第八章进出水建筑物设计 泵站进、出水建筑物是保证机组能否充分发挥其效应，提 高泵站效率，达到安全、节能、降低工程造价及抽水成本的 主要建筑物。进出水建筑物的选型和设计正确与否，直接影 响到机组的安全运行、性能的发挥和工程投资、年运行费的 高低。因此，我们要掌握进出水建筑物设计的一般方法。 第一节取水建筑物 取水建筑物位置和型式是否合理不仅对泵站能否可靠安 全运行有影响，还对流入进水池的水源含沙量有影响，因此 在进行泵站规划设计时要给予足够的重视
第八章 进出水建筑物设计 泵站进、出水建筑物是保证机组能否充分发挥其效应，提 高泵站效率，达到安全、节能、降低工程造价及抽水成本的 主要建筑物。进出水建筑物的选型和设计正确与否，直接影 响到机组的安全运行、性能的发挥和工程投资、年运行费的 高低。因此，我们要掌握进出水建筑物设计的一般方法。 第一节 取水建筑物 取水建筑物位置和型式是否合理不仅对泵站能否可靠安 全运行有影响，还对流入进水池的水源含沙量有影响，因此 在进行泵站规划设计时要给予足够的重视
第八章进出水建筑物设计 一、 取水口位置的选择 在选择取水口位置时，应考虑以下几个方面。 (1)取水口应尽量靠近供水区的中心地带，以减少引水或 输水工程的长度，节约工程投资。 (2)取水口附近应有较好的地形和地质条件，以便布置泵 站工程的其他建筑物。 (3)取水口应尽量设在河流凹岸的稳定河段上，主流靠近 岸边且不易摆动的地方。 (4)在顺直河段取水虽然不如弯道凹岸优越，但在一定条 件下也可以选择。其基本条件是：河床地质条件较好，流态良 好，河床变迁不容易发生，水源中含沙量小，主流稳定等。 (5)在弯道凸岸取水，如果供水区靠近河流弯道的凸岸 一 侧，经过技术经济比较后，不得不在弯道凸岸取水时，应 尽量把取水口布置在凸岸的起点或终点，并把取水头部和引 水管伸向不受淤积影响和水流条件较好的主流深槽
第八章 进出水建筑物设计 一、取水口位置的选择 在选择取水口位置时，应考虑以下几个方面。 （1）取水口应尽量靠近供水区的中心地带，以减少引水或 输水工程的长度，节约工程投资。 （2）取水口附近应有较好的地形和地质条件，以便布置泵 站工程的其他建筑物。 （3）取水口应尽量设在河流凹岸的稳定河段上，主流靠近 岸边且不易摆动的地方。 （4）在顺直河段取水虽然不如弯道凹岸优越，但在一定条 件下也可以选择。其基本条件是：河床地质条件较好，流态良 好，河床变迁不容易发生，水源中含沙量小，主流稳定等。 （5）在弯道凸岸取水，如果供水区靠近河流弯道的凸岸 一侧，经过技术经济比较后，不得不在弯道凸岸取水时，应 尽量把取水口布置在凸岸的起点或终点，并把取水头部和引 水管伸向不受淤积影响和水流条件较好的主流深槽
第八章进出水建筑物设计 二、取水头部 取水头部的形式很多，根据水源的水文、地质、施工、航运以及含沙量和 漂浮物等具体情况确定。 1.管式取水头部：管式取水头部一般采用钢管结构，优点是构造简单、造 价较低、施工方便等。常用于水质较好的中小型取水工程。 2.蘑菇式取水头部：蘑菇式取水头部，水流是从帽盖底下曲折流入的。这 种型式要求的淹没深度最小，因此，泥沙和悬浮物不容易进入引水管道。因为 其头部高度较大，因此，适合干枯水期仍有较大水深的中小型取水工程。 3.鱼形罩式取水头部：鱼形罩式取水头部是一种改进的莲蓬头式，筒身及 其尾部圆锥头部钻有圆孔，外形圆滑，水流阻力小。由于进水流速小于河流流 速，漂浮物不易吸附在罩面上。这种取水头部适合于中小型取水工程。 4.箱式取水头部：用钢筋混凝土制成箱子，安置在河底。这种取水头部常 用于非软弱地基和中等流速的半山区和平原地区的河流。 5.桥墩式取水头部：桥墩式取水头部迎水面做成流线型，基础埋入河床， 稳定性较好。由于局部冲刷，泥沙不易淤积，能保持一定的取水深度。适合于 取水量大、河水流速较大和水深较浅的河流。 6. 岸边隧洞式取水头部：对主流近岸，岸坡较陡且为基岩的河段取水时 用岸边隧洞式取水头部。 框架式取水头部：这种取水头部是用框架支承取水头部和引水管道的重 架式取水头部适于流速较小，水位变幅不大，河床地质条件便于打桩的 河流
