人孔、進(jìn)人孔 位置位置: 壓力水箱頂部壓力水箱頂部 要求要求: 滿足最大部件及人員進(jìn)出滿足最大部件及人員進(jìn)出; 鋼板制作，下墊止水橡

9、皮鋼板制作，下墊止水橡皮 確保足夠的強(qiáng)度和密封性要求。確保足夠的強(qiáng)度和密封性要求。 2051005201101152510025鋼板10mm橡皮10mm60M12螺栓(均布)第三節(jié) 出水管道壓力管道）一、壓力管道的設(shè)計要求 （1穩(wěn)定性要求； （2強(qiáng)度要求； （3密封要求； （4水力損失小，運行費用低； （5投資?。?（6施工、管理、維修方便。二、線路的選擇及鋪設(shè)方法二、線路的選擇及鋪設(shè)方法1線路的選擇線路的選擇 根據(jù)泵站總體布置要求，結(jié)合地形、地質(zhì)根據(jù)泵站總體布置要求，結(jié)合地形、地質(zhì)條件確定。條件確定。 （1地質(zhì)條件好盡量鋪設(shè)在挖方上）；地質(zhì)條件好盡量鋪設(shè)在挖方上）； （2管線短而直，盡量避免

10、轉(zhuǎn)彎、曲折；管線短而直，盡量避免轉(zhuǎn)彎、曲折； （3控制縱向鋪設(shè)角度小于土壤的自然控制縱向鋪設(shè)角度小于土壤的自然安息角），盡量垂直于等高線。安息角），盡量垂直于等高線。2鋪設(shè)方式鋪設(shè)方式（1明式鋪設(shè)明式鋪設(shè) 優(yōu)點：施工、安裝、檢修方便優(yōu)點：施工、安裝、檢修方便 缺陷：占地多缺陷：占地多 *管間凈距管間凈距0.8 m，鋼管底部應(yīng)高出管，鋼管底部應(yīng)高出管道槽地面道槽地面0.6 m，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管承接，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管承接插口底部應(yīng)高出管道槽地面插口底部應(yīng)高出管道槽地面0.3 m。 *注意設(shè)檢修孔注意設(shè)檢修孔D1m、管道較長、管道較長時，時，2個以上檢修孔）個以上檢修孔） *管槽應(yīng)有排水設(shè)施，坡

11、面宜護(hù)砌。管槽應(yīng)有排水設(shè)施，坡面宜護(hù)砌。圖11-17 12435263出水池泵房（2暗式鋪設(shè)溝埋式）暗式鋪設(shè)溝埋式） 優(yōu)點：節(jié)省土地優(yōu)點：節(jié)省土地 缺陷：施工、安裝、檢修不便缺陷：施工、安裝、檢修不便 *防銹、防腐防銹、防腐 （管道設(shè)計良好的防銹蝕保護(hù)層、防侵蝕措（管道設(shè)計良好的防銹蝕保護(hù)層、防侵蝕措施）。施）。 *防凍管頂最小埋深應(yīng)在最大凍土深度以防凍管頂最小埋深應(yīng)在最大凍土深度以下）。下）。 *管坡設(shè)置排水溝、截流溝及管坡兩側(cè)土坡的管坡設(shè)置排水溝、截流溝及管坡兩側(cè)土坡的防護(hù)等。防護(hù)等。三、管材選擇三、管材選擇1、管材選擇原則、管材選擇原則 （1足夠的強(qiáng)度；足夠的強(qiáng)度； （2較小的水力損失；

