典型过流断面流速分布量测为了全面分析进水前池中水流的流态,在表面流态量测的基础上,进行了典型过水断面流速分布的量测。试验对在设计工况下5台水泵同时运行时,吸水区典型过流断面的流速分布进行了量测。试验中,确定了3个施测横断面和11个施测纵断面。在垂线方向上分别距进水吸水区底5cm、15cm、25cm及水面分别布置4层测点。
试验结果分析通过对各种工况和多种开机组合情况下的运行分析,原设计方案中,进水槽内流速梯度大,尤其是在多机组低扬程时,水流翻滚剧烈,存在大范围回流等水力现象,在吸水池内,存在倒流及立面翻滚现象,在吸水池远离配水孔一侧,流速较小。造成吸水区内产生不良流态的主要因素有以下几个方面:箱涵到进水槽有145m的跌水;采取矩形箱涵进水;底孔配水不均匀;底孔过流断面偏小。
改进进水流态的措施因为受地理条件的限制,前池的几何布置不宜改变。因此,可以通过在池内修建小型建筑物如导流墩、压水板<35>等改变水流流态,达到为水泵吸水提供良好的水力条件的目的。经过反复试验,本泵站后确定采取如下工程措施:斜坡将吸水区内底板改为由进水槽向水泵方向的斜坡。这是基于原设计中,箱涵到进水槽有145m的跌水。水流由进水箱涵进入进水槽后,由于存在较大的落差,水流流速加大,主流直冲向前,造成靠近进水箱涵一侧的配水孔进水流量偏小。将底板改为斜坡后,可以使进入吸水区的水流流速增大,水泵吸水口底部流速增大,有效改善吸水池内泥沙淤积状况,提高水泵性能。
渐扩梯形断面进水箱涵将原矩形箱涵进水改为渐扩梯形断面箱涵进水。由于进水箱涵偏向于中间隔墩,致使水流主流区位于进水槽靠近中间隔墙处,对靠近进水箱涵一侧水泵配水影响较大。而改为渐扩梯形断面箱涵进水后,可以减小进入进水槽后水流不均匀性,消除水流突然扩散引起的回流和旋涡,改善进水槽内水流流态。
导流墩加压水板将原来底孔配水为压水板进水方式,在压水板后设置导流墩,并在进水槽中隔墙一侧设置导流坎。这是针对原设计中,底孔采取均匀对称布置,造成配水不均匀,而主流区又偏向背离进水箱涵一侧,导致1泵配水偏大,5泵配水偏小。如此改进后,弥补了靠近进水箱涵侧两台水泵进水不足的问题。
垫高进水槽底高程把进水槽底板整体垫高至与进水箱涵底板同一高程,使水流在同一高程范围内正向补水,可以有效降低进水槽内水流流速,改善进流的均匀性。通过以上4个工程措施后,前池水流流态得以明显改善,并有效地改善了水泵的配水条件,提高了水泵的效率。改善措施后横断面Ⅲ~Ⅲ的流速分布。
结语通过试验研究表明:通过一系列的工程措施改进后,汶水路泵站整体在各种运行工况下,水泵的效率得到有效的提高,集水前池内各水泵的配水均匀,流态良好,较好地满足了近期和远期、雨季和旱季泵站运行要求。