一種取水泵站預沉曝氣池的橢圓形穿孔配水花牆及其整流方法與流程
2024-03-25 21:31:05
本發明涉及一種取水泵站預沉曝氣池的橢圓形穿孔配水花牆及其整流方法,屬於水利工程設計技術領域。
背景技術：
預沉池是構成取水泵站的重要部分，其對於泥沙的固體顆粒懸浮物的沉降發揮著重要作用。當水流通過管道由水源地自流進入預沉池，水流中含有大量泥沙等固體顆粒懸浮物，為了儘可能使泥沙等固體顆粒懸浮物在預沉池中沉降下來，需要保證預沉池中水流流態平順均勻，通常在預沉池前端設置穿孔花牆進行配水。
工程實踐發現在預沉池中設置配水花牆之後，水流經過配水花牆，仍需要較長的調整，才能使預沉池內的水流流速變得均勻，而且配水花牆之後的水流，由於受到擾動，流態較差，影響預沉池內水流沉澱效果。
傳統配水花牆穿孔一般為矩形，通過磚塊堆砌而成，是用於減小進入平流沉澱池的水流流速的多孔牆。它使流量均勻地分布在進水截面上，從而減小對沉澱池的擾動。
技術實現要素：
本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種取水泵站預沉曝氣池的橢圓形穿孔配水花牆及其整流方法，可以使預沉池內水流流速分布更加均勻平順，提升泥沙等固體顆粒懸浮物的沉降效果。
本發明的目的是這樣實現的，一種取水泵站預沉曝氣池的橢圓形穿孔配水花牆，包括來流輸水管道、預沉池,來流輸水管道與預沉池的進口貫通，來流水經來流輸水管道流入預沉池內，其特徵是：所述預沉池進口處布置有第一道橢圓形孔配水花牆，預沉池內還設有第二道橢圓形孔配水花牆，第二道橢圓形孔配水花牆與第一道橢圓形孔配水花牆之間的距離為預沉池長度的0.1倍，第一道橢圓形孔配水花牆、第二道橢圓形孔配水花牆的高度均為預沉池寬度的0.56倍；
所述第一道橢圓形孔配水花牆上設有若干第一橢圓形穿孔，第一橢圓形穿孔與第一橢圓形穿孔之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第一橢圓形穿孔的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍，所述第一橢圓形穿孔包括第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔，第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔交替分布於第一道橢圓形孔配水花牆上；最下面的第一橢圓形穿孔與第一道橢圓形孔配水花牆的牆底邊的距離為預沉池寬度的0.038倍，第一道橢圓形孔配水花牆橫向的兩邊均預留有0.020倍預沉池寬度的距離長度；
所述第二道橢圓形孔配水花牆上設有若干第二橢圓形穿孔，第二橢圓形穿孔與第二橢圓形穿孔之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第二橢圓形穿孔的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍，所述第二橢圓形穿孔包括第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔，第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔交替分布於第二道橢圓形孔配水花牆上；最下面的第二橢圓形穿孔與第二道橢圓形孔配水花牆的牆底邊的距離為預沉池寬度的0.038倍，第二道橢圓形孔配水花牆橫向的兩邊均預留有0.020倍預沉池寬度的距離長度。
所述流輸水管道的埋深小於預沉池的埋深。
一種取水泵站預沉曝氣池的橢圓形穿孔配水花牆的整流方法，其特徵是：包括來流輸水管道、預沉池,來流輸水管道與預沉池的進口貫通，來流水經來流輸水管道流入預沉池內，所述預沉池進口處布置有第一道橢圓形孔配水花牆，預沉池內還設有第二道橢圓形孔配水花牆，第二道橢圓形孔配水花牆與第一道橢圓形孔配水花牆之間的距離為預沉池長度的0.1倍，第一道橢圓形孔配水花牆、第二道橢圓形孔配水花牆的高度均為預沉池寬度的0.56倍；
在第一道橢圓形孔配水花牆上設有若干第一橢圓形穿孔，第一橢圓形穿孔與第一橢圓形穿孔之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第一橢圓形穿孔的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍，所述第一橢圓形穿孔包括第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔，第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔交替分布於第一道橢圓形孔配水花牆上；最下面的第一橢圓形穿孔與第一道橢圓形孔配水花牆的牆底邊的距離為預沉池寬度的0.038倍，第一道橢圓形孔配水花牆橫向的兩邊均預留有0.020倍預沉池寬度的距離長度；第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔成排布置，上、下相鄰兩排第一橢圓形穿孔傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同；