12、較小的水力損失； （3耐久性好；耐久性好； （4有利于安裝、運輸；有利于安裝、運輸； （5便于就地取材制作，價格便宜。便于就地取材制作，價格便宜。2、管材類型、管材類型 鑄鐵管鑄鐵管 鋼管鋼管 鋼筋混凝土管鋼筋混凝土管 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管 （鑄鐵管（鑄鐵管 低壓管低壓管4.5105 Pa） 中壓管中壓管7.5105 Pa） 高壓管高壓管10105 Pa） 優(yōu)點：價格便宜、安裝方便、不易腐蝕優(yōu)點：價格便宜、安裝方便、不易腐蝕 缺陷：性脆、壁厚、笨重缺陷：性脆、壁厚、笨重 適用：管徑小于適用：管徑小于600 mm的出水管道。的出水管道。（鋼管（鋼管 優(yōu)點：強(qiáng)度高、管壁薄、重量輕、

13、接頭簡單、運輸方便優(yōu)點：強(qiáng)度高、管壁薄、重量輕、接頭簡單、運輸方便 缺陷：易腐蝕、使用期限短缺陷：易腐蝕、使用期限短 適用：高揚程泵站適用：高揚程泵站; 管徑管徑800 mm（鋼筋混凝土管（鋼筋混凝土管 優(yōu)點：價格便宜、使用期長、優(yōu)點：價格便宜、使用期長、 運行管理費用低、輸水性能好運行管理費用低、輸水性能好 缺陷：運輸不便，密封性較差，易漏水缺陷：運輸不便，密封性較差，易漏水 適用：適用：D=300 mm1500 mm的低壓管道的低壓管道（預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管 優(yōu)點：節(jié)省鋼材，彈性和抗?jié)B、抗裂性好，優(yōu)點：節(jié)省鋼材，彈性和抗?jié)B、抗裂性好， 耐壓較高、輸水性能好耐壓較高、輸水性

14、能好 缺陷：運輸不便，密封性較差，易漏水缺陷：運輸不便，密封性較差，易漏水注意的幾個問題注意的幾個問題: *鋼管、鑄鐵管長期使用后，由于銹蝕，導(dǎo)鋼管、鑄鐵管長期使用后，由于銹蝕，導(dǎo)致內(nèi)壁產(chǎn)生銹瘤，摩擦損失加大，水頭損失可增致內(nèi)壁產(chǎn)生銹瘤，摩擦損失加大，水頭損失可增加加30%50%。 *水泥管內(nèi)壁不會積垢，其輸水性能幾乎不水泥管內(nèi)壁不會積垢，其輸水性能幾乎不變。變。 *鋼筋混凝土管道的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：鋼筋混凝土管道的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求： （1混凝土等級：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土不得低混凝土等級：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土不得低于于C40；預(yù)制鋼筋混凝土不得低于；預(yù)制鋼筋混凝土不得低于C25；現(xiàn)澆鋼；現(xiàn)澆鋼筋混

15、凝土不得低于筋混凝土不得低于C20。 （2現(xiàn)澆鋼筋混凝土管道伸縮縫的寬度應(yīng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土管道伸縮縫的寬度應(yīng)按縱向應(yīng)力確定，且不宜大于按縱向應(yīng)力確定，且不宜大于20 m。在軟硬兩種。在軟硬兩種地基交界處應(yīng)設(shè)置伸縮縫或沉降縫。地基交界處應(yīng)設(shè)置伸縮縫或沉降縫。 （3預(yù)制鋼筋混凝土管道及預(yù)應(yīng)力鋼筋混預(yù)制鋼筋混凝土管道及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道在直線段每隔凝土管道在直線段每隔50 m100 m宜設(shè)一個活宜設(shè)一個活接頭。管道轉(zhuǎn)彎和分岔處宜采用鋼管件連接，并接頭。管道轉(zhuǎn)彎和分岔處宜采用鋼管件連接，并設(shè)鎮(zhèn)墩。設(shè)鎮(zhèn)墩。四、管道布置方式及管徑的選擇四、管道布置方式及管徑的選擇1、管道布置方式、管道布置方式（1平行布置

