CN113586143A - 深层排水隧道系统排水泵站 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种深层排水隧道系统排水泵站，包括前水池以及部分设于前水池内的排水组件；排水组件包括栅状导流墙、水泵吸水管、水泵、挡板以及压水板；栅状导流墙设于前水池内且栅状导流墙的一侧与前水池的内壁连接，栅状导流墙具有多个与前水池连通的空腔；水泵吸水管的进水口伸入空腔内，水泵吸水管的出水口与水泵连通；挡板设于栅状导流墙远离前水池的内壁的一侧；压水板的一端连接于挡板的底部，另一端朝向水泵吸水管倾斜，以使得压水板的朝向前水池底壁的一面与前水池的底壁之间形成导流通道，从而对前水池的水流进行导流，使得前水池内的水流经导流通道导流至进水口，避免在水泵吸水管的进水口处或者挡板周围形成漩涡，影响水泵的运行效率及其使用寿命。

Description

深层排水隧道系统排水泵站

技术领域

本公开涉及排水技术领域，尤其涉及一种深层排水隧道系统排水泵站。

背景技术

深层排水隧道系统排水泵站是深层排水隧道系统的重要组成部分，承担着整个隧道排水系统的排水任务，其运行状态是否良好直接影响着隧道系统的运行状态。深层排水隧道系统排水泵站一般包括前水池、水泵等。

然而，由于不同工况下深层排水隧道系统排水泵站的前水池内的水位不同，深层排水隧道水流进入泵站集水池会携带水流动能，水泵的进水口处的水流的流态紊乱且容易引起漩涡，从而对水泵的运行效率及其使用寿命等产生影响。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种深层排水隧道系统排水泵站。

本公开提供了一种深层排水隧道系统排水泵站，包括前水池以及部分设于所述前水池内的排水组件，所述排水组件包括栅状导流墙、水泵吸水管、水泵、挡板以及压水板；

所述栅状导流墙设于所述前水池内且所述栅状导流墙的一侧与所述前水池的内壁连接，所述栅状导流墙具有多个与所述前水池连通的空腔；所述水泵吸水管的进水口伸入所述空腔内，所述水泵吸水管的出水口与所述水泵连通；所述挡板设于所述栅状导流墙远离所述前水池的内壁的一侧且沿着竖直方向延伸；所述压水板的一端连接于所述挡板的底部，另一端朝向所述水泵吸水管倾斜，以使得所述压水板的朝向所述前水池底壁的一面与所述前水池的底壁之间形成导流通道，用于将所述前水池内的水流经所述导流通道导流至所述进水口。

本公开的一种实施例中，所述栅状导流墙包括多个导流横墙以及多个与所述导流横墙垂直的导流纵墙，相邻的所述导流横墙之间通过所述导流纵墙连接形成栅格状的所述栅状导流墙；所述挡板包括多个，多个所述挡板分别设于相邻的所述导流横墙之间。

