排澇泵站的建筑流道結構型式探討

摘要：隨著我國工農業建設的不斷發展，對于排澇泵站工程的建設要求也更加嚴格，因此對于我國的機電設備的生產能力也造成了不小的挑戰，然而這也從另外一個角度促進了我國泵站工程的建設水平的進一步提高，我國排澇泵站的建設也有了長足的進步。文章對排澇泵站的建筑流道結構型式進行了探討。

關鍵詞：排澇泵站；建筑流道；結構型式；機電設備；泵站工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV131 文章編號：1009-2374（2016）23-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.062

文章以我國的工農業建設為主體，立足于提升我國的工農業生產的技術水平以及工程質量，以求獲得更大的工農業的生產效益，并且從我國排澇泵站的建筑流道的結構型式及其選取出發，分析其在實際工農業生產過程中的應用，并且提出相應的應用方法。

1 建筑流道的結構型式的概念

排澇泵站的建筑流道，主要指的是在水泵導葉的出口與出水池之間形成的過渡通道。隨著目前排澇泵站的建設規模以及水平的發展，建筑流道的結構型式逐漸擺脫了傳統的漸擴的斷面形式，而主要轉而采用由圓形過渡到方形的斷面型式，排澇泵站的建筑流道的建設在排澇中體現的重要作用就是能夠降低水在通過流道時的速度，從而起到減小水流阻力、減少水力損失的作用，以為工農業生產提供更多的水能。

排澇泵站的建筑流道主要由兩個部分組成：其一是出水室；其二就是出水流道。這兩個部分在排澇泵站中又經常稱為前段和后段，出水室的結構型式主要有彎管和蝸殼兩種，而出水流道的結構型式則有好多種類，即有虹吸式、貓背式、斜式、雙向式幾種。在當前排澇泵站的工程建設中，則以虹吸式以及平直管式在工程建設中的應用為主。

對于虹吸式的建筑流道來說，主要分成上升段和下降段兩個部分，其中上升段又包含駝峰段，下降段又包含出水段，在建筑的型式方面主要采用彎管連接的方式。對于直管式的建筑流道來說，出水式采用縱向分布的型式，并且將出水管道的上口邊緣控制在出水池的最低水位之下，達到建設的目的。

2 排澇泵站的建設現狀

2.1 排澇泵站的建設特點

排澇泵站的建設水平對于推動我國工農業建設來說，起到了不可忽視的作用，相對于其他的工程建設來說，排澇泵站的建設有工程施工周期長、施工標段劃分復雜、施工范圍大、技術要求高等特點。在排澇泵站的施工過程中，不僅需要對于建設的方案進行預期準備，并且也需要對于建設的平面進行總規劃，對于泵站工程的相關建筑以及結構進行細致的研究，根據施工的周期做好相應的施工方案的分析，從工程的標段劃分上來說，主要是分成對于泵站泵池的施工以及對于出水口的施工兩個部分：在第一個施工標段中，施工人員應該首先對于泵站的泵房的施工方案以及結構進行預先設計，通過對于泵房的流水作業的精確控制，并且按照一定的施工順序進行施工，即按照泵池、泵房、進水口的施工順序進行施工，才能夠最大限度上保證施工的質量。在這個施工標段的最后階段還需要利用塊石來對泵池的底部進行保護；第二個施工階段就是對于建筑流道的設計，在實際的施工流程中，這個施工階段經常和第一個施工階段同時進行，這個施工階段所具有的施工特點就是施工人員的工作量相對而言較大，原因就是施工人員需要首先對于河塘的淤泥進行開挖，以設計建筑流道。同時這也是為了進一步配合泵站工程地下結構的施工，管道的鋪設需要在出水口的施工完成之后進行，在管道鋪設完成之后，同樣需要利用塊石進行護底。

2.2 排澇泵站的設計現狀

對于當今的排澇泵站的設計上來說，主要分為對于基坑及其土方的開挖以及排水，另外還有鋼筋工程以及專門對于工程進行維護的維護安裝工程，在基坑的排水工作中，需要根據施工的環境，設置一定高度的圍堰，并且要在河道口進行完全抽水工作之后才能夠進行施工，以保證出水管道的設計質量。在對土方進行開挖的工作中，主要是采用挖掘機對于土方進行開挖。

2.2.1 建設規模。排澇泵站的建設規模主要根據排水流量的大小而有所不同，為了對排澇泵站的規模進行描述，采用裝機總量作為單位。排澇泵站的設計流量的大小主要決定于在工程下游中排水系統的管道建設，如果涉及到遠距離的排水工程建設，則需要城鎮排水系統的配合，從建設需求上來看，排澇泵站的建設規模應該和當地進行工農業生產的規模相適應，并且根據投入的資金多少進行施工。以滿足當地工農業發展的遠期需求。

2.2.2 建設發展史。我國的排澇泵站的建設有著悠久的歷史，由于在我國的古代，農業長期上處于經濟發展的第一產業而存在，導致我國泵站工程的建設水平不斷升高，我國的祖先對于排澇泵站的早期研究則是采用以風力以及水利作為驅動力的提水機的研究作為主要的表現，直到近現代，隨著機電建設水平的不斷發展以及進步，逐漸出現了以柴油機以及電動機作為主要動力的泵站設備。