16、平行布置 優(yōu)點：管軸線互相平行，管線短而直，優(yōu)點：管軸線互相平行，管線短而直， 水頭損失小，施工安裝方便水頭損失小，施工安裝方便 缺陷：出水池寬度較大缺陷：出水池寬度較大 適用：機(jī)組少、直徑大的壓力水管適用：機(jī)組少、直徑大的壓力水管 213（2收縮布置收縮布置 優(yōu)點：可減少出水池寬度，優(yōu)點：可減少出水池寬度， 鎮(zhèn)墩可以合建，工程投資可減少。鎮(zhèn)墩可以合建，工程投資可減少。2131234（3串聯(lián)布置串聯(lián)布置 適用：多臺泵多個泵站串聯(lián)情況適用：多臺泵多個泵站串聯(lián)情況2131234管 道管 道a)b)（4并聯(lián)布置并聯(lián)布置 優(yōu)點：減少管道和出水池投資。優(yōu)點：減少管道和出水池投資。 適用：臺數(shù)較多。適用：

17、臺數(shù)較多。2131234管道管道a)b)123242 、管道數(shù)確定、管道數(shù)確定 一般在出水管道長度大于一般在出水管道長度大于300 m時宜采用并聯(lián)時宜采用并聯(lián)運行的方式，長度小于運行的方式，長度小于100m時宜采用單機(jī)單管的時宜采用單機(jī)單管的運行方式，長度在運行方式，長度在100 m300 m之間時則需經(jīng)技之間時則需經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 考慮到出水管道損壞時檢修的可能性，當(dāng)流量考慮到出水管道損壞時檢修的可能性，當(dāng)流量較大時較大時Q（2.53.0m3/s），并聯(lián)后的管道），并聯(lián)后的管道不少于兩條，主要取決于對泵站運行可靠性的要不少于兩條，主要取決于對泵站運行可靠性的要求。求。 如出水池建

18、在高填方上，為減少出水池和管道如出水池建在高填方上，為減少出水池和管道支承結(jié)構(gòu)的工程量，應(yīng)優(yōu)先考慮出水管道并聯(lián)運支承結(jié)構(gòu)的工程量，應(yīng)優(yōu)先考慮出水管道并聯(lián)運行的方式。行的方式。3、管徑確定、管徑確定（1根據(jù)年運行費最小的原則確定根據(jù)年運行費最小的原則確定（2經(jīng)驗公式確定經(jīng)驗公式確定混凝土和鑄鐵管：混凝土和鑄鐵管：鋼管：鋼管： Q設(shè)計流量設(shè)計流量,m3/sDD經(jīng)bE0bE0AbE0AA)m(Q84. 0D )m(Q8 . 0D *在初步設(shè)計階段，可按經(jīng)濟(jì)流速和設(shè)在初步設(shè)計階段，可按經(jīng)濟(jì)流速和設(shè)計流量確定管徑。經(jīng)濟(jì)流速建議采用：計流量確定管徑。經(jīng)濟(jì)流速建議采用：（1H 50 m時，時， V = 1.

19、52.0 m/s；（250 m H 100 m時，時， V = 2.53.5 m/s。五、出水管道支承結(jié)構(gòu)及管道附件自學(xué)）五、出水管道支承結(jié)構(gòu)及管道附件自學(xué)）1、支承結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)（1支墩支墩方式：（方式：（a連續(xù)混凝土支墩連續(xù)混凝土支墩 （現(xiàn)澆混凝土管、（現(xiàn)澆混凝土管、溝埋式管）溝埋式管） （b獨立混凝土支墩露天敷設(shè)管）獨立混凝土支墩露天敷設(shè)管）作用：承受管道及水的重力、減少振動及管線作用：承受管道及水的重力、減少振動及管線變形。變形。獨立混凝土支墩設(shè)置：鋼獨立混凝土支墩設(shè)置：鋼 管：間距一般可取管：間距一般可取5 m10 m 砼管：每節(jié)管設(shè)砼管：每節(jié)管設(shè)2個，個，在在1/4和和3/4處處(