本公开的一种实施例中，沿所述前水池的宽度方向，所述挡板的宽度与相邻的所述导流横墙之间的宽度相适配。

本公开的一种实施例中，所述挡板的顶端与所述前水池的顶面平齐。

本公开的一种实施例中，沿所述前水池的高度方向，所述挡板的高度为9.5m，且所述挡板的底部距离所述前水池的底部的高度为2.5m。

本公开的一种实施例中，所述挡板和压水板的连接处平滑过渡。

本公开的一种实施例中，所述压水板包括多个，一个所述压水板对应一个所述挡板；且沿所述前水池的宽度方向，所述压水板的宽度等于所述挡板的宽度。

本公开的一种实施例中，所述压水板的宽度为3.3m，所述压水板与所述挡板之间的夹角为α，α＝116度；

所述压水板的底部距离所述前水池的底部的高度为1.75m。

本公开的一种实施例中，所述挡板与所述压水板一体形成。

本公开的一种实施例中，所述排水组件包括两组，两组所述排水组件相对设置。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供一种深层排水隧道系统排水泵站，该深层排水隧道系统排水泵站包括前水池以及部分设于前水池内的排水组件；排水组件包括栅状导流墙、水泵吸水管、水泵、挡板以及压水板；栅状导流墙设于前水池内且栅状导流墙的一侧与前水池的内壁连接，栅状导流墙具有多个与前水池连通的空腔；水泵吸水管的进水口伸入空腔内，水泵吸水管的出水口与水泵连通；挡板设于栅状导流墙远离前水池的内壁的一侧且沿着竖直方向延伸；压水板的一端连接于挡板的底部，另一端朝向水泵吸水管倾斜，以使得压水板的朝向前水池底壁的一面与前水池的底壁之间形成导流通道，使得前水池内的水流经导流通道导流至进水口的过程中的流态良好，以避免在水泵吸水管的进水口处或者挡板周围形成漩涡，影响水泵的运行效率及其使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述深层排水隧道系统排水泵站的局部主视结构示意图；

图2为本公开实施例所述深层排水隧道系统排水泵站的局部俯视结构示意图；

图3为不同类型的漩涡的示意图。

其中，1、前水池；11、圆柱形储水结构；12、长方体储水结构； 2、栅状导流墙；21、空腔；22、导流横墙；23、导流纵墙；3、水泵吸水管；4、挡板；5、压水板；6、导流通道。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2所示，本公开提供一种深层排水隧道系统排水泵站，该深层排水隧道系统排水泵站包括前水池1以及部分设于前水池1内的排水组件，排水组件包括栅状导流墙2、水泵吸水管3、水泵、挡板 4以及压水板5。其中，栅状导流墙2设于前水池1内且栅状导流墙2的一侧与前水池1的内壁连接，栅状导流墙2具有多个与前水池1连通的空腔21；水泵吸水管3的进水口伸入空腔21内，水泵吸水管3 的出水口与水泵连通，用于使得前水池1内的水流至水泵吸水管3内，且在水泵的抽吸作用下将水泵吸水管3内的水抽至前水池1外部并排出。挡板4设于栅状导流墙2远离前水池1的内壁的一侧且沿着竖直方向延伸，即如图2所示，挡板4设于栅状导流墙2的右侧。压水板5 的一端连接于挡板4的底部，另一端朝向水泵吸水管3倾斜，以使得压水板5的朝向前水池1底壁的一面与前水池1的底壁之间形成导流通道6，从而对前水池1的水流进行导流，使得前水池1内的水流经导流通道6导流至水泵吸水管3的进水口，且在导流通道6的导流作用下，导流至水泵吸水管3的进水口的水流的流态良好，从而避免在水泵吸水管3的进水口处或者挡板4周围形成漩涡，影响水泵的运行效率及其使用寿命。

具体的排水过程为：隧洞中的水首先输送至前水池1中，然后进入至前水池1内的水流经过压水板5的底面与前水池1底壁之间形成的导流通道6导流至水泵吸水管3的进水口，然后在水泵的作用下将水流经水泵吸水管3排送至深层排水隧道系统排水泵站的尾水池中实现排水操作。且经试验发现，在前水池1内的栅状导流墙2的前端(此处的前端指的时栅状导流墙2远离水泵吸水管3的一侧，即如图2所示的栅状导流墙2的右侧)设置挡板4和压水板5后，整个深层排水隧道系统排水泵站在不同工况下的水流均比较平稳。比如，双泵在-10.00m水位、四泵在-8.00m水位、六泵在-5.20m水位，八泵在-6.00m 水位运行时，挡板4的前端和后端的水流平稳，水体仅有轻微表面涡旋生成，可良好地满足水泵运行要求。

