中小型水泵站設計與施工

1中小型泵站設計與施工2023/2/32主要內(nèi)容一、水泵和水泵站的基本概念二、泵站設計參數(shù)三、泵房設計四、泵站進水建筑物設計五、泵站出水建筑物設計六、泵站施工中需注意的幾個問題2023/2/33一、水泵和水泵站的基本概念水泵是一種抽水機械，通過水泵的作用，可以把水由低處提升到高處，或者增加水的壓力，或增加水流速度，或克服沿程阻力損失和局部損失，把水從一個地方輸送到個地方。

水泵是世界上除了電機之外應用最廣泛的機械。

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安裝水泵及其裝置需要建設必要的建筑物，這個建筑物就稱為水泵站。泵站內(nèi)有水泵、動力機和輔助設備。水泵及水泵站習慣上又稱為機電排灌工程或泵站工程，主要研究水泵的理論、性能及泵站工程的設計、運行和管理等。

2023/2/35水泵和水泵站廣泛應用在：

1.灌溉、排水和排澇，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和減災防災服務；

2.城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水工程、排水工程以及工業(yè)供水工程；

3.洪澇水、雨水及污水、廢水的排除或排放；

4.環(huán)境保護、水質改善、跨流域調水工程。

2023/2/361、水泵的分類

水泵的種類很多，按照工作原理分，主要有葉片泵、容積泵和其他類型泵。葉片泵是利用葉輪的旋轉把機械能轉化為所輸送的液體的能量的。按照葉輪及流體流動方式的不同，又可將泵分為離心泵、混流泵、軸流泵和螺旋泵，前三種泵是應用最為廣泛的泵型。

2023/2/372、水泵的結構（1）離心泵

離心泵是依靠葉輪旋轉時產(chǎn)生的離心力而工作的，其特點是揚程高，流量小。

2023/2/38單級單吸離心泵 單級單吸離心泵只有一個葉輪，一個進水口，具有結構簡單，使用維護方便等優(yōu)點，流量范圍為6～400m3/h，揚程范圍為5～125m。有IS型、IB型等型號。

IS型離心泵IB型離心泵2023/2/39單級雙吸離心泵 單級雙吸離心泵是指只有一個葉輪，但從葉輪兩邊進水的離心式水泵，這種泵實際上相當于兩個單吸泵的葉輪合裝在同一根軸上工作，所以與單吸泵比較，流量更大。圖1-24S型單級雙吸離心泵2023/2/310雙吸離心泵一般做成水平中開式，打開泵蓋，就能看到泵體內(nèi)的全部零件。該泵具有運行平穩(wěn)，結構簡單，安全可靠，檢修方便等優(yōu)點，適用于要求較大流量的場合。

2023/2/311多級離心泵

多級泵的轉輪是由多個單級泵的轉輪串聯(lián)在一根軸上組成，每一個葉輪為一級。 這類泵的結構特點是泵殼用垂直于泵軸的平面分開，分為前段（吸入段）、中段和后段（壓出段）。然后將各段用穿桿固緊，使之聯(lián)成一個整體以承受高壓。

2023/2/312（2）混流泵（MixedflowPump）混流泵又稱斜流泵，根據(jù)出水室的不同，通常分為蝸殼式和導葉式兩種。中小型、低比轉速混流泵多為蝸殼式結構，高比轉速的混流泵為導葉式結構。

2023/2/313蝸殼式混流泵

2023/2/314導葉式混流泵

2023/2/315（3）軸流泵 軸流泵的外殼為圓筒形，包括進水喇叭管，導葉體和出水彎管等部件。 軸流泵的安裝方式有立式、臥式和斜式三種。按照其葉片的安裝角度可否調節(jié)，又分為固定葉片式、半調節(jié)式和全調節(jié)式3種。

2023/2/3162023/2/3172023/2/3182、水泵的主要構件（一）泵軸（二）葉輪（三）口環(huán)（四）軸封裝置（五）軸承（六）壓水室2023/2/3193、抽水裝置

抽水裝置由水泵、動力機、傳動機構、管道和各種附件組成。

泵裝置中除了泵機組及進、出水池等水工建筑物以外的部分，稱為管道系統(tǒng)。它主要包括進、出水管路及其附件，如底閥、逆止閥、閘閥、蝶閥、彎管、漸縮管、漸擴管、拍門、快速閘門、真空破壞閥等。2023/2/3202023/2/3212023/2/3224、水泵的工作參數(shù) 水泵的工作參數(shù)包括泵的流量、揚程、轉速、軸功率及效率、汽蝕余量（吸上真空高度）等。

2023/2/3232023/2/3242023/2/3252023/2/326二、泵站的設計參數(shù)

泵站的設計應嚴格按照國家標準《泵站設計規(guī)范》進行。

1、排灌泵站的等級劃分

我國將排灌泵站工程按裝機流量或裝機功率分為5級。對工業(yè)、城鎮(zhèn)供水泵站等級的劃分，應根據(jù)供水對象、供水規(guī)模和重要性確定。泵站等級決定了其主要建筑物、次要建筑物和臨時性建筑物的級別。

2023/2/327（2）泵站的規(guī)劃灌溉泵站的規(guī)劃主要包括以下內(nèi)容：查勘灌區(qū)的地形、地質和水源條件及其他自然、社會經(jīng)濟條件，調查已有水利工程設施及其效益，了解能源、交通等情況。在此基礎上，根據(jù)自然區(qū)劃特點并考慮行政區(qū)劃進行灌水區(qū)的劃分、選定站址、確定泵站建筑物和渠系的布置等。灌溉泵站設計流量應在滿足一定的灌溉設計標準下，根據(jù)作物的灌溉制度、灌水模數(shù)、灌溉面積、渠系水利用系數(shù)及灌區(qū)內(nèi)調蓄容積等綜合分析計算確定。