第八章 进出水建筑物设计 二、取水头部 取水头部的形式很多，根据水源的水文、地质、施工、航运以及含沙量和 漂浮物等具体情况确定。 1．管式取水头部：管式取水头部一般采用钢管结构，优点是构造简单、造 价较低、施工方便等。常用于水质较好的中小型取水工程。 2．蘑菇式取水头部：蘑菇式取水头部，水流是从帽盖底下曲折流入的。这 种型式要求的淹没深度最小，因此，泥沙和悬浮物不容易进入引水管道。因为 其头部高度较大，因此，适合干枯水期仍有较大水深的中小型取水工程。 3．鱼形罩式取水头部：鱼形罩式取水头部是一种改进的莲蓬头式，筒身及 其尾部圆锥头部钻有圆孔，外形圆滑，水流阻力小。由于进水流速小于河流流 速，漂浮物不易吸附在罩面上。这种取水头部适合于中小型取水工程。 4．箱式取水头部：用钢筋混凝土制成箱子，安置在河底。这种取水头部常 用于非软弱地基和中等流速的半山区和平原地区的河流。 5．桥墩式取水头部：桥墩式取水头部迎水面做成流线型，基础埋入河床， 稳定性较好。由于局部冲刷，泥沙不易淤积，能保持一定的取水深度。适合于 取水量大、河水流速较大和水深较浅的河流。 6．岸边隧洞式取水头部：对主流近岸，岸坡较陡且为基岩的河段取水时 可采用岸边隧洞式取水头部。 7．框架式取水头部：这种取水头部是用框架支承取水头部和引水管道的重 量。框架式取水头部适于流速较小，水位变幅不大，河床地质条件便于打桩的 平原河流
第八章进出水建筑物设计 第二节引水建筑物 泵站工程的引水建筑物是指引水渠或引水管道，是泵站工程 的重要组成部分，因此，必须科学合理地作出布置和尺寸拟定。 一、引水渠 (一)引水渠的作用 引水渠是连通水源（或排水区）与泵房的明渠。其主要作用： (1)可以使泵房尽可能接近灌区（或容泄区），以减小输水管道 的长度，从而节省工程投资和能量损耗： (2)为水泵正向进水提供条件： (3)避免泵房与水源直接接触，简化泵房结构和方便施工； (4)对于从多泥沙的水源中抽水的泵站，还可以提供设置沉 沙池的场地并为前池利用自流冲沙提供必要的高程。 应当指出，在水源水位变幅较大，地面坡度又比较平坦，设 桌不经济时，也可以采用引水管道
第八章 进出水建筑物设计 第二节 引水建筑物 泵站工程的引水建筑物是指引水渠或引水管道，是泵站工程 的重要组成部分，因此，必须科学合理地作出布置和尺寸拟定。 一、引水渠 （一）引水渠的作用 引水渠是连通水源(或排水区)与泵房的明渠。其主要作用： （1）可以使泵房尽可能接近灌区(或容泄区)，以减小输水管道 的长度，从而节省工程投资和能量损耗； （2）为水泵正向进水提供条件； （3）避免泵房与水源直接接触，简化泵房结构和方便施工； （4）对于从多泥沙的水源中抽水的泵站，还可以提供设置沉 沙池的场地并为前池利用自流冲沙提供必要的高程。 应当指出，在水源水位变幅较大，地面坡度又比较平坦，设 置引渠不经济时，也可以采用引水管道
第八章进出水建筑物设计 (二)对泵站引水渠的要求 (1)有足够的过水断面，以满足引水流量的要求。 (2)应尽量避开地质构造复杂、渗透性大和有崩塌可能的 地段，渠身宜座落在挖方地基上，并应少占耕地。 (3)要有拦污、沉沙、冲沙（对多泥沙河流）、拦冰（对寒冷 地区)等设施，防止污物、有害泥沙、冰块进入前池。 (4)应为前池、进水池提供良好的水流条件，动能损失要 小。渠中流速要小于不冲流速而大于不淤流速，以防止冲刷 和淤积。 (5)顺而直尽，量减少引渠上的建筑物，以减少水力损失。 注：必须转弯的土渠弯道半径应大于5倍渠道水面宽，石渠 及衬砌渠弯道半径宜大于3倍渠道水面宽，弯道终点与前池进 口之间要大于8倍渠道水面宽的直段长度