在前水池1中设置挡板4和压水板5后，申请人借助高锰酸钾溶液，分别对不同工况下的不同水泵对应的水泵吸水管3内的流速进行了测试，结果显示：不同水泵对应的水泵吸水管3内的流速特征类似，即带颜色的高锰酸钾溶液在水泵吸水管3内基本沿水泵吸水管3的轴线方向流动，偶有轻微摆动。并且对不同工况下水泵吸水管3的进水口附近水内涡的形成状况进行了测试，结果显示：导流通道6内的左侧、中部和右侧的水流均近似沿直线向水泵吸水管3的进水口流动，试验中未观测到明显的水内涡形成，因此，导流通道6内水流的横向流速较小，流态良好。由此说明，挡板4以及压水板5的设置，并未引起水泵吸水管3内螺旋流动的产生，且使得在导流通道6的导流作用下，导流至水泵吸水管3的进水口的水流的流态良好，不会在水泵吸水管3的进水口处或者挡板4周围形成漩涡，影响水泵的运行效率及其使用寿命。

如图2所示，前水池1由下部深度为20m的直径为12.00m圆柱形储水结构11和上部为52.30m×21.50m×10.00m的长方体储水结构12 组成。具体的，如图2所示，长方体储水结构12的宽度W1(沿着图 2所示的y方向)为21.5m，长方体储水结构12的长度L1(沿着图2 所示的x方向)为52.3m，长方体储水结构12的高度H1(沿着图1 所示的z方向)为10m。圆柱形储水结构11的内径R为12m，且沿着图1所示的z方向的高度为20m。具体的圆柱形储水结构11和长方体储水结构12的尺寸可以不限于上述示例。

隧洞中的水首先进入圆柱形储水结构11内后逐渐上升至长方体储水结构12中，涌入至长方体储水结构12中的水超过预设水位后，位于长方体储水结构12内的排水组件工作以将长方体储水结构12中的水排出。另外，前水池1可以为砖混结构，也可以采用耐腐蚀或者耐侵蚀的材料制成。

如图2所示，栅状倒流墙2具体包括多个导流横墙21以及多个与导流横墙22垂直的导流纵墙23，相邻的导流横墙22之间通过导流纵墙23连接形成栅格状的栅状导流墙2，并且导流横墙22和导流纵墙 23之间围合形成多个空腔21，该空腔21与前水池1连通，使得水泵吸水管3的进水口伸入到空腔21内后，可以将前水池1内的水经水泵吸水管3排至前水池1外部。

另外，如图2所示，导流横墙22的厚度S(即沿着图2所示的y 方向的尺寸)可以为2.1m，导流横墙22的长度L2(即沿着图2所示的x方向的尺寸)可以为8.2m，且导流横墙22的高度(即沿着图1 所示的z方向的尺寸)设置为小于整个前水池1的长方形储水结构12 的高度，用于使得导流横墙22的底部与前水池1的长方形储水结构12 的底壁之间形成空隙，以便形成导流通道6。导流纵墙23的宽度W2 (即沿着图2所示的y方向的尺寸)为3.3m。

导流横墙22可与导流纵墙23一体形成，以节省加工工艺；或者，导流横墙22与导流纵墙23分别独立成型后再拼接而成。

此外，空腔21的尺寸可以设置为大于水泵吸水管3的外径，以方便水泵吸水管3可以伸入到空腔21内。

根据上文所述，导流横墙22的底部与前水池1的底壁之间具有空隙，用于使得压水板5朝向前水池1的底壁的一面与前水池1的底壁之间形成能够与水泵吸水管3的进水口连通的导流通道6，也就是说，压水板5的底面与前水池1的底壁之间以及导流横墙22的底部与前水池1的底壁之间共同围合形成导流通道6，具体的导流通道6的尺寸根据导流横墙22的底部距离前水池1的底壁之间的高度距离(沿着图1 所示的z方向的尺寸)以及压水板5的底面距离前水池1的底壁之间的高度距离而定。

