进出水建筑物设计ppt

1,第七章 进出水建筑物设计,2,进出水建筑物包括： 进水闸 引水渠 前池 进水池 进出水管 出水池 分水闸等,3,第一节 引水渠,一、引水渠的要求 ( 1 ）以满足引水流量的要求; ( 2 ）渠道运行安全； ( 3 ）有拦污、沉沙、冲沙能力； ( 4 ）水力条件好。,4,二、引水渠的设计 （一）引水渠的类型 1 自动调节渠道：渠道具有一定的调节容积，可适应泵站的流量变化。缺点是挖方量大，泵房应有防洪设施。 2 非自动调节渠道：渠道没有足够的调节容积，难以适应泵站的流量变化，当提水量小于设计流量或等于零时，为防止水流漫溢渠顶，常在引水渠末端设置溢水建筑物或在渠首设闸控制。,5,（二）引水渠的设计 引水渠的断面设计：按明渠均匀流设计，以不冲不淤流速作校核。 引水渠断面设计包括渠道横断面设计和渠道纵断面设计。 1 横断面设计 渠道断面按形状可分为：矩形断面、梯形断面。,6,2 渠道横断面水力计算 （1）水力最优断面计算方法 以最小过水断面通过渠道设计流量的断面，叫水力最优断面。 （2）实用经济断面计算方法 按水力最优断面计算的渠道断面常为窄深式，这种土渠施工困难。水力最优断面不一定是经济断面。所以在工程实践中为了经济合理，便于根据具体条件便利地施工，常常放弃水力最优断面，而选用实用经济断面。 宽浅式的梯形断面，其过水断面面积w与水力最优断面的w优相接近，满足这些要求的断面称为实用经济断面。,7,8,第二节 前池与进水池 一、前池 （一）前池的作用: 前池是引水渠和进水池之间的连接建筑物。前池的底部在平面上呈梯形，其短边等于引渠底宽，长边等于进水池宽度。,它的作用是：平顺地扩散水流，将引渠的水流均匀地输送给进水池，为水泵提供良好的吸水条件。,9,（二）前池的形式 ( l ）正向进水:前池的来水方向和进水池的进水方向一致。 特点是水利条件好。但当机组台数较多，致使前池尺寸加大。工程投资增加或总体布置困难时，则采用侧向进水前池。侧向进水前池的水利条件比较差 ( 2 ）侧向进水:前池的来水方向和进水池的进水方向成正交或斜交。,10,（三）正向进水前池尺寸的确定 1 前池扩散角 前池扩散角a是影响池中流态及前池尺寸的主要因素。前池扩散角a等于或小于水流的扩散角，则前池内不会产生脱壁回流。如 a过小，将使前池的长度加大，增加工程量。故前池扩散角等于水流扩散角时，最为经济合理。 根据工程实践，前池扩散角一般为20°40°。,11,2 前池长度 在引水渠末端底宽 b 与进水池宽度 B 已知的条件下，根据已选定的扩散角 a ，计算前池的长度:,当L比较长时，可采取下列方案，减少前池长度。,12,3 前池底坡 前池底坡如果太陡，水流会产生纵向回流，水泵吸水管阻力增大。前池底坡 i 应在 0.20.3 范围内选取。,当 i 0.20.3时，为了节省工程量，可以将前池底部前段做成水平，靠近进水池后段做斜坡，并使此斜坡 i = 0.20.3 。,13,二、进水池 （一）进水池的作用和要求 l）为水泵提供良好的吸水条件。 2）在检修水泵或吸水管时，截断水流。 3）设置拦污栅，拦截来水中污物。 进水池的设计要求是：水力条件好。 1）进水池中的水流流速较小，一般控制在 0.5m/s 以内。 2）进水池各个断面上的流速分布均匀。 3）进水池的边界与池内水流边界流线基本吻合，尽可能消除漩涡和回流。,14,（二）进水池中的流态对水泵工作的影响,15,16,17,（三）进水池尺寸的确定 1 . 进水池平面形状：矩形、多边形、半圆形和平面对称蜗形。不同形式的进水池，有不同的流态。,18,2 悬空高度 h悬:悬空高度过大会增加池深和工程量；悬空高度过小会使池底冲刷，严重的会将池底浆砌石的砂浆吸起。 对于卧式水泵: 对于小管径采用较大的数值，对大管径采用较小的数值。 对于立式轴流泵，考虑安装检修的需要，h悬不宜小于0.5 m 。对于任何管径的 h悬均不得小于 0.3m ，以防砂石杂物吸入，损坏水泵。,19,20,21,2 淹没深度 h淹 进水管口淹没深度必须大于临界淹没深度，临界淹没深度受多种因素的影响。它与喇叭口直径D进、进口流速v、悬空高度h悬、后壁距 T 、池宽B及池中流速密切相关。 