20、a)(b)圖11-19 22圖11-20 加強(qiáng)板（a）（b）圖11-21 支承環(huán)鋼管滾輪墊板20cm（2鎮(zhèn)墩鎮(zhèn)墩設(shè)置位置：（設(shè)置位置：（a管道轉(zhuǎn)彎處管道轉(zhuǎn)彎處 （b斜坡上長管段斜坡上長管段(間隔間隔80 m100 m)作作 用：承受管道轉(zhuǎn)彎處的各種作用力用：承受管道轉(zhuǎn)彎處的各種作用力 *兩鎮(zhèn)墩之間應(yīng)設(shè)伸縮節(jié)，伸縮節(jié)應(yīng)布置在上端。兩鎮(zhèn)墩之間應(yīng)設(shè)伸縮節(jié)，伸縮節(jié)應(yīng)布置在上端。形形 式：封閉式將管道設(shè)于鎮(zhèn)墩內(nèi)），固定牢固。式：封閉式將管道設(shè)于鎮(zhèn)墩內(nèi)），固定牢固。 開敞式將管道置于鎮(zhèn)墩表面），便于檢開敞式將管道置于鎮(zhèn)墩表面），便于檢修。修。 圖11-22 (a)(b)2、管道附件、管道附件（1正心大小接

21、管正心大小接管（2閘閥閘閥（3逆止閥逆止閥（4人孔人孔 管徑大于管徑大于800cm，管道又較長時，管道又較長時設(shè)置人孔?？讖綖樵O(shè)置人孔?？讖綖?00600mm。）泵出DDL)(75(（5縮管接頭縮管接頭（6進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥 防止因水泵倒流管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，致使管道防止因水泵倒流管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，致使管道失穩(wěn)破壞。保證管道安全。失穩(wěn)破壞。保證管道安全。（7通氣孔通氣孔 在拍門前應(yīng)設(shè)置通氣孔。在拍門前應(yīng)設(shè)置通氣孔。 作用作用: 保證管道內(nèi)壓力穩(wěn)定保證管道內(nèi)壓力穩(wěn)定 泵在啟動時不超載或出現(xiàn)不穩(wěn)定工況。泵在啟動時不超載或出現(xiàn)不穩(wěn)定工況。（8岔管岔管六、鎮(zhèn)墩穩(wěn)定計算六、鎮(zhèn)墩穩(wěn)定計算穩(wěn)定計算內(nèi)容：穩(wěn)定計算內(nèi)容：（

22、1抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定（2抗傾穩(wěn)定抗傾穩(wěn)定（3鎮(zhèn)墩基底應(yīng)力計算鎮(zhèn)墩基底應(yīng)力計算（4鎮(zhèn)墩強(qiáng)度計算鎮(zhèn)墩強(qiáng)度計算（5地基承載力計算地基承載力計算BB22LeXYRXY+W（a）（b）B2BeYmaxmin圖11-23XXR+WYB1. 受力分析受力分析 鎮(zhèn)墩主要承受水管的軸向力，也承受近鎮(zhèn)墩主要承受水管的軸向力，也承受近墩處部分管段的法向力和彎矩，鎮(zhèn)墩荷墩處部分管段的法向力和彎矩，鎮(zhèn)墩荷載及有關(guān)系數(shù)查表。載及有關(guān)系數(shù)查表。 四種荷載組合分別為：四種荷載組合分別為：正常運行情況：正常運行情況： 正常停機(jī)情況：正常停機(jī)情況：事故停機(jī)情況：事故停機(jī)情況：地震情況：地震情況： scQQAAAAAAAA98765