2023/2/328排澇泵站的規(guī)劃，主要是根據(jù)各地區(qū)的排水出路(承泄區(qū))和地形條件，正確處理自排與提排、內(nèi)排與外排、排田(搶排)與排湖(內(nèi)河)的關系，以盡量減少排澇泵站的裝機容量，降低工程投資。同時應盡可能兼顧灌溉的要求，提高泵站設備的利用率。排水區(qū)的劃分要盡可能滿足內(nèi)外水分開、高低水分開，并充分利用自流排水的條件。

2023/2/3292、水位組合與特征揚程2023/2/3302023/2/3312023/2/332（3）泵站樞紐布置灌溉泵站樞紐2023/2/333排澇泵站樞紐

2023/2/334排灌結合泵站樞紐

2023/2/335一站四閘布置形式2023/2/336雙向泵站布置形式2023/2/337水泵選型水泵應滿足下列要求：（1）充分滿足一定設計標準內(nèi)供排水及灌溉要求；（2）水泵在運行中效率高；（3）水泵運行中安全，汽蝕性能良好；（4）節(jié)省機電設備及土建投資費用??；（5）運行、管理和維修方便。

2023/2/338水泵選型中應注意的問題（1）臺數(shù)（2）水泵安裝形式（3）選用抗汽蝕性能好的水泵，可提高水泵安裝高程，減少泵站開挖深度。（4）對各種因素綜合比較和篩選

2023/2/339三、泵房設計泵房是整個泵站工程的核心建筑物，主要用途：（1）安裝主機組、輔機設備、機電設備及部分管路（2）為機組的安裝、維修、運行與管理提供良好的工作環(huán)境。

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泵房設計原則：（1）設備布置、安裝、運行及檢修的要求；（2）滿足結構布置及整體穩(wěn)定要求，各構件具有足夠的強度和剛度，安全可靠；（3）滿足通風、采暖和采光要求，符合防潮、防火、防噪聲等技術規(guī)定；（4）泵房內(nèi)外交通便利，便于管理；（5）注意建筑造型合理緊湊、實用美觀與環(huán)境協(xié)調。

2023/2/341

泵房的結構型式泵房按結構型式分類：（1）永久性和臨時性（2）固定式和移動式移動式泵房：泵船、泵車；固定式泵房：分基型泵房、干室型泵房、濕室型泵房和塊基型泵房四類。其它分類方法

(1)地面式泵房、地下式泵房、半地下式泵房

(2)半移動半固定式－－塔吊旋轉式

2023/2/342

傳統(tǒng)的泵房分類方法

移動式泵房：泵船、泵車；固定式泵房：分基型泵房、干室型泵房、濕室型泵房和塊基型泵房四類。新增加的泵房分類方法

(a)地面式泵房、地下式泵房、半地下式泵房

(b)半移動斗固定式－－塔吊旋轉式

2023/2/343影響泵房結構型式的主要因素：（1）進、出水池水位的變化幅度；（2）水泵機組的類型和結構形式；（3）工程地質條件。

(4)與周邊環(huán)境協(xié)調……

44(一)分基型泵房

1．結構特點泵房基礎與機組基礎分開建筑，無水下結構。

2．優(yōu)點結構簡單，施工方便，通風、采光、防潮條件好，檢修方便。

3．型式（1）直立式擋土墻分基型泵房2023/2/345

4．適用場合（1）水源水位變幅小，保證機組不被淹沒。（2）臥式機組。（3）水源側岸坡穩(wěn)定，地質條件好，滲透性好。特殊措施：若進口出現(xiàn)高水位時難以滿足，可在引渠上設防洪閘，但其缺點是會造成人為的揚程損失。注意事項：防止機組基礎與泵房基礎不均勻沉陷、洪水對地基的影響與地基滲水。2023/2/3462023/2/347（2）斜坡式擋土墻分基型泵房2023/2/348(二)干室型泵房

1．結構特點

四周墻壁（擋水墻、擋土墻）與底板連成一不透水的整體（干室），室內(nèi)安裝動力機及其它設備。

2．特點

一般是臥式機組，但也有立式安裝，平面形狀一般為矩形，機房內(nèi)布置整齊，安裝、運行、檢修，采光條件均較好。

3.注意防滲透問題2023/2/349另外還有圓筒形干室和潛沒式干室型泵房等形式2023/2/350(三)濕室型泵房1．結構特點泵房下部有一個與前池相通并充滿水的濕室。（1）濕室進水；（2）濕室內(nèi)的水重平衡部分浮托力，增加泵房的穩(wěn)定性。

濕室型泵房一般分兩層：上層安裝動力機和配電設備，下層安裝水泵。

2．適用場合安裝中小型立式軸流泵、導葉式混流泵的低揚程泵站。

2023/2/351

3.結構形式

濕室型泵房的水下結構有多種不同型式，最為常見的有墩墻式，此外還有排架式、圓筒式及開敞出流式等。

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墩墻濕室型泵房的特點

墩墻式泵房的水下結構由站墩和擋土墻圍成，其四周除進水側外，其他三面都有擋土墻，進水條件較好，各臺機組可以單獨檢修，互不干擾。缺點：自重較大，后墻外的填土又產(chǎn)生較大的側向土壓力，因此，地基應力較大，要求地基有較高的承載力。2023/2/353（2）排架式濕室型泵房

