排澇泵站的建筑流道結(jié)構(gòu)型式探討

摘要：隨著我國工農(nóng)業(yè)建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)于排澇泵站工程的建設(shè)要求也更加嚴(yán)格，因此對(duì)于我國的機(jī)電設(shè)備的生產(chǎn)能力也造成了不小的挑戰(zhàn)，然而這也從另外一個(gè)角度促進(jìn)了我國泵站工程的建設(shè)水平的進(jìn)一步提高，我國排澇泵站的建設(shè)也有了長足的進(jìn)步。文章對(duì)排澇泵站的建筑流道結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：排澇泵站；建筑流道；結(jié)構(gòu)型式；機(jī)電設(shè)備；泵站工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV131 文章編號(hào)：1009-2374（2016）23-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.062

文章以我國的工農(nóng)業(yè)建設(shè)為主體，立足于提升我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)水平以及工程質(zhì)量，以求獲得更大的工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效益，并且從我國排澇泵站的建筑流道的結(jié)構(gòu)型式及其選取出發(fā)，分析其在實(shí)際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，并且提出相應(yīng)的應(yīng)用方法。

1 建筑流道的結(jié)構(gòu)型式的概念

排澇泵站的建筑流道，主要指的是在水泵導(dǎo)葉的出口與出水池之間形成的過渡通道。隨著目前排澇泵站的建設(shè)規(guī)模以及水平的發(fā)展，建筑流道的結(jié)構(gòu)型式逐漸擺脫了傳統(tǒng)的漸擴(kuò)的斷面形式，而主要轉(zhuǎn)而采用由圓形過渡到方形的斷面型式，排澇泵站的建筑流道的建設(shè)在排澇中體現(xiàn)的重要作用就是能夠降低水在通過流道時(shí)的速度，從而起到減小水流阻力、減少水力損失的作用，以為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更多的水能。

排澇泵站的建筑流道主要由兩個(gè)部分組成：其一是出水室；其二就是出水流道。這兩個(gè)部分在排澇泵站中又經(jīng)常稱為前段和后段，出水室的結(jié)構(gòu)型式主要有彎管和蝸殼兩種，而出水流道的結(jié)構(gòu)型式則有好多種類，即有虹吸式、貓背式、斜式、雙向式幾種。在當(dāng)前排澇泵站的工程建設(shè)中，則以虹吸式以及平直管式在工程建設(shè)中的應(yīng)用為主。

對(duì)于虹吸式的建筑流道來說，主要分成上升段和下降段兩個(gè)部分，其中上升段又包含駝峰段，下降段又包含出水段，在建筑的型式方面主要采用彎管連接的方式。對(duì)于直管式的建筑流道來說，出水式采用縱向分布的型式，并且將出水管道的上口邊緣控制在出水池的最低水位之下，達(dá)到建設(shè)的目的。

2 排澇泵站的建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 排澇泵站的建設(shè)特點(diǎn)

排澇泵站的建設(shè)水平對(duì)于推動(dòng)我國工農(nóng)業(yè)建設(shè)來說，起到了不可忽視的作用，相對(duì)于其他的工程建設(shè)來說，排澇泵站的建設(shè)有工程施工周期長、施工標(biāo)段劃分復(fù)雜、施工范圍大、技術(shù)要求高等特點(diǎn)。在排澇泵站的施工過程中，不僅需要對(duì)于建設(shè)的方案進(jìn)行預(yù)期準(zhǔn)備，并且也需要對(duì)于建設(shè)的平面進(jìn)行總規(guī)劃，對(duì)于泵站工程的相關(guān)建筑以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的研究，根據(jù)施工的周期做好相應(yīng)的施工方案的分析，從工程的標(biāo)段劃分上來說，主要是分成對(duì)于泵站泵池的施工以及對(duì)于出水口的施工兩個(gè)部分：在第一個(gè)施工標(biāo)段中，施工人員應(yīng)該首先對(duì)于泵站的泵房的施工方案以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，通過對(duì)于泵房的流水作業(yè)的精確控制，并且按照一定的施工順序進(jìn)行施工，即按照泵池、泵房、進(jìn)水口的施工順序進(jìn)行施工，才能夠最大限度上保證施工的質(zhì)量。在這個(gè)施工標(biāo)段的最后階段還需要利用塊石來對(duì)泵池的底部進(jìn)行保護(hù)；第二個(gè)施工階段就是對(duì)于建筑流道的設(shè)計(jì)，在實(shí)際的施工流程中，這個(gè)施工階段經(jīng)常和第一個(gè)施工階段同時(shí)進(jìn)行，這個(gè)施工階段所具有的施工特點(diǎn)就是施工人員的工作量相對(duì)而言較大，原因就是施工人員需要首先對(duì)于河塘的淤泥進(jìn)行開挖，以設(shè)計(jì)建筑流道。同時(shí)這也是為了進(jìn)一步配合泵站工程地下結(jié)構(gòu)的施工，管道的鋪設(shè)需要在出水口的施工完成之后進(jìn)行，在管道鋪設(shè)完成之后，同樣需要利用塊石進(jìn)行護(hù)底。

