本發(fā)明屬于水利工程設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于山丘區(qū)高水位變化多泥沙河流的可淹沒式提水泵站。

背景技術(shù)：

在水利工程領(lǐng)域中，通常需要對低處的水源(如江河)進行提水作業(yè)，以便將水送往高處而滿足農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水或者其它用水的需求，此時往往會修建提水泵站。而對于西南山丘區(qū)的河流，其存在河流水位豐枯季節(jié)變化大，泥沙含量較高的特點，如四川省的渠江，其水位豐枯水期水位變幅接近30米，而濁度可達5000～10000NTU，甚至更高。在此類河流上進行取水時，傳統(tǒng)的提水泵站由于采用不可淹沒式設(shè)計，因此多是設(shè)置在河流岸邊的較高位置，其往往需要采用長達數(shù)十米的取水管，并設(shè)置總高度近40米的提水泵站，在泵站維修平臺和岸邊設(shè)置較長的交通橋，工程投資巨大；并且因此類河流濁度較大、泥沙含量高，容易在泵房內(nèi)造成泥沙淤積或損壞提水泵等設(shè)施而造成泵站無法運行。該類提水泵站對河流地質(zhì)條件要求較高，施工難度較大，不僅造價高昂，而且運行維護和檢修不方便，同時泥沙容易在吸水池淤積，并且還對河流行洪造成影響。

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，人們對提水設(shè)施的便捷性和實用性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的不可淹沒式提水泵站已經(jīng)無法滿足當今社會發(fā)展的需求，特別是在我國廣大的西南山丘區(qū)，一旦遇到發(fā)生洪水，將無法滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來重大經(jīng)濟損失。因此，急需開發(fā)出一種新型的提水泵站，能夠適用于西南山丘區(qū)典型的高水位變化且多泥沙河流的提水作業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種適用于山丘區(qū)高水位變化且多泥沙河流的可淹沒式提水泵站，解決傳統(tǒng)提水泵站不可淹沒的缺點，適用于西南山丘區(qū)河水濁度高且泥沙含量大的惡劣河流環(huán)境，不會造成提水泵損壞或泵房淤積而使提水泵站無法運行，能夠在洪水發(fā)作時順利進行提水作業(yè)，滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求；且無需修建較高的泵站設(shè)施，泵房設(shè)置較低，日常運行維護方便，大大減少了施工難度和工程投資。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種適用于山丘區(qū)高水位變化多泥沙河流的可淹沒式提水泵站，包括泵房，所述泵房的一個側(cè)面設(shè)置進水格柵，所述進水格柵的網(wǎng)格開口方向與水流流向相切；所述泵房內(nèi)沿水流切線方向依次設(shè)置進水泥沙緩沖區(qū)和泥沙沉積及水泵吸水區(qū)，所述泥沙沉積及水泵吸水區(qū)的底部高度低于進水泥沙緩沖區(qū)的底部高度；所述泥沙沉積及水泵吸水區(qū)內(nèi)沿平行于水流流向方向間隔設(shè)置多個泵坑，所述多個泵坑內(nèi)均安裝潛污泵；所述潛污泵的出水管上均安裝泥沙反清洗管，所述泥沙反清洗管的進水端與出水管相連，泥沙反清洗管的出水端伸入泵坑內(nèi)；在泥沙反清洗管的出水端上設(shè)置U形或環(huán)形的反清洗管頭，所述反清洗管頭環(huán)繞潛污泵并沿泵坑壁布置，所述反清洗管頭上沿著U形或環(huán)形管體方向分別設(shè)置多個開孔，所述開孔的孔徑大小為20～30mm，各開孔的中心距為20～30cm。

本發(fā)明的可淹沒式提水泵站針對西南山丘區(qū)易發(fā)生洪水且河流洪峰水位大、洪峰歷時短(一般3～7天)的特點，在泵房內(nèi)部設(shè)置進水泥沙緩沖區(qū)和泥沙沉積及水泵吸水區(qū)，一定程度上避免了洪水發(fā)作時攜帶的大量泥沙直接堆積在潛污泵周圍，減少造成泵房內(nèi)泥沙淤積或損壞潛污泵等現(xiàn)象發(fā)生，避免了洪水發(fā)作時造成提水作業(yè)停止運轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計在保證潛污泵的正常運行上是十分必要的。

