水泵站防沙設(shè)計(jì)和布置(中)
對(duì)黃河或?qū)挏\多沙河段擬建泵站要有規(guī)劃布置方案,需進(jìn)行了泵站選址、取水頭部布置、浮冰進(jìn)閘模擬等的試驗(yàn)研究,有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明:
寬淺多沙河流岸邊式取水泵站站址的選定,應(yīng)建立在對(duì)所在河段的中長(zhǎng)期演變趨勢(shì)及該河段河道穩(wěn)定性與河型特征的準(zhǔn)確分析與判別的基礎(chǔ)上,水行政管理部門(mén)所制定的規(guī)劃治導(dǎo)線及整治工程平面布置方案是泵站選址時(shí)必須認(rèn)真考慮的因素之一。
寬淺多沙河流岸邊式取水泵站站址宜選在靠近主流一側(cè)彎道頂沖點(diǎn)下游的送溜段,上下游河勢(shì)要相對(duì)穩(wěn)定。這樣才能使各級(jí)流量時(shí),主流線和深泓緊貼岸邊通過(guò),同時(shí)又避免取水頭部受到頂沖。取水頭部按迎水面與主流線平行相貼的形式布置較為理想。對(duì)于取水保證率要求很高的工業(yè)泵站,取水頭部底板高程應(yīng)參照極端枯水位確定。
在寬淺多沙河流修建岸邊式取水泵站,采用疊梁閘形式的取水頭部布置方案,使洪枯水季節(jié)的取水安全得到最大限度地保證并能防止推移質(zhì)泥沙的進(jìn)入。西北農(nóng)林大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院對(duì)多沙河流岸邊式泵站優(yōu)化布置方案試驗(yàn)研究證明,當(dāng)懸移質(zhì)粒徑小于0.03mm時(shí),對(duì)于河道來(lái)水含沙量小于10kg/m³的情況,利用疊梁閘可達(dá)到對(duì)河源水質(zhì)初次凈化的目標(biāo),但是對(duì)于少數(shù)情況下,含沙量大于10kg/m³的來(lái)水來(lái)沙,分層取水撇清效果不明顯。也有研究者張向東等在文章中認(rèn)為,在黃河岸邊取水,為減少泥沙進(jìn)入進(jìn)水閘,通常采用攔沙坎、疊梁和潛堰的形式防沙,根據(jù)實(shí)測(cè)黃河含沙量其垂直分布多呈靴形,在水深2/3以下含沙量顯著增加,根據(jù)黃河枯水期打漁張灌區(qū)渠首河道實(shí)測(cè)資料,河底含沙量為水面含沙量的1.2~2.2倍,所以采用一定高度的攔沙堰,或疊梁可減少泥沙進(jìn)閘量和防止較粗泥沙進(jìn)閘,防沙效果一般在15%左右。結(jié)合黃河浪店水源泵站工程的具體布置情況,為減少泥沙進(jìn)入閘室,在進(jìn)水閘前設(shè)置了72.7m×30.2m的集流坑,同時(shí)在進(jìn)水閘前沿設(shè)有攔沙潛水疊梁門(mén),疊梁高度可視運(yùn)行情況設(shè)置0. 9m、0.6m等幾種情況。經(jīng)清華大學(xué)水利水電工程系及山西省水利科學(xué)研究所模型試驗(yàn)驗(yàn)證,閘前設(shè)集流坑除集流作用外,還可預(yù)沉泥沙,以減少水泵抽水含沙量,試驗(yàn)建議集流坑尺寸為60m×40m,設(shè)置0.9m的疊梁攔沙效果優(yōu)于0.6m,同時(shí)證明當(dāng)引水含沙量較低時(shí)攔截泥沙的百分?jǐn)?shù)要高,隨著含沙量增加,攔截泥沙的百分?jǐn)?shù)逐漸降低,但從絕對(duì)量來(lái)看,含沙量高的•情況下要比含沙量低的情況攔截泥沙量大,因此確定當(dāng)黃河含沙量高于50kg/m³時(shí),泵站停止引水。為減少泥沙進(jìn)入進(jìn)水閘,工程還配設(shè)了水陸兩用挖掘機(jī),及時(shí)挖除集流坑內(nèi)的泥沙。值得關(guān)注的是寬淺多沙河流的河勢(shì)對(duì)護(hù)灘及護(hù)岸工程較敏感,泵站站址區(qū)的岸坡防護(hù)與加固,應(yīng)以不影響取水頭部最佳水流條件為前提,同時(shí)滿足設(shè)計(jì)上對(duì)取水頭部安全穩(wěn)定性的要求。對(duì)于主流擺動(dòng)的河道,例如黃河北干流,則水源引進(jìn)成為關(guān)鍵問(wèn)題,由于主流擺動(dòng),影響頭部取水的穩(wěn)定,因此在運(yùn)行中不得不增加水源泵站(浮體泵站)建造出具有黃河特色的水源泵站,既能適應(yīng)水位上下波動(dòng)的影響,又能根據(jù)水源流變化而滿足搬遷移動(dòng)的要求。所建泵站若能像作業(yè)面上使用的可移動(dòng)泵,那將成為最理想的泵站形式。實(shí)踐說(shuō)明,夾馬口揚(yáng)水處2000年試驗(yàn)成功的浮體泵站可以滿足上述要求。但也有研究者張向東、董健莉在“黃河小北干流上應(yīng)用大型潛水電泵泵站設(shè)計(jì)特點(diǎn)”一文中認(rèn)為:
對(duì)于在黃河岸邊取水的方案,前期曾比較了固定泵站方案,浮船泵站方案,泵車(chē)取水方案,多口取水移動(dòng)泵方案等,并進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,認(rèn)為采用多口取水移動(dòng)泵方案,可以較好的適應(yīng)黃河主流擺動(dòng),著流點(diǎn)不穩(wěn)的特點(diǎn),取水保證率較高,因此,取水方案采用多口取水移動(dòng)泵方案。但是,這是不得不而為之,卻要付出多一臺(tái)階的泵站的代價(jià)。張向東對(duì)移動(dòng)泵型進(jìn)行論證后,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,采用大型潛水電泵比常規(guī)軸流泵可節(jié)省投資20%左右,故此,選擇大型潛水電泵方案。
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