2023/2/3542023/2/355（3）園筒濕室型泵2023/2/356（4）圬工濕室型泵房2023/2/357(四)塊基型泵房

1．結構特點

(1)水泵的進水流道與泵房底板用鋼筋混凝土澆筑在一起，構成整個泵房的基礎，呈塊狀基礎結構;(2)剛度大，抗震性能好;

（3）適用于大中型立式機組、臥式機組、斜式機組、貫流式機組2023/2/3582023/2/3592023/2/3602023/2/361主機型式對泵房型式的影響：

（1）立式機組

泵房占地面積小，電機位置高，但泵房高度大，水泵葉輪在水面以下，起動方便。（2）臥式機組

適宜布置間接傳動裝置，泵房高度低，安裝檢修方便，結構簡單，適宜于低揚程站。

（3）斜式機組

進出水流道彎曲小，流態(tài)好，有利于提高機組運行效率，適用于低揚程站。

（4）貫流泵

土建省，進出水條件最好，但安裝檢修不便。2023/2/3622023/2/3632023/2/3642023/2/3652023/2/366創(chuàng)新與發(fā)明2023/2/3672023/2/3682023/2/369泵房內(nèi)部布置和尺寸確定

確定泵房型式后，需對泵房內(nèi)主機組、電氣設備，輔助設備、管道、檢修間、門窗及過道等進行合理布置。

布置原則：在滿足機組安裝、檢修、運行要求及泵房結構布置要求的前提下，應力求緊湊、整齊、美觀，節(jié)省工程量。2023/2/370（一）臥式機組泵房布置與尺寸確定泵房內(nèi)部布置

1、主機組布置

按水泵的類型及機組臺數(shù)，大中型泵站主機組在機房內(nèi)一般有一列式和雙列式兩種布置型式。

2023/2/3712023/2/3722023/2/3732、配電設備布置

配電設備布置有集中布置和分散布置兩種。分散布置即是將配電柜布置在兩臺電動機中間靠墻的空地上，這時機房無須加寬。集中布置根據(jù)其在機房中的位置，又分為兩種型式，即一端式布置和一側式布置。。

2023/2/3742023/2/3752023/2/376配電柜分高壓、低壓兩種，又分單面維護和雙面維護，應保證有必要的操作、維修空間。若為雙面維護，一般情況下柜后0.8m，柜前1.5~2m。為保持配電間干燥，配電間的地板應略高出機房地面。配電間一般都應單設一個外開的便門，以防事故之用。干室型泵房配電間地坪高程應高于擋水墻外的最高水位，以防受潮。

2023/2/3773、檢修間布置

對于大中型泵站檢修間一般設在泵房靠近大門的一端，其平面尺寸要求能夠放下泵房內(nèi)部的最大設備或最大部件，并便于拆卸，同時還要留有空地存放工具等雜物。檢修間大門尺寸的確定應保證最大設備能順利運進或運出。對于不專設吊車的泵站，如機組容量較小或機組間距較大時，可原地進行檢修而不必單設檢修間。2023/2/3782023/2/3794、交通道布置

泵房內(nèi)的交通道是沿泵房長度方向布置的主要通道，便于值班人員巡視、閥門啟閉及物件搬運。

單列式——多布置在出水側；雙列式——布置兩列之間。

大中型泵站交通道寬度應不小于l.5m。

2023/2/3802023/2/3812023/2/3822023/2/3832023/2/3845、充水系統(tǒng)布置

臥式機組的水泵中心線多數(shù)高于進水池水面，需要抽真空充水啟動。水泵的充水系統(tǒng)包括充水設備(真空泵機組)及抽氣干、支管。其布置以不影響主機組檢修、不增加機房面積、便于工作人員操作為原則。2023/2/385

充水設備一般布置在主機組之間靠進水側的空地上，抽氣干管可與充水設備同側，在高程上可沿機組基礎的地面鋪設，也可以支承在高于地面2m以上的空間，然后再用抽氣支管與每臺水泵相聯(lián)。2023/2/3866、排水系統(tǒng)布置排水系統(tǒng)用以排除水泵水封廢水及管閥漏水等。底板或泵房地面應向下游有一定傾斜，機房內(nèi)設排水干、支溝。

2023/2/387

支溝一般沿機組基礎布置，但應與電纜溝分開以免電纜受潮，廢水沿支溝匯集到干溝中，然后可以穿出墻外自流排出，或匯集至泵房端部的集水井中由排水泵抽排至進水池。通常前者適用于分基型泵房，后者適用于干室型泵房。

對大型軸流泵站，檢修時流道內(nèi)的水先流入排水廊道，然后由排水泵抽排出室外。2023/2/3887.通風布置

由于電動機、電氣設備的運行以及陽光輻射會散發(fā)出大量的熱量，尤其是夏日排灌季節(jié)，可能造成很高的室內(nèi)溫度，這不僅影響工作人員的身體健康，也會加劇電機絕緣老化，降低電動機效率。實測資料表明，當電動機周圍溫度達到50℃時，則效率要降低25%

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分基型泵站的泵房的通風,主要是通過合理布置門窗,實現(xiàn)風壓或熱壓自然通風，干室型泵房有時需采用機械強迫通風。大型泵站設置風道，把電機的熱量和噪音排出泵房。2023/2/390(二)泵房尺寸確定

1、機房跨度

機房跨度應根據(jù)泵體的大小、進出水管道及其閥件的長度、安裝檢修及操作管理所必需的空間確定，并考慮進出水側所布置的走道寬度要求，其跨度也應與定型的屋架跨度或吊車跨度相適應。