3 排澇泵站的建筑流道結構型式

3.1 建筑流道的結構分類

以上已經提到，在排澇泵站的建筑流道的結構型式中，主要分成虹吸式流道和直管式流道兩大種類。

3.2 建筑流道的結構設計

采用虹吸式建筑流道的結構的出水效率相對于直管式來說更高，并且能夠在工程水泵停水的時候阻斷水流的傳遞，根據建設環境對于中墩的要求分成整體式和分離式兩種，整體式的虹吸建筑流道擁有較好的抗振性能，并且其施工的流程相對而言較為簡單，便于施工人員進行操作，然而其施工的技術卻有著一定的復雜性，原因就是在施工中，需要加入模板施工工程，并且需要耗用大量的木材來進行施工。

3.2.1 尺寸的確定。對于排澇泵站的建筑流道的設計需要對于各種物理尺寸進行精確的計算，其中包括了對于出水流道高度以及寬度的計算，對于建筑流道的上升角以及下降角的計算、對于出水管段以及虹吸管道的直徑的計算以及對于出口管內部尺寸的確定等。

在對于出水高度進行計算的過程中，對于駝峰的揚程設計應該高于外江的水位，同時判斷在相應位置的真空值，以設置合理長度的出水管道，提高工程的穩定性。對于建筑流道的上升角以及下降角的計算主要是為了防止從水中滲出的空氣不至于在短時間內發生凝聚現象，建筑流道的上升角以及下降角的確定需要根據實際工程中的建筑流道的長度進行施工，以保證在工程的合理的投資范圍之內，保證水流的挾沙能力。對于虹吸管段以及出水管道的尺寸的計算主要是為了保證水流擁有一個合適的流動速度，并且使水流在流動的過程中不至于遭受較大的阻力。

3.2.2 結構型式的選取。對于排澇泵站結構型式的選取主要考慮到泵站的具體結構以及施工的標段劃分等，并且從投資的資金多少以及泵站運行的效率出發，進行結構選型的探討，虹吸式的結構選型相比于直管式而言，更為容易操作，并且能夠提供較好的水流條件，然而，對于施工人員而言，由于斷面的形狀變化較為難以掌握，因此又給施工的進行造成了一定的阻礙，對于模板的消耗來說，虹吸式的結構選型明顯要比直管式大得多，直管式的結構選型所具有的優點就是施工方案簡單，施工斷面的形狀變化規律沒有明顯的復雜性。在實際的試驗環境中，直管式的流道結構比虹吸式擁有更大的動能消耗。

3.2.3 設計方法。在對排澇泵站的建筑流道的結構進行設計的時候，需要考慮到上升段、下降段以及尾水段的不同管徑對于出水的流量造成的變化，在對出水彎管的設計中，應當從盡可能減少水能的損失出發，設計沒有明顯斷面變化以及形狀的出水彎管，對于虹吸管的設計中，需要工程師注意，虹吸管的最高位置應該在外江的最高水位之上，只有這樣，才能夠形成虹吸現象，尾水管的設計要求就是低于外江的最高水位，以保證空氣不能夠滲入管中，對于虹吸現象的形成造成影響。

3.2.4 應力計算。應力計算主要涉及到對于管身的應力計算，在計算過程中，應該首先考慮到對于橫向的剪力進行計算，然后再進行管的縱向應力計算，在對于管身進行應力計算的同時，需要先把管身的上部位置固定，協調與下端的位置關系，在實際的工程設計中，一般根據管的實際受力畫出相應的彎矩受力圖。

4 排澇泵站建筑流道的結構型式設計中應注意的問題

4.1 流道型線的變化

從整體的設計要求出發，在進行排澇泵站的結構選型中，無論是采用直管式的流道，還是采用虹吸式的流道，對于流道型線的變化應該設計均勻，并且根據施工的方案確定合理的當量擴散角。

4.2 出水流速的考慮

根據傳統的排澇泵站對于建筑流道的設計經驗出發，出水的流速應該控制在1.5m/s之內。

4.3 斷流方式選取

在實際的工程建設中，經常遇到排澇泵站機組因為各種事故而造成停機的現象，有效的斷流方式的選取能夠保證泵站的工作效率不受影響，防止安全事故的發生。對于排澇泵站的斷流方式的選取來說，應該根據泵站揚程以及泵站機組的特性，并且根據投入的資金大小確定合適的斷流方式，斷流方式對于排澇泵站的穩定運行以及維護，都能夠提供有效的保證。

5 排澇泵站建筑流道結構型式設計應用分析

蚌埠市的排澇泵站工程就是根據排澇泵站建筑流道的結構型式而選取的一個典型例子，蚌埠市的泵站工程屬于一種大流量的泵站工程，然而其揚程卻相對較小，本次排澇泵站的設計要求從結構型式的選取原則出發，采用虹吸式的建筑流道為主要結構選型，在實際的應用中促進了當地的水利建設以及防澇建設。

6 結語

從建筑流道的結構選型的要求出發，設計出合理的建筑流道，有利于提升水利工程的建設效率，并且根據泵站機組的特性以及投入的資金大小選取合適的結構選型，以與排澇泵站的結構以及排澇系統相適應。

參考文獻

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作者簡介：毛合鋼，湖北工業大學建筑與土木工程2014級工程碩士研究生。

（責任編輯：小 燕）