第八章 进出水建筑物设计 （二）对泵站引水渠的要求 （1）有足够的过水断面，以满足引水流量的要求。 （2）应尽量避开地质构造复杂、渗透性大和有崩塌可能的 地段，渠身宜座落在挖方地基上，并应少占耕地。 （3）要有拦污、沉沙、冲沙(对多泥沙河流)、拦冰(对寒冷 地区)等设施，防止污物、有害泥沙、冰块进入前池。 （4）应为前池、进水池提供良好的水流条件，动能损失要 小。渠中流速要小于不冲流速而大于不淤流速，以防止冲刷 和淤积。 （5）顺而直尽，量减少引渠上的建筑物，以减少水力损失。 注：必须转弯的土渠弯道半径应大于5倍渠道水面宽，石渠 及衬砌渠弯道半径宜大于3倍渠道水面宽，弯道终点与前池进 口之间要大于8倍渠道水面宽的直段长度
第八章进出水建筑物设计 (三)引水渠的设计 1.引术渠的类型 (1)自动调节渠道 通常引水渠较短，底坡平缓。为保证引渠有足够的输水 能力，用泵站的最大流量作为引渠的设计流量，按明渠均匀 流设计。渠中水面线与渠底平行。当提水流量小于引渠设计 流量时，水面线为雍高曲线。当停机时，渠中流量等于零， 其水面线为水平线，与水源水位齐平。为保证渠道沿线不发 生漫溢现象，采取渠首顶部与渠尾顶部高程相同，并高出水 源设计最高水位。这种形式的渠道，具有一定的调节容积， 为适应泵站的流量变化创造了条件，故称这种渠道为自动调 节渠道。其缺点是挖方量大，泵房应有防洪设施
第八章 进出水建筑物设计 （三）引水渠的设计 1．引术渠的类型 （1）自动调节渠道 通常引水渠较短，底坡平缓。为保证引渠有足够的输水 能力，用泵站的最大流量作为引渠的设计流量，按明渠均匀 流设计。渠中水面线与渠底平行。当提水流量小于引渠设计 流量时，水面线为雍高曲线。当停机时，渠中流量等于零， 其水面线为水平线，与水源水位齐平。为保证渠道沿线不发 生漫溢现象，采取渠首顶部与渠尾顶部高程相同，并高出水 源设计最高水位。这种形式的渠道，具有一定的调节容积， 为适应泵站的流量变化创造了条件，故称这种渠道为自动调 节渠道。其缺点是挖方量大，泵房应有防洪设施
第八章进出水建筑物设计 (2)非自动调节渠道 当引渠较长，且泵站附近的渠道处于半挖半填的地段时， 如果采用自动调节渠道，则挖方量较大，经济上不合理。可 采用堤顶线平行渠底坡线。当渠中通过设计流量时，水面平 行渠底。当提水量小于设计流量或等于零时，为防止水流漫 溢渠顶，常在引水渠末端设置溢水建筑物或在渠首设闸控制。 2.引渠设计 引水渠设计包括渠道的纵、横断面设计。而纵、横断面的 设计是相互联系并互为条件的，在实际工作中不能截然分开， 往往需要将两者设计交替进行，反复计算和比较，最后确定合 理的设计方案。 渠道设计应满足纵向稳定和平面稳定的要求。纵向稳定是 指渠道在设计条件下不发生冲刷，也不发生淤积，或者在一 定时期中冲淤平衡。平面稳定是在设计条件下渠道不发生左 白摆动，渠床和两岸不会局部冲刷或淤积
第八章 进出水建筑物设计 （2）非自动调节渠道 当引渠较长，且泵站附近的渠道处于半挖半填的地段时， 如果采用自动调节渠道，则挖方量较大，经济上不合理。可 采用堤顶线平行渠底坡线。当渠中通过设计流量时，水面平 行渠底。当提水量小于设计流量或等于零时，为防止水流漫 溢渠顶，常在引水渠末端设置溢水建筑物或在渠首设闸控制。 2．引渠设计 引水渠设计包括渠道的纵、横断面设计。而纵、横断面的 设计是相互联系并互为条件的，在实际工作中不能截然分开， 往往需要将两者设计交替进行，反复计算和比较，最后确定合 理的设计方案。 渠道设计应满足纵向稳定和平面稳定的要求。纵向稳定是 指渠道在设计条件下不发生冲刷，也不发生淤积，或者在一 定时期中冲淤平衡。平面稳定是在设计条件下渠道不发生左 右摆动，渠床和两岸不会局部冲刷或淤积
