穿堤排涝泵站的出水池的结构设计.doc

穿堤排涝泵站出水池的结构设计
董小卓1，赵一晗2，宋轩1
（1. 南京市水利规划设计院有限公司 南京 210006 2.江苏省水利厅 南京210029）
摘要：本文对出水池各个部位的设计尺寸进行研究；分析轴流泵通过机组旋转和卧式混流泵通过位置变化、管道旋转等措施，使出水池尺寸减小；在出水池与检修间之间设引水涵洞，出水池设闸门控制，使出水池同时满足排涝和引水的需要，一池两用，节约工程投资，为设计人员提供参考。
关键词：正向；出水池；出水管道；卧式混流泵；轴流泵；
1出水池简述
排涝泵站穿堤建筑物主要有出水池、出水涵洞、闸门井、出水口四个部分组成。出水池是连接出水管道和出水涵洞的衔接建筑物，主要将出水管道内的水流平顺而均匀地流入出水涵洞，并方便人员进入池内检修拍门。根据水流方向划分，出水池分别为正向出水池和侧向出水池。前者指管口出流方向和池中水流方向一致，后者指管口出流方向和池中水流方向正交或斜交，由于出流方向改变，流态不好，一般在地形受限制的情况下才采用。考虑到排涝泵站一般主要选用卧式混流泵和轴流泵，本文主要对这两种泵型进行研究，采用正向出水池，泵室与出水池分开。
2出水池设计
2.1出水池宽度
单台泵的出水池宽度B=（2~2.5）D0（D0为出水管口直径）。
多台泵的出水池宽度B=（n-1）δ+n（D0+2a）[1]
式中，n—出水管数目；δ—隔墩厚度，一般小型泵站可不设隔墩；a— 出水管边缘至池壁（侧向）或隔墩的距离，对多管出水池，为减小水流的相互撞击和干扰，可取a=（0.5~0.75） D0；根据管道安装或拍门安装的要求，管道的净间距不宜小于D0。
2.2出水池收缩角
正向出水时，收缩角一般为30°~40°，最大不超过60°。
2.3管口下缘至池底的距离P
管口下缘至池底的距离P主要用以防止池中泥沙或杂物等淤塞出水口，以及出水管道和拍门的施工安装，一般采用：P=0.2~0.3m。
2.4管口至池壁（正向）的距离h
管口至池壁（正向）的距离h为防止出流受到对面边壁的阻挡而形成反向回流，使之出流不畅，池内水流紊乱，一般取h=4~5D0。[2]
2.5出水池的顶高程H1
出水池的顶高程H1可按下式确定：H1= H2+c[1]
式中：H2—出水池最高水位（m）；c—安全超高
表1 出水池安全超高（m）
流量Q（m3/s）
c（m）
≤1
0.4
1＜Q≤6
0.5
＞6
0.6

图1泵站出水池纵剖面图
2.6出水池的长度L
出水池的长度L由水平段长度Ls和渐变段长度Lg组成。
Lg=
式中，B为出水池宽度；b为出水箱涵宽度。
Ls为出水池水平段可根据管口至池壁（正向）的距离h调整，方便安装进出池内的铁爬梯。
3减小出水池尺寸的措施
3.1卧式混流泵机组
（1）根据工程实施经验，常用的20寸卧式混流泵（500mm）的机组间距宜为3m，26寸卧式混流泵（650mm）的机组间距宜为3.6m，管道进入出水池前可向中间旋转收缩。

图2 单种泵型卧式混流泵站出水池平面图
（2）泵型为26寸（650HW）卧式卧式混流泵标准件是左出水，泵型为20寸（500HW）卧式卧式混流泵标准件是右出水。遇到650HW和500HW组合时，应利用出水方向不同的特点，将管道紧靠地布置中间。

图3 两种泵型卧式混流泵站出水池平面图
3.2轴流泵机组
轴流泵可以通过机组向中间旋转，减少弯头，减小出水池尺寸。

图4 轴流流泵站出水池平面图
4防止泵室和出水池的不均匀沉降措施
（1）不均匀沉降较大，可在出水池与泵室分之间设置柔性接头，以适应站身和出水池之间的不均匀沉降。柔性接头一般有钢质柔性接头和橡胶质柔性接头两大类。工程中一般采用橡胶质柔性接头，防腐效果好，价格便宜，适应变形强。
（2）不均匀沉降较小，可在出水池和泵室处设置穿墙钢套管。钢套管和出水管道之间填充沥青油麻丝和石棉水泥，套管四周设翼环。
5出水池的引水功能
泵站的功能越来越多样，即要考虑排涝又要考虑引水灌溉功能，而二者的涵洞底高程相差较大。一般排涝泵站采用高涵，可以减少工程投资和闸门的启闭次数。引水涵洞考虑到引水多，一般采用低涵。可在排涝和引水之间选择一个合适的高程，排涝和引水共用出水涵洞，在出水池设闸门控制。
泵站采用出水池与检修间之间设引水涵洞，并在出水池处设置铸铁闸门，选手动螺杆启闭机一台套。

图5 泵站、引水涵洞平面图
6结论
（1）本文主要对出水池各个部位的设计尺寸进行研究，为设计人员提供参考。
（2）采用650HW和500HW组合时，应利用出水方向不同的特点，将管道紧凑地布置中间，从而减小出水池尺寸。
（3）轴流泵通过机组旋转和卧式混流泵通过管道旋转的合理布置，节省出水池的工程量。
（4）排涝和引水共用出水涵洞，在出水池与检修间之间设引水涵洞，出水池设闸门控制，一池两用，节约工程投资。
参考文献：
[1] 储训 刘复新，中小型泵站设计与改造[M] . 南京:河海大学出版社，2001.
[2] 丘传忻，取水输水建筑物丛书—《泵站》[M]. 北京: 中国水利水电出版社，2002.