本發(fā)明還針對西南山丘區(qū)河流濁度較大、泥沙含量高的顯著特點，進一步在水泵出水管上安裝了泥沙反清洗管，并在泥沙反清洗管的出水端上設(shè)置U形或環(huán)形的反清洗管頭，反清洗管頭環(huán)繞潛污泵并沿泵坑壁布置，反清洗管可在提水作業(yè)時直接利用出水管內(nèi)的水實現(xiàn)對泵坑內(nèi)泥沙的沖洗，避免泥沙的淤積而無法排出；而U形或環(huán)形的反清洗管頭環(huán)繞潛污泵并沿泵坑壁布置，通過反清洗管頭上的開孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠充分實現(xiàn)對泵坑內(nèi)堆積的泥沙進行沖擊和攪動，從而方便將泵坑內(nèi)的泥沙再次通過潛污泵排出帶走，大大減少了潛污泵被損壞的機率，完全避免了泵站內(nèi)發(fā)生的泥沙淤積現(xiàn)象，保證了提水泵站的順利運轉(zhuǎn)，很好地滿足了洪水期時工農(nóng)業(yè)的用水生產(chǎn)需求。

本發(fā)明在泵房側(cè)面還設(shè)置有與水流流向相切的進水格柵，可以進一步減少洪水發(fā)作時進入泵站內(nèi)的泥沙量，其余泥沙可順著水流方向流走。本發(fā)明可將泵站設(shè)置在河流常水位附近，而無需設(shè)置長達數(shù)十米的取水管，且提水泵站的整體高度得到大幅度減少，提水泵站被洪水淹沒時依然能夠保持正常運轉(zhuǎn)，水泵的檢修可在河流常水位時進行，施工難度得以降低，施工成本大幅度減少，且維護和檢修更方便。

本發(fā)明通過進水格柵、進水泥沙緩沖區(qū)和泥沙沉積及水泵吸水區(qū)、泥沙反清洗管和反清洗管頭的共同作用，很好地實現(xiàn)了泵房內(nèi)泥沙的沖洗和排出工作，使得泵房內(nèi)無泥沙淤積，不會發(fā)生潛水泵損壞現(xiàn)象，可在遇洪水期時正常進行提水作業(yè)。

進一步的，所述泥沙沉積及水泵吸水區(qū)內(nèi)還設(shè)置導流墻，多個泵坑之間通過導流墻隔開，所述導流墻的高度(離地高度)為0.5～0.8m。導流墻起到隔開泵坑進行導流的作用，洪水中的泥沙可沿著導流墻在泵坑內(nèi)沉積，并通過泥沙反清洗管進行沖洗而帶走，不會造成泥沙在泵坑外淤積，且進行泥沙沖洗時不會影響相鄰泵坑之間的泥沙四處散落。

進一步的，所述進水格柵的網(wǎng)格尺寸為10～30mm×10～30mm，網(wǎng)絲直徑為1～3mm。進水格柵的尺寸大小和網(wǎng)絲直徑均是根據(jù)西南山丘區(qū)河流的高濁度特點設(shè)計，能夠有效阻擋洪水發(fā)作時的大體漂浮物和水體雜質(zhì)，且防止污泥在進水格柵上堆積。

進一步的，所述進水泥沙緩沖區(qū)為一坡面，所述坡面與河流底部呈5％～10％的坡度。該坡度在大量渾濁的水流進入泵房時，能夠有效起到緩沖泥沙的作用，可使得河流中的泥沙快速順利進入泥沙沉積及水泵吸水區(qū)內(nèi)堆積，并在后續(xù)過程中通過泥沙反清洗管沖洗后經(jīng)潛污泵排出。

進一步的，所述泥沙沉積及水泵吸水區(qū)與進水泥沙緩沖區(qū)之間設(shè)置臺階或垂直跌坎，其高度(離地高度)為0.3～0.8m。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計一方面方便對潛污泵進行維護和檢修，另一方面能夠阻止泥沙沉積及水泵吸水區(qū)內(nèi)的泥沙倒流入進水泥沙緩沖區(qū)內(nèi)。