对于具有正值吸上高度的离心泵及混流泵：,22,3 池宽B 单泵：B=（23）D进 多台泵：B=（n-1）S+D进+2C,C=(0.51.0) D进 S(22.5) D进,23,4 池长L 根据单位时间内进水池的有效容积是总流量的多少倍来计算。 进水池的最小长度还须满足：,24,消除漩涡的措施,25,消除漩涡的措施,26,1 引水渠有哪几种型式？各有何特点？分别适用于何种场合？ 2 前池有什么作用？可分哪几种型式？各有何优缺点？分别适用于何种场合？ 3前池在平立面设计中要确定哪几个控制参数？如何确定？为什么？ 4 进水池有什么作用？可分哪几种结构型式？分别适用于何种场合？ 5 设计进水池时主要受哪些因索制约？其平立面尺寸的确定依据是什么？ 6 进水池在结构构造上有哪些特殊要求？为什么？,复习题,27,第三节 出水管道与出水池,一、出水管道的设计 从水泵至出水池之间的一段有压管道称为出水管道。 a、出水管道长度、数量和管径的大小影响泵站的投资； b、影响泵站运行的经济性和可靠性。 因此，必须正确、合理地设计出水管道，保证泵站的安全运行。 1、设计原则 1）管道的技术经济指标高； 2）有足够的强度和刚度； 3）运行安全可靠。,28,2、管材选择：铸铁管、钢管、钢筋混凝土管等。,29,3、管径和管壁厚度的确定 （1）出水管径的确定 原则：能耗少、投资省等因素综合确定经济管径。 用经验公式确定： a、根据扬程、流量确定经济管径： 适用：高扬程泵站。 b、根据经济流速确定经济管径： Q管路的多年平均流量，m3/s ; v经压力水管经济流速，一般净扬程 50m 以下取1.52.0m/s，净扬程为50100m, 取 2.02. 5m/s 。 c、简便计算公式： 按上述方法计算得出的管径，应调整到标准管径。,30,出水管内水压力图,（2）钢管管壁厚的计算 钢管管壁厚必须满足强度和刚度的要求： 强度要求：满足内水压力要求。 刚度要求：不丧失稳定的最小管壁厚度：,31,管道的刚性环 (a)矩形钢 (b) T 字形钢 (c)槽形钢,当计算结果两者相差很大时，若采用加大管壁厚度来满足刚度要求，显然不经济。为了保证管壁能抵抗真空压力，在管壁上每隔一定距离加设一刚性环，以增强管壁稳定性，从而减小管壁厚度。,32,二、压力管道的水锤及防护（自学）,33,二、出水池的设计 出水池主要作用：汇集水泵出水管的水流，并在池中消能，使水流平顺进入渠道。 （一）出水池类型 a、出水方向分：正向出水、侧向出水； b、出流方式分： 自由出流、淹没出流（拍门式、虹吸式、溢流堰式）,34,出水池出水方式一 ( a ）正向出水； ( b ）侧向出水； ( c ）多向出水,35,出水管出流方式 二 ( a ）自由出流式； ( b ）拍门式； ( c ）虹吸式； ( d ）溢流堰式 1 一通气孔； 2 一拍门； 3 一平衡锤； 4 一真空破坏阀,36,（一）出水池的尺寸确定 出水池尺寸，应根据地形、地质、水流条件、出水管根数等因素确定。 1 正向出水池 （1）出水池长度 L：取决于出流情况而定。 1）水平淹没出流： L按水面漩滚法计算。 出水池长度等于水滚长度(v1.5m/s)： K 试验系数: 出水池长度 (v1.5m/s)：,37,出水池的尺寸图,38,2）倾斜淹没出流：k12 =15°45 °,倾斜出流池长计算图,39,（）出水池宽度 （）管口上缘最小淹没深 （）出水池底板高程底,40,压力水箱,( 1 ）按出流方向分，有正向出水和侧向出水两种。 ( 2 ）按平面形状分，有梯形和长方形两种。 ( 3 ）按水箱结构分，有隔墩和无隔墩两种。,41,42,43,本课教学内容基本要求,1. 出水管道的设计:管径和管壁厚度的确定; 2.出水池的设计:出水池的尺寸确定。,44,1出水池有什么作用？有哪几种布置型式？各有何优、缺点？分别适用于何种场合？ 2 出水池平立面尺寸的确定依据是什么？具体如何确定？ 3 出水池在结构上有哪些技术要求？与进水池相比有何不同？ 4 出水管路设计中应考虑哪些技术经挤要求？在进行管线布里时应遵循哪些原则？ 5 出水管线布置有哪几种型式？各有何优、缺点？分别适用于何种场合？,复习题,