2.2 排澇泵站的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

對(duì)于當(dāng)今的排澇泵站的設(shè)計(jì)上來說，主要分為對(duì)于基坑及其土方的開挖以及排水，另外還有鋼筋工程以及專門對(duì)于工程進(jìn)行維護(hù)的維護(hù)安裝工程，在基坑的排水工作中，需要根據(jù)施工的環(huán)境，設(shè)置一定高度的圍堰，并且要在河道口進(jìn)行完全抽水工作之后才能夠進(jìn)行施工，以保證出水管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量。在對(duì)土方進(jìn)行開挖的工作中，主要是采用挖掘機(jī)對(duì)于土方進(jìn)行開挖。

2.2.1 建設(shè)規(guī)模。排澇泵站的建設(shè)規(guī)模主要根據(jù)排水流量的大小而有所不同，為了對(duì)排澇泵站的規(guī)模進(jìn)行描述，采用裝機(jī)總量作為單位。排澇泵站的設(shè)計(jì)流量的大小主要決定于在工程下游中排水系統(tǒng)的管道建設(shè)，如果涉及到遠(yuǎn)距離的排水工程建設(shè)，則需要城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的配合，從建設(shè)需求上來看，排澇泵站的建設(shè)規(guī)模應(yīng)該和當(dāng)?shù)剡M(jìn)行工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模相適應(yīng)，并且根據(jù)投入的資金多少進(jìn)行施工。以滿足當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)發(fā)展的遠(yuǎn)期需求。

2.2.2 建設(shè)發(fā)展史。我國的排澇泵站的建設(shè)有著悠久的歷史，由于在我國的古代，農(nóng)業(yè)長期上處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第一產(chǎn)業(yè)而存在，導(dǎo)致我國泵站工程的建設(shè)水平不斷升高，我國的祖先對(duì)于排澇泵站的早期研究則是采用以風(fēng)力以及水利作為驅(qū)動(dòng)力的提水機(jī)的研究作為主要的表現(xiàn)，直到近現(xiàn)代，隨著機(jī)電建設(shè)水平的不斷發(fā)展以及進(jìn)步，逐漸出現(xiàn)了以柴油機(jī)以及電動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿Φ谋谜驹O(shè)備。

3 排澇泵站的建筑流道結(jié)構(gòu)型式

3.1 建筑流道的結(jié)構(gòu)分類

以上已經(jīng)提到，在排澇泵站的建筑流道的結(jié)構(gòu)型式中，主要分成虹吸式流道和直管式流道兩大種類。

3.2 建筑流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用虹吸式建筑流道的結(jié)構(gòu)的出水效率相對(duì)于直管式來說更高，并且能夠在工程水泵停水的時(shí)候阻斷水流的傳遞，根據(jù)建設(shè)環(huán)境對(duì)于中墩的要求分成整體式和分離式兩種，整體式的虹吸建筑流道擁有較好的抗振性能，并且其施工的流程相對(duì)而言較為簡單，便于施工人員進(jìn)行操作，然而其施工的技術(shù)卻有著一定的復(fù)雜性，原因就是在施工中，需要加入模板施工工程，并且需要耗用大量的木材來進(jìn)行施工。

3.2.1 尺寸的確定。對(duì)于排澇泵站的建筑流道的設(shè)計(jì)需要對(duì)于各種物理尺寸進(jìn)行精確的計(jì)算，其中包括了對(duì)于出水流道高度以及寬度的計(jì)算，對(duì)于建筑流道的上升角以及下降角的計(jì)算、對(duì)于出水管段以及虹吸管道的直徑的計(jì)算以及對(duì)于出口管內(nèi)部尺寸的確定等。

在對(duì)于出水高度進(jìn)行計(jì)算的過程中，對(duì)于駝峰的揚(yáng)程設(shè)計(jì)應(yīng)該高于外江的水位，同時(shí)判斷在相應(yīng)位置的真空值，以設(shè)置合理長度的出水管道，提高工程的穩(wěn)定性。對(duì)于建筑流道的上升角以及下降角的計(jì)算主要是為了防止從水中滲出的空氣不至于在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生凝聚現(xiàn)象，建筑流道的上升角以及下降角的確定需要根據(jù)實(shí)際工程中的建筑流道的長度進(jìn)行施工，以保證在工程的合理的投資范圍之內(nèi)，保證水流的挾沙能力。對(duì)于虹吸管段以及出水管道的尺寸的計(jì)算主要是為了保證水流擁有一個(gè)合適的流動(dòng)速度，并且使水流在流動(dòng)的過程中不至于遭受較大的阻力。