進一步的，所述泵房安裝在河流的坡岸上，泵房頂部距離河流的常水位高度為0.5～1.0m，可在常水位時對泵房進行維護和檢修，減少工作負擔。

進一步的，所述相鄰潛污泵之間的泵軸線間距為1.0～1.5m。該距離比較適中，多個潛污泵能夠較好滿足日常的提水作業(yè)。

進一步的，所述靠近泥沙沉積及水泵吸水區(qū)側(cè)面池壁的潛污泵(指泵中心軸線)與該池壁之間的距離為0.5～0.75m。該潛污泵與泥沙沉積及水泵吸水區(qū)池壁之間的間隔距離能夠保證潛污泵對泵坑內(nèi)的污泥進行很好地排出，防止污泥過于分散而不易清洗排出，同時避免池壁對水泵進水的干擾。

進一步的，所述泥沙反清洗管的進水端設(shè)置閥門。洪水發(fā)作前將閥門進行關(guān)閉，可防止河水過于渾濁而堵塞泥沙反清洗管，在洪峰降落后再開啟閥門，實現(xiàn)對泵房內(nèi)和潛污泵周圍的泥沙進行沖洗。

進一步的，所述泥沙反清洗管采用DN 50～DN 100鋼管、PE管或PPR管。該型號的反沖洗管能夠承受反沖洗水較大的沖擊力。

本發(fā)明的可淹沒式提水泵站除包含上述結(jié)構(gòu)外，還可包含有取水頭部、進水池、吸水池和水泵控制與配電機房等結(jié)構(gòu)，其余各設(shè)施設(shè)備均按照常規(guī)提水泵站的設(shè)計方案進行安裝和連接即可。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明設(shè)計的可淹沒式提水泵站，可在西南山丘區(qū)水位變化大、泥沙多、濁度高的河流建造使用，在遇到洪水發(fā)作時也可正常運轉(zhuǎn)工作，很好滿足了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求；

(2)本發(fā)明的可淹沒式提水泵站可位于常水位河面以上0.5～1.0m，大大降低了施工難度和建造成本，方便在常水位時對泵房進行檢修；施工和建造成本比山區(qū)傳統(tǒng)不可淹沒式提水泵站的建設(shè)成本減少五分之一左右；同時由于本泵站的高度比傳統(tǒng)泵站大大減小，因而在河道行洪時不會對河流泄洪造成阻礙；

(3)本發(fā)明的可淹沒式提水泵站不會發(fā)生泵房內(nèi)泥沙的淤積現(xiàn)象，大量泥沙可在泥沙反清洗管的作用下順利被潛污泵帶走排出，不會損壞潛水泵等設(shè)施，且無需大量的清理和排出泵房泥沙的工作，大大減輕了工作人員的負擔。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的泵房結(jié)構(gòu)沿垂直于水面方向的俯視圖；

圖2為本發(fā)明的泵房結(jié)構(gòu)沿平行于水流方向的正視圖；

圖3為本發(fā)明的泵坑及泥沙反清洗管的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為泵房，2為進水格柵，3為進水泥沙緩沖區(qū)，4為泥沙沉積及水泵吸水區(qū)，5為泵坑，6為潛污泵，7為出水管，8為泥沙反清洗管，9為反清洗管頭，10為開孔，11為導流墻，12為閥門。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明進行具體描述，有必要指出的是，以下實施例僅僅用于對本發(fā)明進行解釋和說明，并不用于限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容所做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

如圖1-3所示，為本發(fā)明提供的一種可淹沒式提水泵站，包括泵房1，泵房1安裝在河流的坡岸上，泵房1頂部距離河流的常水位高度為0.5m。在泵房1的一個側(cè)面設(shè)置進水格柵2，進水格柵2的網(wǎng)格尺寸為20mm×20mm，網(wǎng)絲直徑為2mm，進水格柵2的網(wǎng)格開口方向與水流流向相切；泵房1內(nèi)沿水流切線方向依次設(shè)置進水泥沙緩沖區(qū)3和泥沙沉積及水泵吸水區(qū)4，在泥沙沉積及水泵吸水區(qū)4與進水泥沙緩沖區(qū)3之間設(shè)置臺階，臺階高度為0.3m，進水泥沙緩沖區(qū)3為一坡面，其與河流底部的坡度為5％；泥沙沉積及水泵吸水區(qū)4的底部高度低于進水泥沙緩沖區(qū)3的底部高度；進水泥沙沉積區(qū)4內(nèi)沿平行于水流方向間隔設(shè)置多個泵坑5，多個泵坑5之間通過導流墻11隔開，導流墻11的高度為0.5m；多個泵坑5內(nèi)均安裝有潛污泵6，相鄰潛污泵之間的泵軸線間距為1.5m，靠近泥沙沉積及水泵吸水區(qū)4側(cè)面池壁的潛污泵與該池壁之間的距離為0.75m；潛污泵6的出水管7上均安裝泥沙反清洗管8，泥沙反清洗管8采用DN 50鋼管，其進水端與出水管7相連，在進水端上設(shè)置閥門12，泥沙反清洗管8的出水端伸入泵坑5內(nèi)；在泥沙反清洗管8的出水端上設(shè)置U形的反清洗管頭9，反清洗管頭9上沿著U形管體方向分別設(shè)置多個開孔10，開孔10的孔徑大小為20mm，各開孔的中心距為20cm。

