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如何改进正向进水前池的设计?

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图8-18为常见的一种正向进水前池。这种形式的前池呈梯形扩散。如果以这种流态进入前池,必然恶化前池流态。由于引渠和前池中的水流一般为缓流,故前池中的扩散角可以大于20°。在这种情况下实际上相当于侧向进水,旋涡的强度会明显增加。图8-20正向进水前池的几种改造方案延长前池长度;改为折线形;改为曲线形;池中设置导流墩

如何改进正向进水前池的设计?

图8-18为常见的一种正向进水前池。当水泵台数较多,进水池总宽度B大于引渠底宽b时,常常采用这种形式。这种形式的前池呈梯形扩散。

图8-18 正向进水前池

(a)平面图;(b)剖面图
1—引渠;2—前池;3—进水池;4—进水管或水泵

影响前池流态的主要因素有:

1.引渠(或引水涵洞)对前池流态的影响

水力学可知,水流通过弯曲渠道时,在离心力的作用下将会产生弯道环流,即表层水从凸岸流向凹岸,底层水则由凹岸流向凸岸。而且凹岸的水位高于凸岸。如果以这种流态进入前池,必然恶化前池流态。因此,要求引渠与前池的连接段应是具有一定长度的顺直段。

2.前池扩散角对流态的影响

影响正向进水前池流态最重要的因素是扩散角。根据理论分析和试验结果,水流自然扩散的临界扩散角可按下式确定:

(www.xing528.com)

式中:h为引渠末端过水断面的水深;v为引渠末端过水断面的流速;Fr为引渠末端过水断面水流的弗劳德数,Fr=

当Fr=1,即水流处于缓流与急流之间的临界状态时,上式tan(θ/2)=0.172,即(θ/2)=9.75°,θ≈20°。由于引渠和前池中的水流一般为缓流,故前池中的扩散角可以大于20°。根据有关试验和工程实践,前池的临界扩散角可取20°~40°。

在工程实践中,常常因为某些原因,例如由于枢纽布置或地质条件的限制等原因,为了节省工程投资,而缩短前池的长度,以致使前池的扩散角大于允许的扩散角θ。因此,造成图8-19(a)所示的水流现象。即在池中两侧产生范围较大的回流区,并压缩主流,使前池中实际的过水断面减小,水头损失增加,并且由于进入进水池两侧的流向发生了变化,因此,容易引起围绕水泵或进水管周围旋转的环流,使水泵效率下降。当α=180°时,前池长度为零,即为取消前池的情况,如图8-19(b)所示,此时,进水池内的流态会进一步恶化。在这种情况下实际上相当于侧向进水,旋涡的强度会明显增加。

图8-19 扩散角太大时的前池流态

(a)扩散角大于90°;(b)扩散角等于180°
1—回流;2—旋涡;3—水泵

对于这些扩散角过大的前池,除延长前池长度,减小扩散角外,还可以将前池改为折线形、曲线形,或在池中设置导流墩,如图8-20所示。

图8-20 正向进水前池的几种改造方案

(a)延长前池长度;(b)改为折线形;(c)改为曲线形;(d)池中设置导流墩

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