2023/2/3912023/2/3922、機房長度機房長度主要根據(jù)機組及機組基礎的長度，以及機組間的間距決定。

2023/2/3932023/2/3943、機房高度

機房高度指機房地面與屋面大梁下緣之間的距離。（1）小型泵站一般不設吊車：H>3.5m（2）設吊車時：①保證從汽車上吊下最大部件；②滿足安裝檢修要求。

2023/2/395二、立式機組泵房布置與尺寸確定

(一)中小型立式機組泵房內(nèi)部布置與尺寸

中小型立式機組多采用濕室型泵房，布置較為簡單，主機組一般為一列式布置，機組間距主要取決于下層進水池的進水要求。2023/2/396根據(jù)濕室型泵房的特點，機房以下的設備須垂直吊運，因此，機房樓板上須注意開設吊物孔或做活動樓板。

2023/2/397

機組一列式布置時機房寬度的確定與分基型泵房要求類似。對于墩墻式泵房，往往在隔墩上留有檢修門槽，為起吊閘門，上部須設臨時便橋，為此，機房寬度加上必要的便橋寬度應與進水池長度對應。

2023/2/398泵房各部高程的計算1.葉輪中心高程▽輪該高程是泵房剖面設計中首先需要確定的高程，由水泵的汽蝕性能和最低運行水位確定。▽輪=▽低-h3

2023/2/3992.水泵吸水喇叭管管口高程▽進▽進取決于進口最低運行水位▽低及水泵尺寸：▽進=▽低-h2-h3

2023/2/31003.底板高程▽底吸水管口高程確定后，底板的高程決定于管口懸空高度h1：▽底=▽進-h1

2023/2/31014.電機層樓板高程▽機電機層樓板高程一般按進口最高水位▽高加上安全超高δ確定，同時與中間軸的長度及地面高程相適應：▽機=▽高+δ

2023/2/3102屋面大梁的下緣至機房樓板的垂直距離即為機房的高度，其高度應滿足起吊最長部件的要求：電動機轉子抽芯和水泵的抽軸。

5.機房屋面大梁下緣高程▽梁2023/2/3103（三）泵房整體穩(wěn)定分析

初步擬定泵房尺寸后，必須進行整體穩(wěn)定計算，要求泵房整體在外力和內(nèi)部荷載的共同作用下，不發(fā)生傾覆、滑動或浮起等破壞，滿足地基穩(wěn)定要求。否則，必須根據(jù)計算結果對泵房布置和尺寸進行修改。

2023/2/3104

泵房穩(wěn)定分析和一般的水工建筑物相同，包括:抗傾、抗滑、抗浮和地基穩(wěn)定校核，還有地下輪廓線（防滲）的設計計算等內(nèi)容。

2023/2/3105四、泵站進水建筑物設計

泵站進水建筑物主要包括進水涵閘、引渠、前池和進水池等。進水建筑物合理的水力設計可以為水泵提供良好的進水條件，對改善水泵裝置的能量性能和汽蝕性能都有很大影響。

2023/2/3106

為保證泵站的安全經(jīng)濟運行，泵站進水建筑物除需滿足一般水工設計的要求及盡可能節(jié)省土建投資外，還應滿足保證進水能力、水流平順穩(wěn)定、水力損失小、避免回流及旋渦等水力設計的要求。在泵站樞紐布置及站址選擇時，應充分考慮到進水建筑物水力設計方面的要求。

2023/2/3107（一）引水渠

泵站引渠是連通水源（或排水區(qū)）與泵房的明渠。

1、使泵房盡可能接近灌區(qū)（或容泄區(qū)），以減小輸水渠道的長度；

2、為保證水流平順地進入前池創(chuàng)造必要的條件；

3、避免泵房與水源直接接觸，簡化泵房結構，便于施工；

4、對于從多泥沙的水源中取水的泵站，還可為沉沙提供條件。

2023/2/3108引渠路線的確定引渠路線的選擇應根據(jù)選定的取水口及泵房位置，結合地形地質條件、施工條件及挖填方平衡等多方面的因素，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定。

2023/2/3109泵站引渠的水力設計和結構形式應根據(jù)地形、地質、水力、輸沙能力和工程量等條件計算確定，并應滿足引水流量、行水安全及渠道不沖不淤等要求。

2023/2/3110(二)

前

池

1、前池的作用與類型在多機組的情況下，泵站進水池的寬度比引渠底寬大，因此，需在引渠和進水池之間設置一聯(lián)接段，這就是前池。

2023/2/3111

前池的作用保證水流在從引渠流向進水池的過程中能夠平順地擴散，為進水池提供良好的流態(tài)。前池的分類

正向進水前池和側向進水前池2023/2/3112

正向進水前池的水流與進水池水流的方向一致，水流逐步擴散、流態(tài)平順且形式簡單、施工方便，應優(yōu)先采用。側向進水前池的水流與進水池水流方向正交或斜交，易形成回流或漩渦，流態(tài)分布不均勻，應盡量避免采用，僅在地形條件比較狹窄、正向進水難以布置的情況下才考慮采用。

2023/2/3113

2、前池的水力設計要求

(1)保證水流順暢、擴散平緩，無脫壁、回流或旋渦現(xiàn)象

(2)盡可能節(jié)省土建投資。

2023/2/31143、前池內(nèi)的不良流態(tài)的危害將嚴重影響進水池內(nèi)的流態(tài)，導致水泵能量性能和汽蝕性能下降，甚至引起水泵的汽蝕和振動，同時回流還會引起前池內(nèi)的局部淤積，而泥沙淤積又會進一步加劇不良流態(tài)的發(fā)展。