23、421scQQAAAAAAA8754321scQQAAAAAA875421iscPQQAAAAAAAA987654212. 鎮(zhèn)墩設(shè)計鎮(zhèn)墩設(shè)計 （1外形尺寸擬定外形尺寸擬定 （2穩(wěn)定復(fù)核穩(wěn)定復(fù)核 抗滑復(fù)核抗滑復(fù)核 抗傾復(fù)核抗傾復(fù)核 地基應(yīng)力計算地基應(yīng)力計算 （3強(qiáng)度復(fù)核強(qiáng)度復(fù)核 （4地基穩(wěn)定復(fù)核地基穩(wěn)定復(fù)核第四節(jié)第四節(jié) 出出 水水 流流 道道出水流道與出水管道的主要區(qū)別：（出水流道的特點） 1、應(yīng)用于大型低揚程泵站。 2、長度短、斷面形狀變化復(fù)雜。 3、鋼筋混凝土現(xiàn)澆，與泵房聯(lián)成整體。 4、形式多樣。一、出水流道的作用與設(shè)計要求一、出水流道的作用與設(shè)計要求 1、作用、作用 （1轉(zhuǎn)向與擴(kuò)散轉(zhuǎn)向與擴(kuò)

24、散 （2動能回收。動能回收。 2、方式、方式 （1虹吸式出水流道虹吸式出水流道 （2直管式出水流道直管式出水流道 （3斜式出水流道斜式出水流道 （4其他其他3、設(shè)計要求、設(shè)計要求（1水力損失小水力損失小 線形變化均勻，擴(kuò)散角不宜過大，以線形變化均勻，擴(kuò)散角不宜過大，以免產(chǎn)生脫流或旋渦；免產(chǎn)生脫流或旋渦； 出口流速不宜大于出口流速不宜大于1.5 m/s，以充分回，以充分回收水流動能收水流動能.（2線型簡單，方便施工線型簡單，方便施工（3滿足土建結(jié)構(gòu)布置要求滿足土建結(jié)構(gòu)布置要求（4有較好的啟動和運行穩(wěn)定性有較好的啟動和運行穩(wěn)定性 流道高度、斷流方式合適流道高度、斷流方式合適（5土建投資省土建投資省

25、二、虹吸式出水流道二、虹吸式出水流道優(yōu)優(yōu) 點：運行方便可靠，水泵停機(jī)時可通過真點：運行方便可靠，水泵停機(jī)時可通過真空破壞空破壞 閥破壞虹吸、切斷水流。閥破壞虹吸、切斷水流。 便于穿越堤防、不影響防洪堤的安全。便于穿越堤防、不影響防洪堤的安全。缺缺 點：工程量大、施工較為困難、點：工程量大、施工較為困難、 設(shè)計不當(dāng)易引起機(jī)組振動等。設(shè)計不當(dāng)易引起機(jī)組振動等。適適 用：出口水位變化不大的低揚程泵站。用：出口水位變化不大的低揚程泵站。 1 1、虹吸式出水流道的虹吸形成過程與破壞、虹吸式出水流道的虹吸形成過程與破壞（1 1虹吸形成過程虹吸形成過程 啟動階段啟動階段 堰流階段堰流階段 虹吸形成階段虹吸形

26、成階段 穩(wěn)定階段穩(wěn)定階段a)啟 動 階 段堰 流 階 段b)穩(wěn) 定 運 行 階 段虹 吸 形 成 階 段c)d)(a)泵Q氣Pca最低水位最高水位(b)泵水氣(c)最低水位H凈123最高水位cP(d)最低水位最高水位(b)泵水氣(c)最低水位H凈123最高水位cP(d)h真空圖11-24 PQQQQPcPcPaQ氣Q泵2 2、虹吸式出水流道的設(shè)計、虹吸式出水流道的設(shè)計分段：擴(kuò)散段分段：擴(kuò)散段 彎管段彎管段 上升段上升段 駝峰段駝峰段 下降段下降段 出口段出口段圖11-25 駝峰段出口段擴(kuò)散段彎管段下降段上升段12L1R1R23R33設(shè)計參數(shù)： 出口最低運行水位、最高水位 水泵流量 泵相關(guān)尺寸葉