3.2.2 結(jié)構(gòu)型式的選取。對(duì)于排澇泵站結(jié)構(gòu)型式的選取主要考慮到泵站的具體結(jié)構(gòu)以及施工的標(biāo)段劃分等，并且從投資的資金多少以及泵站運(yùn)行的效率出發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型的探討，虹吸式的結(jié)構(gòu)選型相比于直管式而言，更為容易操作，并且能夠提供較好的水流條件，然而，對(duì)于施工人員而言，由于斷面的形狀變化較為難以掌握，因此又給施工的進(jìn)行造成了一定的阻礙，對(duì)于模板的消耗來說，虹吸式的結(jié)構(gòu)選型明顯要比直管式大得多，直管式的結(jié)構(gòu)選型所具有的優(yōu)點(diǎn)就是施工方案簡單，施工斷面的形狀變化規(guī)律沒有明顯的復(fù)雜性。在實(shí)際的試驗(yàn)環(huán)境中，直管式的流道結(jié)構(gòu)比虹吸式擁有更大的動(dòng)能消耗。

3.2.3 設(shè)計(jì)方法。在對(duì)排澇泵站的建筑流道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮到上升段、下降段以及尾水段的不同管徑對(duì)于出水的流量造成的變化，在對(duì)出水彎管的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)從盡可能減少水能的損失出發(fā)，設(shè)計(jì)沒有明顯斷面變化以及形狀的出水彎管，對(duì)于虹吸管的設(shè)計(jì)中，需要工程師注意，虹吸管的最高位置應(yīng)該在外江的最高水位之上，只有這樣，才能夠形成虹吸現(xiàn)象，尾水管的設(shè)計(jì)要求就是低于外江的最高水位，以保證空氣不能夠滲入管中，對(duì)于虹吸現(xiàn)象的形成造成影響。

3.2.4 應(yīng)力計(jì)算。應(yīng)力計(jì)算主要涉及到對(duì)于管身的應(yīng)力計(jì)算，在計(jì)算過程中，應(yīng)該首先考慮到對(duì)于橫向的剪力進(jìn)行計(jì)算，然后再進(jìn)行管的縱向應(yīng)力計(jì)算，在對(duì)于管身進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算的同時(shí)，需要先把管身的上部位置固定，協(xié)調(diào)與下端的位置關(guān)系，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)管的實(shí)際受力畫出相應(yīng)的彎矩受力圖。

4 排澇泵站建筑流道的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

4.1 流道型線的變化

從整體的設(shè)計(jì)要求出發(fā)，在進(jìn)行排澇泵站的結(jié)構(gòu)選型中，無論是采用直管式的流道，還是采用虹吸式的流道，對(duì)于流道型線的變化應(yīng)該設(shè)計(jì)均勻，并且根據(jù)施工的方案確定合理的當(dāng)量擴(kuò)散角。

4.2 出水流速的考慮

根據(jù)傳統(tǒng)的排澇泵站對(duì)于建筑流道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，出水的流速應(yīng)該控制在1.5m/s之內(nèi)。

4.3 斷流方式選取

在實(shí)際的工程建設(shè)中，經(jīng)常遇到排澇泵站機(jī)組因?yàn)楦鞣N事故而造成停機(jī)的現(xiàn)象，有效的斷流方式的選取能夠保證泵站的工作效率不受影響，防止安全事故的發(fā)生。對(duì)于排澇泵站的斷流方式的選取來說，應(yīng)該根據(jù)泵站揚(yáng)程以及泵站機(jī)組的特性，并且根據(jù)投入的資金大小確定合適的斷流方式，斷流方式對(duì)于排澇泵站的穩(wěn)定運(yùn)行以及維護(hù)，都能夠提供有效的保證。

5 排澇泵站建筑流道結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

蚌埠市的排澇泵站工程就是根據(jù)排澇泵站建筑流道的結(jié)構(gòu)型式而選取的一個(gè)典型例子，蚌埠市的泵站工程屬于一種大流量的泵站工程，然而其揚(yáng)程卻相對(duì)較小，本次排澇泵站的設(shè)計(jì)要求從結(jié)構(gòu)型式的選取原則出發(fā)，采用虹吸式的建筑流道為主要結(jié)構(gòu)選型，在實(shí)際的應(yīng)用中促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐乃ㄔO(shè)以及防澇建設(shè)。

6 結(jié)語

從建筑流道的結(jié)構(gòu)選型的要求出發(fā)，設(shè)計(jì)出合理的建筑流道，有利于提升水利工程的建設(shè)效率，并且根據(jù)泵站機(jī)組的特性以及投入的資金大小選取合適的結(jié)構(gòu)選型，以與排澇泵站的結(jié)構(gòu)以及排澇系統(tǒng)相適應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：毛合鋼，湖北工業(yè)大學(xué)建筑與土木工程2014級(jí)工程碩士研究生。

（責(zé)任編輯：小 燕）