2023/2/31154、前池尺寸的確定

(1)前池擴散角前池擴散角α是影響前池流態(tài)及其尺寸大小的主要因素。根據(jù)實際工程經(jīng)驗，前池擴散角的取值一般為α=20～40。

2023/2/3116水流在漸變段擴散流動時具有一種自然現(xiàn)象，即：在流速v、水深h為某一定值時，若α/2大于某一臨界值，則水流會因慣性而發(fā)生脫壁現(xiàn)象，此臨界值稱為天然擴散角，又稱臨界擴散角，α臨=20

。

根據(jù)實際工程經(jīng)驗，前池擴散角的取值一般為α=20～40。Fr大，α取值靠下限；Fr小，α取值靠上限。

2023/2/3117(2)前池池長前池池長可由引渠末端底寬b、進水池總寬B及選定的前池擴散角α計算：

2023/2/3118(3)池底縱向坡度由于水泵淹沒深度的要求，進水池池底的高程一般低于引渠末端的渠底高程，因此，還需將前池池底做成斜坡，使其在立面方向上起聯(lián)接作用。2023/2/3119

底坡i一般不陡于1:4。

2023/2/3120

前池邊坡與鉛垂線夾角的正切稱為邊坡系數(shù)m。

m值的選用關系到渠坡的穩(wěn)定，主要根據(jù)土質條件及挖填方的深度確定。

4．前池邊坡系數(shù)m與翼墻形式2023/2/3121

前池翼墻有直立式、傾斜式及圓弧式等。翼墻的形式對前池流態(tài)也有一定影響。

與進水池中心線成45夾角的直立式翼墻可獲得良好的流態(tài)，并且直立式翼墻也便于施工，因而得到廣泛的應用。

2023/2/31225、側向進水的前池

側向進水前池內(nèi)水流很容易產(chǎn)生回流及旋渦，通常均需采取適當?shù)恼鞔胧?，以改善流態(tài)。側向進水的前池宜設分水導流設施，并應通過水工模型試驗進行驗證。

2023/2/31236、前池流態(tài)的改善

采取設置導流墩及底坎、立柱等措施可以明顯改善前池內(nèi)的不良流態(tài)。

2023/2/3124側向進水的前池一般均需采取適當?shù)恼鞔胧?/p>

2023/2/3125（三）進水池1、進水池的作用與設計要求進水池（也稱開敞式進水池）是供水泵吸水管直接吸水的水工建筑物，具有自由水面，通常用于中小型泵站。

2023/2/3126

進水池的主要作用：（1）進一步調整從前池進入的水流，為水泵進口提供良好的進水條件；（2）在進水池進口設置攔污門槽，以便設置攔污柵，在水泵運行時攔污；（3）在進水池進口設置檢修門槽，在水泵需要檢修時，放下檢修門，可抽空進水池內(nèi)的水進行檢修。

2023/2/3127

進水池的水力設計要求

（1）合理選擇進水池的結構形式；（2）合理確定進水池的各幾何參數(shù)，以保證所需的進水流態(tài)；（3）便于清淤和管理維護；（4）盡可能減少土建投資。

獲得良好的進水流態(tài)與減少土建投資是對矛盾，需合理地兼顧兩方面的要求。

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2、進水池的后壁形式及主要幾何參數(shù)（1）應用較多的后壁形式2023/2/3129（2）矩形進水池的主要幾何參數(shù)包括：進水池寬度B、喇叭管懸空高度Z、后壁距X、池長L及淹沒深度Hs。

目前大都以喇叭管進口的直徑D為基本參數(shù)表示進水池的各幾何參數(shù)。

2023/2/31303、進水池流態(tài)分析

水流從四面匯集進入喇叭管，是進水池流動的基本特征。

在水泵運行時，一部分水流從正面進入喇叭管，一部分水流從兩側進入，還有一部分則繞過兩側，從后面進入喇叭管。進水池各幾何尺寸與基本流動特征的辯證關系。

2023/2/3131進水池中的旋渦

在進水池設計不當或水泵吸水管淹沒深度不夠的情況下，進水池可能產(chǎn)生旋渦。從旋渦發(fā)生的位置加以區(qū)分，可將旋渦分為附底渦、附壁渦和水面渦三種類型。

2023/2/3132水面渦根據(jù)吸氣情況，又分為4種型式

2023/2/3133進水池防渦措施可以采取在進水池內(nèi)設置隔板、導流錐等措施，防止旋渦的發(fā)生。

2023/2/31344、進水池尺寸的確定進水池幾何尺寸的確定目前大都依賴于試驗結果，由于試驗條件的差異，所得試驗數(shù)據(jù)常常并不一致。隨著計算流體動力學的迅速發(fā)展，已開始采用數(shù)值計算的方法研究解決進水池的水力設計問題。

2023/2/3135（1）進水池寬度的確定

進水池寬度過大或過小，會對流態(tài)和土建投資產(chǎn)生什么影響？

2023/2/3136根據(jù)試驗和使用情況，B=πD偏大，故實際應用的池寬B總是取B≤πD。

2023/2/3137日本有關標準（JSME）規(guī)定池寬B＝（2～2.5）D；英國流體力學協(xié)會推薦池寬B＝（2～3）D；美國有關資料推薦池寬B＝2D。我國《泵站設計規(guī)范》推薦池寬B＝3D。

