专利摘要

本发明公开了大型泵站通道式前池及设计方法，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；所述前池分为前池扩散段和前池调整段；在泵站前池内设置与水泵台数相等的过流通道，每台水泵分别对应1个过流通道，各个过流通道均用过流通道隔墙隔开；将原设置于泵站前池内的清污机桥布置于前池进口的过流通道隔墙上部；提供所述过流通道平面控制角和立面控制角的计算公式；提供过流通道的结构设计方案和设计方法。本发明在泵站与水闸并列布置、大平面扩散角前池和机组不对称开机等情况下能够避免前池内产生横向流速而导致脱流及旋涡等有害流态，为泵站安全稳定运行提供必要的进水条件。

权利要求

1.大型泵站通道式前池，其特征是，在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；引水渠道的断面形状为倒梯形，前池断面形状为矩形，所述过渡段用于平顺连接引水渠道和前池，过渡段为圆弧形或者扭曲面翼墙；

所述前池分为前池扩散段和前池调整段；前池扩散段位于过渡段之后，前池扩散段的平面和立面均呈直线扩散状；前池调整段位于前池扩散段和进水流道之间，前池调整段的断面形状为矩形；

在大型泵站前池内设置n-1道过流通道隔墙，n为泵站的水泵机组的台数，将具有开阔水面的前池分隔为n个过流通道，每个过流通道对应于1台水泵机组，将过流通道依次编号为1、2、3、……、n；

过流通道的平面控制角θ通平的最大值max{θ通平i}小于16°，过流通道立面控制角θ通立的最大值max{θ通立i}小于14°，i＝1,2,3,…,n；

在前池进口布置清污机桥，清污机桥的桥墩与过流通道隔墙一一对齐，且清污机桥桥墩的高度高于过流通道隔墙0.25B通进，B通进为过流通道进口断面的宽度；

所述前池过流通道的几何参数如下：

(1)前池扩散段进口断面宽度B扩进与引水渠道底部宽度B引底相等；前池扩散段出口断面宽度B扩出＝nB流道+(n-1)B隔墩，B流道为进口断面宽度，B隔墩为隔墩厚度；

(2)过流通道隔墙前端为圆弧形，位于前池扩散段进口，过流通道隔墙尾端与进水流道进口的隔墩光滑平顺连接；过流通道隔墙采用混凝土浇筑，过流通道隔墙底部与前池底板贴合连接，过流通道隔墙顶部与前池最高水位齐平；

(3)过流通道隔墙前端的厚度为B墙前，过流通道隔墙的厚度从其前端至尾端逐渐变厚，过流通道隔墙尾端的厚度B墙尾＝B隔墩；过流流通道进口断面的宽度

(4)过流通道前池调整段的宽度B前调与进水流道进口断面的宽度B流道相同，过流通道前池调整段的长度L前调＝1.5B通进；

(5)在过流通道隔墙上开压力平衡孔，以平衡过流通道隔墙两侧的压力；

(6)在前池边墙与过流通道隔墙之间、相邻过流通道隔墙之间设置不对称腰形断面横梁。

2.大型泵站通道式前池设计方法，其特征是，按如下步骤进行设计：

(1)在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；引水渠道的断面形状为倒梯形，前池断面形状为矩形，所述过渡段用于平顺连接引水渠道和前池，过渡段为圆弧形或者扭曲面翼墙；

(2)所述前池分为前池扩散段和前池调整段；前池扩散段位于过渡段之后，前池扩散段的平面和立面均呈直线扩散状；前池调整段位于前池扩散段和进水流道之间，前池调整段的断面形状为矩形，立面和平面方向均不作扩散，用于将前池扩散段的水流调整顺直进入进水流道；

(3)将大型泵站常规的具有开阔水面的前池分隔为n个过流通道，n为泵站的水泵机组的台数，每个过流通道对应于1台水泵机组，将过流通道依次编号为1、2、3、……、n；

(4)按如下步骤设计所述前池过流通道：

①计算前池扩散段进口断面宽度B扩进和出口断面宽度B扩出：前池扩散段进口断面宽度B扩进等于引水渠道底部宽度B引底，前池扩散段出口断面宽度B扩出由水泵机组台数n、进水流道进口断面宽度B流道和隔墩厚度B隔墩确定，计算式为：

B扩出＝nB流道+(n-1)B隔墩(1)

②过流通道隔墙前端为圆弧形，位于前池扩散段进口，过流通道隔墙尾端与进水流道进口的隔墩光滑平顺连接；过流通道隔墙采用混凝土浇筑，其底部与前池底板贴合连接，过流通道隔墙顶部略高于前池最高水位；