本發(fā)明還包含有取水頭部、進水池、吸水池和水泵控制與配電機房，各設(shè)施設(shè)備均按照常規(guī)提水泵站的設(shè)計安裝即可。

按照本發(fā)明的設(shè)計方案在四川省渠江建造可淹沒式提水泵站，建造完成后提水運行長達1年時間，期間發(fā)生兩次洪水，未對泵房內(nèi)的泥沙進行人工清理，潛污泵始終保持正常運轉(zhuǎn)工作，泵房內(nèi)無泥沙淤積現(xiàn)象。

實施例2

按照實施例1的方案設(shè)計一種可淹沒式的提水泵站，其中泵房1的頂部距離河流的常水位高度為1.0m，進水格柵2的網(wǎng)格尺寸為10mm×10mm，網(wǎng)絲直徑為1mm，泥沙沉積及水泵吸水區(qū)4與進水泥沙緩沖區(qū)3之間設(shè)置垂直跌砍，跌砍高度為0.8m，進水泥沙緩沖區(qū)3與河流底部的坡度為10％；導流墻11的高度為0.5m，相鄰潛污泵之間的泵軸線間距為1.0m，靠近泥沙沉積及水泵吸水區(qū)4側(cè)面池壁的潛污泵與該池壁之間的距離為0.5m，泥沙反清洗管8采用PE管，在泥沙反清洗管8的出水端上設(shè)置環(huán)形的反清洗管頭9，反清洗管頭9上沿著環(huán)形管體方向分別設(shè)置多個開孔10，開孔10的孔徑大小為30mm，各開孔的中心距為30cm，其余設(shè)計與實施例1相同。

按照上述設(shè)計方案在四川省渠江建造可淹沒式提水泵站，建造完成后提水運行長達1年時間，期間發(fā)生兩次洪水，未對泵房內(nèi)的泥沙進行人工清理，潛污泵始終保持正常運轉(zhuǎn)工作，泵房內(nèi)無泥沙淤積現(xiàn)象。

對比實施例1

按照實施例1的設(shè)計方案，除未設(shè)計泥沙反清洗管道，其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同，在四川省渠江同一段水域同時進行試驗，提水運行1年時間內(nèi)，泵房內(nèi)泥沙淤積現(xiàn)象較嚴重，兩次洪水過后潛污泵均發(fā)生停止運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，需對潛污泵進行人工排泥后才得以恢復正常工作。對比實施例2

按照實施例1的設(shè)計方案，除將泥沙反清洗管上的U型管頭改造成直線型管頭，且管頭上的開孔間距增大一倍，其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同，在四川省渠江同一段水域同時進行試驗，提水運行1年時間內(nèi)，泵坑內(nèi)的泥沙沉積較多，潛污泵周圍泥沙淤積較嚴重，兩次洪水過程中潛污泵發(fā)生兩次停止運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，需進行人工排泥后才得以恢復正常工作。

對比實施例3

按照實施例1的設(shè)計方案，除未設(shè)置泥沙緩沖區(qū)，且將進水格柵的網(wǎng)格尺寸擴大到兩倍，其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同，在四川省渠江同一段水域同時進行試驗，提水運行1年時間內(nèi)，泵房內(nèi)泥沙沉積區(qū)的泥沙堆積較多，潛污泵周圍泥沙淤積現(xiàn)象較嚴重，兩次洪水期間潛污泵發(fā)生一次停止運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，需對潛污泵周圍的泥沙進行人工排泥后才得以恢復正常工作。