池寬的確定，除需考慮水力條件外，還要考慮機組安裝、維修的要求，一般要求B≥2D。在一池多泵的情況下，為減少水泵之間的相互影響，相鄰兩臺水泵之間的距離可適當加大，取3～4D。

2023/2/3138（2）懸空高度的確定懸空高指吸水喇叭管進口至進水池底部的距離，其取值對喇叭管附近流態(tài)和土建投資的影響都非常顯著。

2023/2/3139《規(guī)范》推薦Z為0.6～0.8D。綜合考慮各方面的因素，建議懸空高Z為0.5～0.7D，較小的喇叭管進口直徑取大值，較大的喇叭管進口直徑取小值。2023/2/3140（3）后壁距的確定后壁距指吸水管中心至進水池后壁的距離。

過小的后壁距必將導致不均勻的流態(tài)和較大的喇叭管進水損失。過大的后壁距不僅是不必要的，而且還增加了水流在后壁空間的自由度，從而加大了吸氣旋渦產(chǎn)生的可能。

2023/2/3141《規(guī)范》推薦后壁距X為0.8～1.0D，同時滿足喇叭管安裝的要求。

2023/2/3142（4）進水池長度進水池長度指從進水池進口至吸水管中心的距離。

2023/2/3143

進水池應有足夠的長度，滿足以下幾方面的要求：（1）對從前池進入的水流進行整流；（2）保證水泵起動時進水池水位；

(3）水工布置方面的要求；

(4）水工穩(wěn)定計算的要求。

2023/2/3144一般根據(jù)秒換水系數(shù)確定進水池長度。秒換水系數(shù)的含義是進水池內(nèi)水體的體積與水泵流量Q之比：

《規(guī)范》推薦池長大于4D，進水池的水下容積按共用該進水池水泵的30～50倍設計流量確定。

2023/2/3145（5）淹沒深度的確定

進水池內(nèi)流動比較復雜，進水池各部分尺寸之間是相互影響、相互制約的。

臨界淹深的確定與多種因素有關，進水池的寬度及后壁距也在不同程度上影響著臨界淹沒深度。

后壁距對臨界淹深的影響

2023/2/3146進水池內(nèi)的水位是影響水面渦形成的最主要的因素。

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臨界淹沒深度還與喇叭管的安裝方式有關，根據(jù)試驗結果，水平安裝的喇叭管所需的淹沒深度最大。圖10-21給出了進水喇叭管垂直、傾斜和水平3種安裝方式下，淹沒深度Hs所表示的意義。

《規(guī)范》推薦:1）喇叭管垂直布置時，Hs＞（1.0～1.25）D；2）喇叭管傾斜布置時，Hs＞（1.5～1.8）D；3）喇叭管水平布置時，Hs＞（1.8～2.0）D。

2023/2/3148對立式軸流灌溉泵站，因其常在低水位下運行，Hs可取大值；對立式軸流排澇泵站，因其常在進水位較高的情況下運行，Hs可取小值。為保證不發(fā)生汽蝕，任何情況下，Hs不得小于0.5ｍ。

2023/2/3149（6）進水池平面形狀對流態(tài)的影響矩形進水池結構簡單、施工方便，在中小型泵站得到廣泛應用。

2023/2/3150對矩形、平面對稱渦殼形和半圓形進水池的水泵裝置效率η進行比較試驗，在其他條件基本相同的情況下，矩形進水池η=59.5%,半圓形進水池η=60.5%，平面對稱渦殼形進水池效率η=61.5%。對幾種邊壁形狀的進水池水力損失系數(shù)ξ進行了比較：矩形進水池ξ＝0.259，半圓形進水池ξ＝0.273，平面對稱渦殼形進水池ξ＝0.250。

2023/2/3151試驗結果表明，平面對稱渦殼形進水池的水力損失系數(shù)最小，水泵裝置效率最高,進水條件最好，施工也不很復雜，應優(yōu)先考慮采用。

2023/2/3152五、泵站出水建筑物設計泵站出水建筑物主要包括出水池（或壓力水箱）、出水流（管）道、輸水渠道及斷流設施等。泵站出水建筑物的合理設計不僅可以獲得良好的出水流態(tài)，最大限度地回收水泵出口的水流動能，減少對輸水渠道或容泄區(qū)的沖刷，而且在很大程度上影響到泵站建筑物的安全和泵站的投資。

2023/2/3153（一）出水池1、出水池的作用與設計要求出水池是聯(lián)接壓力管道和灌溉干渠或排澇干渠（或容泄區(qū)）的銜接建筑物。出水池的位置應結合站址、管線及輸水渠道的位置進行選擇。

2023/2/3154（1）出水池的作用

1）匯集出水管道來流，有時也起分流作用，向連接于出水池的幾條干渠分流；

2）消能穩(wěn)流、擴散出水管水流，將水流平順地引入干渠，以免造成渠道沖刷；

3）便于設置防止倒流的設施（如拍門、溢流堰、快速閘門等）；

4）便于設置和檢修斷流設施。

2023/2/3155（2）出水池的設計要求

1）出水池的穩(wěn)定計算最為重要；

2）確保池中水流順暢、穩(wěn)定，水力損失小，流速不超過2m/s，在水流匯集過程中不發(fā)生劇烈碰撞及水面壅高現(xiàn)象，滿足防沖穩(wěn)流的要求。為防渠道沖刷，干渠進口應有一定的護砌長度；