第八章进出水建筑物设计 二、引水管道 引水管道是连接取水头部和集水井或进水池、进水室之间 的管道。引水管有重力自流引水管和虹吸自流引水管。 (一)重力自流引水管 重力自流管是靠取水头部和集水井（室）之间的水位差， 使水流从取水头部自流向集水井（室），这种引水型式对河 床和地质构造有着广泛的适用性。 自流管的管径是根据管内的设计流速确定的。流速增大可 以减小管径、节省工程投资。但也会将更多的泥沙带入集水 井，并造成较大的阻力损失，从而增加管理运行费用。但流 速过小又会引起管内淤积。因此，管内流速不应超过经济流 速，也不应小于不淤流速。 实践证明，重力自流管在停用期间容易引起管内淤积。因 凭在水源浊度大时，应特别注意停用时的重力自流管的淤积
第八章 进出水建筑物设计 二、引水管道 引水管道是连接取水头部和集水井或进水池、进水室之间 的管道。引水管有重力自流引水管和虹吸自流引水管。 （一） 重力自流引水管 重力自流管是靠取水头部和集水井（室）之间的水位差， 使水流从取水头部自流向集水井（室），这种引水型式对河 床和地质构造有着广泛的适用性。 自流管的管径是根据管内的设计流速确定的。流速增大可 以减小管径、节省工程投资。但也会将更多的泥沙带入集水 井，并造成较大的阻力损失，从而增加管理运行费用。但流 速过小又会引起管内淤积。因此，管内流速不应超过经济流 速，也不应小于不淤流速。 实践证明，重力自流管在停用期间容易引起管内淤积。因 此在水源浊度大时，应特别注意停用时的重力自流管的淤积
第八章进出水建筑物设计 (二)虹吸式自流引水管 重力式自流引水管的敷设深度大，需要开挖的土石方较多。 如果水下施工较困难而且投资很大，为了确保安全，不允 许管道穿过堤坝时，可以考虑采用虹吸式自流引水管这种型 式。图8一7即为这种型式之一。 由此可知，在图示的条件下，采用虹吸 式自流引水管时具有施工简单，工程投 ?最低河水位 资省等优点。同时因为枯水期虹吸管上 的阀门可以露出水面，维护检修都比较 方便。但这种引水方式需要配备一套抽 图8一7虹吸式自流引水管 真空系统，增大了泵房面积，也增加了操作、维护工作量。 另外，虹吸管对管材和施工质量要求高，一旦管路出现漏 气，就需频繁操作真空泵，否则就会使虹吸遭到破坏，以致 复生停水事故。因此一定要特别注意施工质量，并按规定进 行试压后才能投入生产
第八章 进出水建筑物设计 （二） 虹吸式自流引水管 重力式自流引水管的敷设深度大，需要开挖的土石方较多。 如果水下施工较困难而且投资很大，为了确保安全，不允 许管道穿过堤坝时，可以考虑采用虹吸式自流引水管这种型 式。图8—7即为这种型式之一。 由此可知，在图示的条件下，采用虹吸 式自流引水管时具有施工简单，工程投 资省等优点。同时因为枯水期虹吸管上 的阀门可以露出水面，维护检修都比较 方便。但这种引水方式需要配备一套抽 图 8—7 虹吸式自流引水管 真空系统，增大了泵房面积，也增加了操作、维护工作量。 另外，虹吸管对管材和施工质量要求高，一旦管路出现漏 气，就需频繁操作真空泵，否则就会使虹吸遭到破坏，以致 发生停水事故。因此一定要特别注意施工质量，并按规定进 行试压后才能投入生产
第八章进出水建筑物设计 第三节前池 前池和进水池的作用都是为水泵输送足够的流量和创造平 顺、均匀的进水条件。它们对水泵的正常运转有直接的影响， 在设计时必须予以充分重视，使之既能满足水流条件好，又 要达到工程造价低、管理方便的要求。 一、前池的作用 前池是衔接引渠和进水池的水工建筑物。它的作用是： 1、平顺扩散水流，将引渠的水均匀地送至进水池，为水泵 的运行提供良好的吸水条件： 2、前池的容积能起到一定的调节作，从而在水泵的流量突 然发生改变时，减少引渠和前池的水位波动
第八章 进出水建筑物设计 第三节 前池 前池和进水池的作用都是为水泵输送足够的流量和创造平 顺、均匀的进水条件。它们对水泵的正常运转有直接的影响， 在设计时必须予以充分重视，使之既能满足水流条件好，又 要达到工程造价低、管理方便的要求。 一、前池的作用 前池是衔接引渠和进水池的水工建筑物。它的作用是： 1、平顺扩散水流，将引渠的水均匀地送至进水池，为水泵 的运行提供良好的吸水条件； 2、前池的容积能起到一定的调节作，从而在水泵的流量突 然发生改变时，减少引渠和前池的水位波动