水利枢纽工程泵站结构设计及流道设计浅析

水利枢纽工程泵站结构设计及流道设计浅析

张弛

陕西省水利电力勘测设计研究院    陕西西安   710001

摘要： 新时期，政府更加重视水利泵站的建设。这项工作主要依靠机电提水设备和相关配套建筑做好提水或运输工作。目前，项目建设规模进一步扩大，项目建设中暴露出越来越多的问题。基于此，本文对水利泵站的规划、设计要点进行了分析和探讨，为水利泵站的规划、设计提供一些参考。

关键词： 水利枢纽工程；泵站结构设计；流道设计

引言

 随着现代时代的发展和经济的提高，需要有更严格的质量控制要求，以使泵站的设计合理化，满足人们日常用水需求和工作需求。作为我国水资源管理的重要组成部分，泵站的设计对质量有着深远的影响。 目前，在泵站设计质量控制方面，为保证泵站设计质量和安全，相关科学家和工作人员针对各种情况提出了有效的解决方案，但仍会出现新的问题。虽然泵站的设计已经得到很好的解决，但研究仍在进行中。

1泵站结构设计的原则分析

 泵站内部结构建造技术应不断提高其原理性和可控性的基本要求。在现代技术中，泵站内部结构的设计，既要符合整个泵站的实际施工设计，又要符合当前过程控制中的技术水平，必须以此为原则以保证当前泵站结构设计的具体内容和要求。使设计尽可能安全合理。并且必须严格控制动力运动的方向，才能真正正确地实现现有泵站主体设计的安全性、技术可行性和经济性三个主要目标。但是，在泵站主体结构设计的初期，建设工程必须始终坚持安全第一的原则。大型泵站主体结构设计时，要充分考虑泵站主体结构的劳动强度和稳定性，以及土壤的酸碱度，避免大量开挖的天然矿物质。泵站设计项目中埋设了大量人工矿物。在与周边矿区相同的自然条件下，大型泵站主体结构的安全性得到充分保障。

2泵站设计方面的问题分析

近年来，我国科技虽然处于不断发展的状态，但与快速发展的国家相比，仍有一定的差距。水利工程是中国常见的工程。水利泵站是很多年前建的。在建设过程中，使用的技术相对传统和落后。而且之前中国经济发展缓慢，没有足够的资金，建设水泵的要求也没有那么高，跟我国要求的标准还有一定的差距，不符合现阶段的水利枢纽工程的发展，在运用泵站的过程中，由于长期的使用，泵站内的设施开始出现脱落以及老化等状况，泵站经常出现故障问题，存在一定的安全隐患，电气设施的稳定性不高。设计泵站的工作人员职业素养不高，在设计泵站的过程中，忽略了整个水利枢纽工程建设的各环节，以控制成本为主，致使最终的泵站不科学，安全质量事件频发，对于水利泵站的稳定以及安全有严重的影响。

3水利枢纽工程泵站结构设计及流道设计要点

3.1 整体规划设计

水利工程总体规划在工程总体建设中起着非常重要的作用。同时，项目的建设相对繁琐，需要注意的点也很多。首先要注意控制工程施工条件、工程施工场地条件和周围交通条件等。其次，要注意施工回流，控制分流方式和标准；之后要注意主体工程施工管理，做好施工进度计划等工作，这才能够保证工程的效率与进度。工程建设的设计工作需要加强勘测工作。依靠勘测工作所获得的各项数据、资料等，不断完善设计规划，提高规划设计的精准性与可靠性。工作需严格结合相关法律、法规以及企业自身的工作要求，将工程建设质量摆在首要位置，保证勘测设计质量能够达到水泵站工程质量与安全的各项要求。之后做好设计文件和图纸的审核工作，并做好技术交底。及时掌握施工现场的实际情况，针对可能出现的变更及时采取应对措施，保证最终水利泵站工程的质量评定与验收工作能够满足要求。