3）便于施工和運行管理；

4）力求節(jié)省土建投資。

2023/2/31562、出水池的類型

1）按水流方向的不同,可分為正向出水池、側向出水池和多向分流式出水池三種類型。

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2）按出水池與泵房的關系，可分為分建式和合建式兩種。

分建式出水池適用于高揚程泵站，合建式出水池將出水池與泵房建成一個整體，多用于低揚程泵站。

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3)按斷流方式的不同，可分為拍門式、閘門式、虹吸管式、溢流堰式、自由出流式等。

4)按是否有自由水面，又可分為開敞式出水池和壓力水箱兩種類型，前者即通常簡稱的出水池，池內(nèi)具有自由水面；后者則為封閉的有壓管道。

2023/2/31593、出水池流態(tài)分析在正向出水池內(nèi)，水流從出水管進入出水池后在立面方向和平面方向同時擴散，呈三維擴散狀態(tài)。由于擴散較快，在立面方向，在主流上部形成旋滾區(qū)，下面也有小一點的旋滾；在平面方向，則在出水管的兩側形成回流區(qū)。

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在側向出水池內(nèi)，由于是側向出流，受到正面壁面的阻擋而形成反向回流，出流不暢，致使水面壅高，水力損失增加。壁面距管口愈近，出水流態(tài)所受影響愈大。

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在安裝多根出水管的出水池內(nèi)，水流更為紊亂，通過設置隔墩可以顯著改善流態(tài)。

2023/2/31624、淹沒出流正向出水池尺寸的確定

（1）出水管出口直徑

合理地確定出水管出口直徑，一般按出水管管口的流速在（1.5～2.5）m/s范圍內(nèi)選取。

2023/2/3163（2）淹深h淹出水管口留有一定淹深，不使出水管水流沖出水面增加水力損失和水面旋滾。

2023/2/3164（3）池底至管口下緣距離Ｐ為便于出水管道及拍門的安裝，也為了避免泥沙或雜物堵塞管口，出水管管口與出水池池底應留有一定的空間，一般?。袨?.2～0.3m。

2023/2/3165（4）出水池墻頂高程和池底高程

1）出水池池頂高程2023/2/3166

2）出水池池底高程2023/2/3167（5）出水池寬度出水池寬度可按下式計算：

式中：n——出水管數(shù)目；

δ——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=(0.5～1.0)

D0。

2023/2/3168（6）出水池長度

水面旋滾法

水面旋滾法的目的是：使出水池長度等于旋滾長度，從而把旋滾限制在出水池以內(nèi)。

2023/2/3169淹沒射流法淹沒射流法假定出水管管口出流符合半無限空間射流規(guī)律，認為水流在池中沿射流方向逐漸擴散，擴散過程中斷面平均流速逐漸減小，當斷面平均流速等于渠首平均流速時，其擴散長度即為出水池長度。

2023/2/3170（7）干渠護砌長度

2023/2/3171（8）出水池與干渠的漸變段出水池通常比輸水干渠渠底寬，因此，需在兩者之間設置一銜接段以實現(xiàn)平順的過渡。

收縮角α宜采用30～40，一般不宜大于40。

2023/2/3172圖11-7溢流堰式出水池

2023/2/3173（9）側向出水池尺寸的確定1）池寬

側向出水池的寬度對出流流量有一定影響。

2023/2/3174對單管側向出水池

對多管側向出流，池寬應隨匯入流量的增加而相應加大。

2023/2/31752）池長

a.單管側向出水池

b.多管側向出水池

2023/2/3176（二）壓力水箱壓力水箱也是出水管與干渠（或容泄區(qū)）之間的連接建筑物，其作用與出水池相同。

2023/2/31771、壓力水箱的特點及適用場合出水池是開敞的，壓力水箱則是封閉的。為了承受較大的壓力，壓力水箱采用了鋼筋混凝土箱形結構。

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在堤后式排澇泵站中，在外河水位變幅較大的情況下，為保證在最高外河水位時也能發(fā)揮泵站的排澇作用，若采用開敞式出水池，則勢必把出水池修得很高；由于封閉的壓力水箱尺寸小、工程量省，在這種場合采用壓力水箱就比較經(jīng)濟合理。

2023/2/31792、壓力水箱的結構和尺寸壓力水箱也可分為正向出水和側向出水兩種類型。與出水池一樣，設置隔墩可以有效地改善壓力水箱內(nèi)的流態(tài)。2023/2/3180

壓力水箱與泵房可分建，也可合建為一個整體。為了保證泵站的安全運行，壓力水箱應建在堅實地基上，并應與泵房或出水管道聯(lián)接牢固。如建在填方上，應設置建于原狀土上的單獨支承。2023/2/3181

合建式壓力水箱的后側應簡支于泵房后墻，以防泵房和壓力水箱的不均勻沉陷。壓力水箱的箱體一般為鋼筋混凝土結構，壁厚30～40cm，隔墩20cm左右。2023/2/3182正向出水壓力水箱的進口長度及寬度分別為：

2023/2/3183

壓力水箱的尺寸還應滿足檢修閘門安裝和檢修的要求，其高度應適宜工作人員進入內(nèi)部檢修。壓力水箱頂部設進人孔，其蓋板由鋼板制成，蓋板與進人孔之間墊入止水橡皮，并用螺栓緊固，確保蓋板的強度和密封性。

2023/2/3184(三)出水管道 出水管道用于連接水泵出口和出水池。出水管道一般布置在室外，中、高揚程泵站往往需要很長的出水管道，其投資在泵站總投資中所占比重很大。出水管道的合理設計對泵站運行的經(jīng)濟性和可靠性關系甚為密切。2023/2/31851、壓力管道的設計要求