具体的，导流横22墙的底部距离前水池1的底壁之间的高度距离与压水板5的底面距离前水池1的底壁之间的高度距离一致，或者如图1所示的导流横墙22的底部距离前水池1的底壁之间的高度距离小于压水板5的底面距离前水池1的底壁之间的高度距离。

另外，为了避免在挡板4的后端(挡板4靠近导流纵墙23的一侧) 或前端(挡板4远离导流纵墙23的一侧)形成漩涡，挡板4与压水板 5的连接处平滑过渡，从而对水流的形态起到良性导流的作用。并且，为了进一步避免经压水板5的底部流过的水流在导流横墙22的底部形成漩涡，导流横墙22的底部可以进行倒角处理，即如图1所示，在导流横墙22的底部形成与压水板5的倾斜方向一致的斜切面，以对水流起到良性导流的作用。

本实施例中，挡板4与压水板5一体形成，从而节省加工工艺，或者挡板4与压水板5也可以分别独立成型后焊接或者粘接在一起。

如图2所示，挡板4包括多个，多个挡板4分别设于相邻的导流横墙22之间，即相邻的导流横墙22之间均设置有一个挡板4，挡板4 的宽度刚好与相邻的导流横墙22之间的宽度相适配，即相邻的导流横墙22之间的距离等于挡板4的宽度，此处的挡4板的宽度指的是挡板 4沿图2所示的y方向的尺寸，设置挡板4的宽度刚好等于相邻的导流横墙22之间的距离，可以使得水流完全通过导流通道6导流至水泵吸水3管的进水口，而避免水流经相邻的导流横墙22之间的空隙进入到空腔21内后导流至水泵吸水管3的进水口。

如图1所示，挡板4的顶端与前水池1的顶面平齐，即使得前水池1内的水流仅能通过挡板4的底部设置的压水板5的底面与前水池1 的底壁之间形成的导流通道6导流至水泵吸水管3的进水口，避免前水池1内的水经挡板5的顶端涌入至空腔21内。

另外，如上文所述，挡板4设置有多个，因此相应的压水板5也设置有多个，一个压水板5对应一个挡板4；且沿前水池1的宽度方向 (图2所示的y方向)，压水板5的宽度等于挡板4的宽度。本实施例中，压水板5的宽度、挡板4的宽度均为3.3m。另外，挡板4、压水板5的具体设置数目可以为图2所示的8个，也可以根据实际需要设置任意数目。

经申请人数次试验发现，沿前水池1的高度方向(即图1中的z 方向)，挡板4的高度H2为9.5m，且挡板4的底部距离前水池1的底部的高度H3为2.5m，压水板5的宽度可以为3.3m，压水板5与挡板4之间的夹角α为116度，即压水板5与竖直方向之间的锐角为64 度，压水板5的底部距离前水池1的底部的高度H4为1.75m，可以满足导流通道6对前水池1内的水流流态的改善作用。

示例性的，当深层排水隧道系统排水泵站的挡板4和压水板5的相关尺寸满足上述尺寸值时，深层排水隧道系统排水泵站设置有四个水泵且在-8m的水位运行时，在挡板4的前端和后端均不会出现强度高于3类的表面漩涡；或者深层排水隧道系统排水泵站设置有六个水泵且在-5.2m的水位运行时，在挡板4的前端和后端均不会出现强度高于 3类的表面漩涡；或者，深层排水隧道系统排水泵站设置有八个水泵且在-6m的水位运行时，在挡板4的前端和后端均不会出现强度高于3 类的表面漩涡。

需要解释说明的是，漩涡是发生在水体中的漩涡。该类漩涡起始于前水池1的边壁或底部，整体发生在水中。如图3所示，漩涡根据强度由弱到强，可分为三类：一类漩涡(旋流，Swirl)、二类漩涡(染料核涡，Dye core)以及三类漩涡(气核气泡涡，Air core orbubbles)，其后在，一类旋流为图3中的图(a)所示，二类旋流如图3中的图(b) 所示，三类旋流如图3中的图(c)所示。