在第二道橢圓形孔配水花牆上設有若干第二橢圓形穿孔，第二橢圓形穿孔與第二橢圓形穿孔之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第二橢圓形穿孔的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍，所述第二橢圓形穿孔包括第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔，第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔交替分布於第二道橢圓形孔配水花牆上；最下面的第二橢圓形穿孔與第二道橢圓形孔配水花牆的牆底邊的距離為預沉池寬度的0.038倍，第二道橢圓形孔配水花牆橫向的兩邊均預留有0.020倍預沉池寬度的距離長度；第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔成排布置，上、下相鄰兩排第二橢圓形穿孔傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同；
水流經來流水經來流輸水管道流入預沉池內，水流在預沉池內依次穿過第一道橢圓形孔配水花牆、第二道橢圓形孔配水花牆，通過第一道橢圓形孔配水花牆時，由於第一橢圓形穿孔包括第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔，選用的第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔交替使用，且第一橢圓形穿孔與第一橢圓形穿孔之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第一橢圓形穿孔的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍；從而第一橢圓形穿孔相比傳統穿孔對水流有更好的擴散效果，將第一左偏45°橢圓形穿孔、第一右偏45°橢圓形穿孔成排布置，上、下相鄰兩排第一橢圓形穿孔傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同，水流通過相鄰的第一橢圓形穿孔時，發生擴散的方向不同，穿過第一道橢圓形孔配水花牆的各層第一橢圓形穿孔發生能量交換，有效的平衡了各層的流速；
水流經過第一道橢圓形孔配水花牆後，再流向第二道橢圓形孔配水花牆，由於第二橢圓形穿孔包括第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔，第二左偏45°橢圓形穿孔、第二右偏45°橢圓形穿孔交替分布於第二道橢圓形孔配水花牆上，上、下相鄰兩排第二橢圓形穿孔傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同；且第二橢圓形穿孔的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍；流通過相鄰的第二橢圓形穿孔時，發生擴散的方向不同，穿過第二道橢圓形孔配水花牆的各層第二橢圓形穿孔發生能量交換，再次平衡了各層的流速；通過第一道橢圓形孔配水花牆、第二道橢圓形孔配水花牆的配合使用使水流均勻平順，實現整流的效果。
所述流輸水管道的埋深小於預沉池的埋深。
本發明結構合理簡單、生產製造容易、使用方便，通過本發明，本發明布置兩道橢圓形孔配水花牆，在預沉池進水口布置第一道橢圓形孔配水花牆，在0.1倍預沉池長後布置第二道橢圓形孔配水花牆。第一道橢圓形孔配水花牆從距離底邊0.038b（b為預沉池寬度）處進行開孔，花牆高度為0.56b,花牆橫向兩邊預留0.020b，第一橢圓形穿孔長軸為0.046b，短軸為0.023b，第一橢圓形穿孔與第一橢圓形穿孔之間水平間距為0.062b，豎直間距為0.062b。本次發明中選用的第一橢圓形穿孔形狀為偏向左邊45°橢圓形與偏向右邊45°橢圓形交替使用。橢圓形穿孔相比傳統穿孔對水流有更好的擴散效果，因為本發明中上下相鄰兩排橢圓形穿孔傾斜方向不同，水流通過相鄰的第一橢圓形穿孔時，發生擴散的方向不同，穿過配水花牆的各層發生能量交換，更有效的平衡了各層的流速。第二道橢圓形孔配水花牆與第一道花牆布置相同，通過第二道配水花牆時，水流的流速得到了進一步的降低，發生的擾動也得以降低，水流更加平順穩定。
本發明基於流體力學及空間幾何學原理，使得水流在通過配水花牆後各鄰層發生能量交換，更有效的降低了流速，便於固體顆粒懸浮物在預沉池發生的沉降。
附圖說明
圖1為本發明整體結構示意圖。
圖2為本發明中第一道橢圓形孔配水花牆結構示意圖。
圖3為本發明中第二道橢圓形孔配水花牆結構示意圖。
圖中：1來流輸水管道、2第一道橢圓形孔配水花牆、3第二道橢圓形孔配水花牆、4第一橢圓形穿孔、4-1第一左偏45°橢圓形穿孔、4-2第一右偏45°橢圓形穿孔、5第二橢圓形穿孔、5-1第二左偏45°橢圓形穿孔、5-2第二右偏45°橢圓形穿孔。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明：