3.2泵站结构混凝土高性能设计

高性能混凝土的主要性能特征之一是其高耐久性。要保证高性能混凝土的材料配置合理，能满足长期施工的技术要求。可考虑采用恒负温高性能的现浇混凝土水泥桩和钻孔灌注桩。根据设计原则，应采用32.5普通硅水泥、42.5中热水泥或低抗氧化性高抗硫化水泥。搅拌时，应进一步减少混凝土的用量，以有效保证混凝土的坚固性。混合料的坍落度应满足混合料水下泵送和浇筑的要求，其温度一般不应大于5度。在搅拌的同时，需要添加多功能复合外加剂，以提高混凝土的牢固性，简化其操作程序，保证施工质量。浇筑过程中，可有人专门检查支撑、模板和钢筋的稳定性。如果在施工过程中发现变形，需要立即处理。在浇筑混凝土的过程中，可使用内部振捣棒进行振捣。振捣时对水平移动距离有一定要求。移动距离应为30~50cm，并与侧模保持一定距离。遵循快插慢拔的原则，均匀布置插点，逐点移动，依次进行。每个振动点的持续时间以表面出现浮浆为准，混凝土停止下沉，不再出现气泡，表面呈现平整的浮浆，以保证混凝土质量。

3.3出水流道水力设计

出水流道是水泵装置的重要组成部分，其作用是使从水泵叶轮获得能量的水体在流向出水池的过程中更好地转向和扩散，要求不发生外流和旋涡，最大限度地回收水流的动能，尽量减少水头损失。出水流道利用真空破坏阀破坏虹吸，切断水流，运行管理比较方便和可靠。采用出水流道的水泵装置扬程一般都比较低，流道的水力损失占装置扬程的比例大，直接影响到水泵装置效率的高低，影响到泵站长期运行时工程经济效益的发挥。通过优化设计，尽量减少其水力损失，提高水泵装置效率是重点 。

3.4出水流道水力损失计算

根据数值计算得到的出水流道进出口断面上计算节点的流速和压力值，应用伯努利方程和后处理程序，可以计算出不同计算工况和不同流量下的通道水力损失。在计算流量范围内，出水流道的水力损失受导叶残余环流的影响，随流量而变化，但不与流量的平方成正比， 不同隔墩起始位置时出水流道的水力损失对比的起始位置不同而有所变化，也与流道的长度、宽度等型线设计参数有关。在小流量、高扬程工况时，出水流道的水力损失较大，随着流量的增加，水力损失逐步减小，到达设计流量附近时，趋向最小值，然后又随着流量的增加而增加。随着隔墩起始位置向出水侧移动，水力损失逐步减小，小流量下的流道水力损失减小的幅度较为明显。在驼峰前，把中隔墩起始位置向出水侧移动，能适当减小流道的水力损失，对出口断面的流速分布影响较小; 取消中隔墩的设计方案对出口断面的流场影响较大，低速区明显扩大，断面流速分布不均度增加 。

3.5加大设计人员的培训力度

企业需要组织相关设计人员进行技术培训，提高设计的合理性。确保所有设具备足够的专业理论知识。同时，在设计过程中，要为他们提供更多的学习机会。同时，要不断学习国内外的先进技术和理念，掌握水利泵站的发展趋势，才能有效提高自身的专业技能，实现水利建设效益的最大化。

 结束语

通过以上的分析和讨论，我们不难发现，泵站结构设计的重要性和复杂性是需要详细考虑的，泵站结构设计和施工本身的过程会受到很多因素的影响。因此，在实际施工中，必须明确泵站结构设计项目的整体实施。因此，无论是国家还是相关企业都应该更加重视泵站结构设计的质量控制，总结和完善能够解决问题的有效措施，最大限度地避免影响质量。在混凝土泵站设计工作中，应加强结构设计，采用科学合理的结构，确保泵站的整体稳定和安全运行。

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