另外，压水板5沿其自身的延伸方向上的长度L3为1.67m，也可以根据实际需要设定其他长度。挡板4的后端(如图1中挡板4的左侧)距离前水池1的内壁之间的距离L4为8.2m。

此外，挡板4以及压水板5的上述尺寸是根据本公开的深层排水隧道系统排水泵站按照目前最高运行水位-4m设置的，若实际运行是为高于-4m，可以根据实际情况对挡板4以及压水板5的上述各尺寸进行相应调整。

本实施例中，排水组件包括两组，两组排水组件相对设置，即如图2所示的，两组排水组件相对设置在前水池1的左右两侧。每组排水组件可以包括四个水泵吸水管3以及与各水泵吸水管3连通的四个水泵，因此，两组排水组件总共包括八个水泵吸水管3以及八个水泵，且经导流通道6导流至水泵吸水管3的进水口的水流流态良好，使得每个水泵吸水管内3的水流流速均匀，旋度较小，可以满足水泵的正常运行。

另外，本实施例中的深层排水隧道系统排水泵站，该深层排水隧道系统的尾端上向流的导流井与排水泵站的集水池之间连通用于导流水流。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，包括前水池(1)以及部分设于所述前水池(1)内的排水组件，所述排水组件包括栅状导流墙(2)、水泵吸水管(3)、水泵、挡板(4)以及压水板(5)；

所述栅状导流墙(2)设于所述前水池(1)内且所述栅状导流墙(2)的一侧与所述前水池(1)的内壁连接，所述栅状导流墙(2)具有多个与所述前水池(1)连通的空腔(21)；所述水泵吸水管(3)的进水口伸入所述空腔(21)内，所述水泵吸水管(3)的出水口与所述水泵连通；所述挡板(4)设于所述栅状导流墙(2)远离所述前水池(1)的内壁的一侧且沿着竖直方向延伸；所述压水板(5)的一端连接于所述挡板(4)的底部，另一端朝向所述水泵吸水管(3)倾斜，以使得所述压水板(5)的朝向所述前水池(1)底壁的一面与所述前水池(1)的底壁之间形成导流通道(6)，用于将所述前水池(1)内的水流经所述导流通道(6)导流至所述进水口。

2.根据权利要求1所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述栅状导流墙(2)包括多个导流横墙(22)以及多个与所述导流横墙(22)垂直的导流纵墙(23)，相邻的所述导流横墙(22)之间通过所述导流纵墙(23)连接形成栅格状的所述栅状导流墙(2)；所述挡板(4)包括多个，多个所述挡板(4)分别设于相邻的所述导流横墙(22)之间。

3.根据权利要求2所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，沿所述前水池(1)的宽度方向，所述挡板(4)的宽度与相邻的所述导流横墙(22)之间的宽度相适配。

4.根据权利要求1所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述挡板(4)的顶端与所述前水池(1)的顶面平齐。

5.根据权利要求1所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，沿所述前水池(1)的高度方向，所述挡板(4)的高度为9.5m，且所述挡板(4)的底部距离所述前水池(1)的底部的高度为2.5m。

6.根据权利要求1所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述挡板(4)和所述压水板(5)的连接处平滑过渡。

7.根据权利要求2所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述压水板(5)包括多个，一个所述压水板(5)对应一个所述挡板(4)；且沿所述前水池(1)的宽度方向，所述压水板(5)的宽度等于所述挡板(4)的宽度。

8.根据权利要求7所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述压水板(5)的宽度为3.3m，所述压水板(5)与所述挡板(4)之间的夹角为α，α＝116度；

所述压水板(5)的底部距离所述前水池(1)的底部的高度为1.75m。

9.根据权利要求1至8任一项所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述挡板(4)与所述压水板(5)一体形成。

10.根据权利要求1至8任一项所述的深层排水隧道系统排水泵站，其特征在于，所述排水组件包括两组，两组所述排水组件相对设置。

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