一種取水泵站預沉曝氣池的橢圓形穿孔配水花牆，包括來流輸水管道1、預沉池,來流輸水管道1與預沉池的進口貫通，來流水經來流輸水管道1流入預沉池內，預沉池進口處布置有第一道橢圓形孔配水花牆2，預沉池內還設有第二道橢圓形孔配水花牆3，第二道橢圓形孔配水花牆3與第一道橢圓形孔配水花牆2之間的距離為預沉池長度的0.1倍，第一道橢圓形孔配水花牆2、第二道橢圓形孔配水花牆3的高度均為預沉池寬度的0.56倍；流輸水管道1的埋深小於預沉池的埋深。
在第一道橢圓形孔配水花牆2上設置若干第一橢圓形穿孔4，第一橢圓形穿孔4與第一橢圓形穿孔4之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，第一橢圓形穿孔4的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍，第一橢圓形穿孔4包括第一左偏45°橢圓形穿孔4-1、第一右偏45°橢圓形穿孔4-2，第一左偏45°橢圓形穿孔4-1、第一右偏45°橢圓形穿孔4-2交替分布於第一道橢圓形孔配水花牆2上，第一左偏45°橢圓形穿孔4-1、第一右偏45°橢圓形穿孔4-2成排布置，上、下相鄰兩排第一橢圓形穿孔（4）傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同；最下面的第一橢圓形穿孔4與第一道橢圓形孔配水花牆2的牆底邊的距離為預沉池寬度的0.038倍，第一道橢圓形孔配水花牆2橫向的兩邊均預留有0.020倍預沉池寬度的距離長度；在第二道橢圓形孔配水花牆3上設有若干第二橢圓形穿孔5，第二橢圓形穿孔5與第二橢圓形穿孔5之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第二橢圓形穿孔5的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍，所述第二橢圓形穿孔5包括第二左偏45°橢圓形穿孔5-1、第二右偏45°橢圓形穿孔5-2，第二左偏45°橢圓形穿孔5-1、第二右偏45°橢圓形穿孔5-2交替分布於第二道橢圓形孔配水花牆3上；最下面的第二橢圓形穿孔5與第二道橢圓形孔配水花牆3的牆底邊的距離為預沉池寬度的0.038倍，第二道橢圓形孔配水花牆3橫向的兩邊均預留有0.020倍預沉池寬度的距離長度；第二左偏45°橢圓形穿孔5-1、第二右偏45°橢圓形穿孔5-2成排布置，上、下相鄰兩排第二橢圓形穿孔5傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同；
使用時，水流經來流水經來流輸水管道1流入預沉池內，水流在預沉池內依次穿過第一道橢圓形孔配水花牆2、第二道橢圓形孔配水花牆3，通過第一道橢圓形孔配水花牆2時，由於第一橢圓形穿孔4包括第一左偏45°橢圓形穿孔4-1、第一右偏45°橢圓形穿孔4-2，選用的第一左偏45°橢圓形穿孔4-1、第一右偏45°橢圓形穿孔4-2交替使用，且第一橢圓形穿孔4與第一橢圓形穿孔4之間水平間距為預沉池寬度的0.062倍，豎直間距為預沉池寬度的0.062倍，所述第一橢圓形穿孔4的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍；從而第一橢圓形穿孔4相比傳統穿孔對水流有更好的擴散效果，將第一左偏45°橢圓形穿孔4-1、第一右偏45°橢圓形穿孔4-2成排布置，上、下相鄰兩排第一橢圓形穿孔4傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同，水流通過相鄰的第一橢圓形穿孔4時，發生擴散的方向不同，穿過第一道橢圓形孔配水花牆2的各層第一橢圓形穿孔4發生能量交換，有效的平衡了各層的流速；
水流經過第一道橢圓形孔配水花牆2後，再流向第二道橢圓形孔配水花牆3，由於第二橢圓形穿孔5包括第二左偏45°橢圓形穿孔5-1、第二右偏45°橢圓形穿孔5-2，第二左偏45°橢圓形穿孔5-1、第二右偏45°橢圓形穿孔5-2交替分布於第二道橢圓形孔配水花牆3上，上、下相鄰兩排第二橢圓形穿孔5傾斜方向不同，同一排的傾斜方向相同；且第二橢圓形穿孔5的長軸長度為預沉池寬度的0.046倍，短軸長度為預沉池寬度的0.023倍；流通過相鄰的第二橢圓形穿孔5時，發生擴散的方向不同，穿過第二道橢圓形孔配水花牆3的各層第二橢圓形穿孔5發生能量交換，再次平衡了各層的流速；通過第一道橢圓形孔配水花牆2、第二道橢圓形孔配水花牆3的配合使用使水流均勻平順，實現整流的效果。
我們可以設定b為預沉池寬度，l為預沉池長度，第一道橢圓形孔配水花牆2布置在預沉池的水流流入前端，第一道橢圓形孔配水花牆2的斷面形狀與預沉池的形狀相同，且第二道橢圓形孔配水花牆3與第一道橢圓形孔配水花牆2間的距離為0.1l。第一道橢圓形孔配水花牆2從距離底邊0.038b處進行開孔，花牆橫向兩邊預留0.020b，第一橢圓形穿孔4長軸為0.046b，短軸為0.023b，兩孔（第一橢圓形穿孔4）之間水平間距為0.062b，豎直間距為0.062b。本次發明中選用的第一橢圓形穿孔4形狀為偏向左邊45°橢圓形與偏向右邊45°橢圓形交替使用。第二道橢圓形孔配水花牆3布置在第一道花牆後0.1倍預沉池長處，布置方式與第一道橢圓形孔配水花牆2相同。