1）管道系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性要求；

2）足夠的管道強度、管道接頭強度及密封性，附屬設施（通氣孔、伸縮節(jié)、軟接頭等）工作可靠；

3）水力損失小，運行費用低；

4）投資??；

5）施工、管理、維修方便。

2023/2/31862、經(jīng)濟流速與經(jīng)濟管徑。

出水管道管徑小，則管道投資少，但管中流速大，水力損失大，運行費用高。反之，則投資多、運行費用低。

1）泵站揚程小于50m時,取經(jīng)濟流速1.5～2.0m/s；

2）泵站揚程介于50m和100m之間時,取經(jīng)濟流速2～2.5m/s；

3）泵站揚程大于100m時,取經(jīng)濟流速2.5～3.5m/s。

2023/2/3187六、泵站施工中需注意的幾個問題

泵站的施工應嚴格按照中華人民共和國水利部《泵站施工規(guī)范》SL234-1999進行。

安全無小事，工程質量終身制。

1、基坑開挖

2、地基處理

3、泵房混凝土的配制

4、泵房底板

5、輸水管道的管基槽施工

6、前池及進水池施工順序

7、出水池填土及防滲質量2023/2/31881、基坑開挖基坑的開挖斷面應滿足設計、施工和基坑邊坡穩(wěn)定性的要求。（1）根據(jù)土質、氣候和施工情況，基坑底部應留0.1～0.3m的保護層，待基礎施工前再分塊依次挖除。（2）基礎底面不得欠挖和超挖，若有局部超挖應用混凝土填筑。（3）在0℃以下施工，基礎保護層挖除后，應立即采取可靠防凍措施。

2023/2/3189基坑排(降)水，應根據(jù)工程地質與水文地質情況，分別選定集水坑或井點等方法。

基坑排水包括初期排水與經(jīng)常性排水。基坑初期排水量由基坑(或圍堰)范圍內(nèi)的積水量、抽水過程中圍堰及地下滲水量、可能的降水量等組成。對于無承壓水土層，可采用集水坑排(降)水法。對于各類砂性土、砂、砂卵石等有承壓水的土層，可采用井點排(降)水法。2023/2/31902、地基處理

振沖法地基處理

處理不排水、抗剪強度不小于20kPa的粉性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基可采用振沖置換法。振沖置換法填料宜用角礫、碎石、礫砂或粗砂，不宜使用砂石混合料。填料粒徑以20～50mm為宜，含泥量不應超過5%，且不得含粘土塊。處理砂土和粉土等地基可采用振沖擠密法。處理粘粒含量小于10%的粗砂、中砂地基可采用不加填料的振沖擠密法。

2023/2/3191高壓噴射灌漿地基處理

1、砂性土、粘性土及人工填土等地基的加固或防滲可采用高壓噴射灌漿。

對地下水具有侵蝕性、地下水流速過大和已發(fā)生涌水的地基，以及地基土中含有大粒徑塊(卵)石及淤泥與泥炭土地基，均應通過試驗確定采用高壓噴射灌漿的可行性。

2

、制作直徑0.6～1.2m的旋噴樁可采用單管法，制作直徑0.8～1.6m的旋噴樁可采用二管法，制作直徑1.2～2.2m的旋噴樁或修筑防滲板墻可采用三管法。

3

、水泥漿液宜用325號或425號硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥制成，水泥漿液的配合比和外加劑用量應通過試驗確定。

4

、水泥漿的水灰比可為1.5：1～1：1，水泥漿液應攪拌均勻，隨拌隨用。余漿存放時間不宜超過4h；當氣溫在10℃以上時，不宜超過3h。2023/2/3192強夯法地基處理

1、處理砂性土、碎石土、濕陷性黃土和人工堆集土等地基可采用強夯法。

2

、強夯施工場地應平整，并能承受夯擊機械的荷載，必要時可鋪砂石墊層。有防滲要求的地基，夯實后應清除砂石墊層。

3

、強夯加固地基應控制地下水位。當?shù)叵滤惠^高，不利于施工或表層為飽和土時，可填O.5～2.Om厚的中粗砂、砂礫或片石等材料進行夯擊。

4、夯錘重不宜小于80kN，落距不宜小于62023/2/3193鉆孔灌注樁地基處理

1、可根據(jù)地質條件分別選用回轉鉆、沖擊鉆、沖抓錐、潛水電鉆等鉆孔機具。

2

、護筒設置可用挖埋法或填筑法。地下水位深度超過1m以上的地基，可采用挖埋法；地下水位深度在lm以內(nèi)或挖埋有困難，可采用填筑法。2023/2/3194沉井地基處理

1

、開挖困難的淤泥、流沙地基，周圍有重要建筑物或其他原因的限制，不允許按一定邊坡開挖的土基或松軟、破碎巖石地基，以及因樁數(shù)較多，不能合理布置的地基，可以采用沉井進行地基處理。

2

、應編制沉井施工措施設計。

3

、制作沉井的地表應平整，設有良好的排水系統(tǒng)，并保持地下水位低于基坑底面不應小于0.5m。2023/2/3195

濕陷性黃土地基處理

1、應根據(jù)工程的具體情況，選擇合理的處理方法與施工程序。

2

、自重濕陷性黃土層上的泵站地基，宜采用浸水預沉法或灰土擠密樁進行處理。

3

、浸水預沉法必須具備足夠的水源，施工前宜通過現(xiàn)場試坑浸水試驗確定浸水時間、耗水量和濕陷量等。

4、預浸水處理地基應比工程正式開工提前半年以上開始進行。2023/2/3196膨脹土地基處理

1

、膨脹土地基上泵站基礎