27、輪直徑、導(dǎo)葉體尺寸） 泵房相關(guān)的結(jié)構(gòu)控制尺寸342T2F2P1P24R11334OORF1C2bC1d1H62dO52145R6R13HcX21111111O1Oa2222YO210212OOO(a)LLLKXHHLLPDDPNMMHHTTELPDDKIIJJRAABBR1DD經(jīng)bE0bE0AbE0AA（1彎曲段 中、小型泵出水彎管多用等徑彎管 曲率半徑： R=1.5D, RD ？ 對于變截面異型肘形彎管，則主要控制內(nèi)圓半徑R1及外圓半徑R2。 為滿足泵輸水和泵站土建設(shè)計兩方面要求，可?。篟1=(0.51.0)D, R2=(0.81.2)D（2上升段 由圓變方 由非圓非方變方 上升角：=304

28、5 （與泵體結(jié)構(gòu)和泵站出口水位有關(guān)） 過大: 使駝峰處的彎曲角度加大 增加局部阻力 過小: 增加上升段的長度 *上升段的斷面形狀由圓變方逐漸變化其漸變長度一般不小于管徑的兩倍） *平面方向上逐漸擴(kuò)大，立面方向上則略微收縮，軸線向出水方向傾斜。平面擴(kuò)散角平面擴(kuò)散角2 ：取決于出水彎管出口直徑：取決于出水彎管出口直徑D、駝峰、駝峰斷面的寬度斷面的寬度B及上升段的平面長度及上升段的平面長度L2。它們之間。它們之間的關(guān)系可用下式表示的關(guān)系可用下式表示: 2 ：會導(dǎo)致水流在平面方向產(chǎn)生脫壁或旋：會導(dǎo)致水流在平面方向產(chǎn)生脫壁或旋渦，增加流道的水力損失。渦，增加流道的水力損失。 一般取一般取22812。 ?

29、222LDBtg（3駝峰段駝峰底部的高程底的確定 底=max+ 駝峰斷面處平均流速v2的確定 v2影響虹吸形成、流道阻力損失。 v2，虹吸形成時間，甚至無法形成虹吸。 v2，會增加阻力損失。要求：越峰流速接近于能形成虹吸的最小平均流速。 駝峰斷面的最小越峰流速： 一般為：v2=2.02.5 m/s。R4 . 32高度高度h 設(shè)計時應(yīng)盡可能減小駝峰高度，設(shè)計時應(yīng)盡可能減小駝峰高度， 但但h過小，過小，hw h過大，影響挾氣。過大，影響挾氣。 一般取一般取h=(0.50.785)D D水泵出口直水泵出口直徑。徑。寬度寬度B 當(dāng)當(dāng)h=0.785D時，時，B=D，上升段，上升段=0(不擴(kuò)散不擴(kuò)散)；

30、hD，, hw B=(12)D下緣內(nèi)壁半徑下緣內(nèi)壁半徑 r=(0.51.0)D 避免水流轉(zhuǎn)彎過急，增加水力損失。避免水流轉(zhuǎn)彎過急，增加水力損失。（4下降段 下降段一般寬度相等，但為了減少流道出口的動能損失，有的也設(shè)計成擴(kuò)散型。 橫斷面面積逐漸增大，平均流速逐漸減小。 傾角對水流流態(tài)和工程投資的影響： 過大，可減少下降段的長度，節(jié)省工程投資，但易引起水流脫壁，影響虹吸形成過程，使流道內(nèi)的壓力不穩(wěn)定，還會增加流道水力損失； 過小，會增加工程投資。 一般采用=4070。（5出口段 盡量回收動能，減小出口水力損失。 流道出口流速v3不宜大于1.5 m/s。 流道出口的頂部高程： 規(guī)范規(guī)定: h淹=0.

31、3 0.5 m。33/QF BFh/33淹hmin3gh25423）（淹（6駝峰頂部真空值的校核 式中：H2 駝峰頂部實際的真空值； h損駝峰至出口斷面的水頭損失，m。 駝峰頂部的最大允許真空值： 式中： H允最大允許真空值(m)，規(guī)范規(guī)定不超過7.5m； Pa當(dāng)?shù)睾０胃叱痰拇髿鈮毫?，kPa； Pk臨界汽化壓力，kPa； A考慮水流的紊動和波浪的安全值，m。損池低頂hgvvH223222agPPHka允三、直管式出水流道三、直管式出水流道1、布置形式、布置形式 上升式上升式 平管式平管式 下降式下降式圖11-27（a）（b）（c）2 2、特點、特點 (1) (1) 斷面形狀由圓變方，平面和立面

32、均逐斷面形狀由圓變方，平面和立面均逐漸擴(kuò)大漸擴(kuò)大; ; (2) (2) 流道內(nèi)的平均流速逐漸減小，各斷面流道內(nèi)的平均流速逐漸減小，各斷面都為正壓都為正壓; ; (3) (3) 形狀簡單、施工方便形狀簡單、施工方便; ; (4) (4) 采用拍門和快速閘門斷流。采用拍門和快速閘門斷流。 2 2、通氣孔、通氣孔 通氣孔面積通氣孔面積: : 式中：式中：V-V-出水流道內(nèi)的空氣體積，出水流道內(nèi)的空氣體積，m3m3； -風(fēng)量系數(shù)，可取風(fēng)量系數(shù)，可取為為0.710.710.8150.815； V-V-最大氣流速度，可取最大氣流速度，可取v v為為9090100100m/sm/s； T-T-排氣或進(jìn)氣的時

33、間，可取排氣或進(jìn)氣的時間，可取t t為為10101515s s。vtVF四、斜式出水流道四、斜式出水流道 D1五、出水流道的水力設(shè)計五、出水流道的水力設(shè)計1、一維水力設(shè)計、一維水力設(shè)計設(shè)計方法：設(shè)計方法： 沿流道斷面中心線的各斷面平均流速均勻變化；沿流道斷面中心線的各斷面平均流速均勻變化； 斷面平均流速等于設(shè)計流量除以斷面面積。斷面平均流速等于設(shè)計流量除以斷面面積。問題：問題： 憑經(jīng)驗，無法了解流道內(nèi)的真實流動情況。憑經(jīng)驗，無法了解流道內(nèi)的真實流動情況。2、 三維優(yōu)化水力設(shè)計三維優(yōu)化水力設(shè)計基本思路：基本思路： 給定若干種出水流道邊界，進(jìn)行三維流場計算，給定若干種出水流道邊界，進(jìn)行三維流場計算

34、，以流道內(nèi)不發(fā)生脫流和旋渦、出口斷面的流速分以流道內(nèi)不發(fā)生脫流和旋渦、出口斷面的流速分布均勻為目標(biāo)，逐一地優(yōu)化流道邊界、調(diào)整流道布均勻為目標(biāo)，逐一地優(yōu)化流道邊界、調(diào)整流道型線，在給定控制尺寸的條件下實現(xiàn)流道最佳的型線，在給定控制尺寸的條件下實現(xiàn)流道最佳的水力性能。水力性能。 六、斷流方式六、斷流方式（一真空破壞閥（一真空破壞閥 1、要求、要求 （1便于排氣：啟動時減小流道內(nèi)的空便于排氣：啟動時減小流道內(nèi)的空氣壓縮。氣壓縮。 （2密封性好：正常運行時以防上漏氣。密封性好：正常運行時以防上漏氣。 （3響應(yīng)快：停機(jī)時及時動作，破壞真響應(yīng)快：停機(jī)時及時動作，破壞真空，截斷水流?？?，截斷水流。 （4結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于自動化。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于自動化。 2、型式、型式 （1氣動式真空破壞閥氣動式真空