③过流通道隔墙前端的厚度为B墙前，过流通道隔墙的厚度从其前端至尾端逐渐变厚，过流通道隔墙尾端的厚度B墙尾＝B隔墩；

根据水泵机组台数n、前池扩散段进口断面宽度B扩进和过流通道隔墙前端厚度B墙前确定过流通道进口断面的宽度B通进：

④计算过流通道前池调整段的宽度B前调和长度L前调：过流通道前池调整段的宽度B前调与进水流道进口断面的宽度B流道相同，过流通道前池调整段的长度L前调＝1.5B通进；

⑤在过流通道隔墙上开压力平衡孔，所述平衡孔的底部高程较前池最低水位低0.15B通进，平衡孔断面形状为细长矩形，平衡孔的宽度B孔＝0.05B通进，平衡孔的高度H孔＝0.4B通进；平衡孔布置在前池扩散段的前半段，顺水流方向均布4个；

⑥在前池边墙与过流通道隔墙之间、相邻过流通道隔墙之间设置横梁，高度方向横梁布置的间距小于1.5B通进，长度方向横梁布置的间距小于2B通进；所述横梁的跨度与所在位置过流通道的宽度相同，横梁断面的高度H横梁＝0.05B通进、宽度B横梁＝0.15B通进，横梁断面的形状采用不对称腰形，横梁断面头部圆弧半径R横头＝0.025B通进，横梁断面尾部圆弧半径R横尾＝0.0125B通进，横梁断面头部圆弧圆心与横梁断面尾部圆弧圆心的距离L圆心＝0.1125B通进；

(5)逐一计算各过流通道平面控制角θ通平i，i＝1,2,3,…,n，计算式为：

式中，YJi1、YJi2分别表示第i个过流通道进口断面左侧和右侧距离前池平面中心线的距离，YCi1、YCi2分别表示第i个过流通道出口断面左侧和右侧距离前池平面中心线的距离，i＝1,2,3,…,n；L前扩为前池扩散段长度；

YJi1、YJi2的计算式分别为：

YCi1、YCi2的计算式分别为：

检查过流通道平面控制角θ通平是否满足max{θ通平i}＜16°的要求，若不满足，则适当加大前池扩散段长度L前扩，直至平面控制角θ通平i满足要求；

(6)逐一计算各过流通道立面控制角θ通立i，i＝1,2,3,…,n，计算式如下：

式中，分别表示第i个过流通道扩散段进口断面和出口断面底高程，i＝1,2,3,…,n；

检查过流通道立面控制角θ通立是否满足max{θ通立i}＜14°的要求，若不满足，则适当加大前池扩散段长度L前扩，直至立面控制角θ通立i满足要求；

(7)将清污机桥布置在前池进口，清污机桥的桥墩与过流通道隔墙一一对齐，但清污机桥桥墩的高度高于过流通道隔墙0.25B通进。

说明书

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及大型泵站通道式前池及设计方法，可在泵站与水闸并列布置或泵站机组不对称开机等情况下避免前池内产生横向流速而导致脱流及旋涡等有害流态。

背景技术

由于大型泵站垂直水流方向的长度显著大于引河宽度，因此需在两者之间设置前池，以实现平顺连接，为进水流道进口断面均匀的进水流态提供必要条件。但在以下几种情况下，前池内常会产生脱流及旋涡等不良流态：

(1)我国平原地区常需建灌溉与排涝相结合的泵站枢纽，为节省占地面积和投资，多采用泵站与节制闸在河道上并列布置的闸站结合方案，泵站前池的中心线与河道的中心线不一致。在泵站运行时，水流以一定的偏角由河道斜向进入泵站前池，导致前池内产生横向流速；在横向流速的作用下，前池内极易产生吸气旋涡并会引发水泵振动。

(2)大型泵站一般都需并列设置多台水泵机组，有时还需设置备用机组，根据运行调度要求的不同，经常出现泵站水泵机组不对称运行的工况；在此情况下，前池内同样会产生横向流速，并引发有害的吸气旋涡。

(3)有些大型泵站因受场地布置尺寸的限制，前池顺水流方向的长度偏小，导致前池平面扩散角过大，前池内的水流因扩散过快而产生旋涡等有害流态。

如果某大型泵站出现的上述问题已严重影响水泵机组的稳定运行，一般需采用模型试验的方法，针对各个不同泵站的具体情况，分别地进行研究，通过在前池内设置底坎、立柱等个性化的工程措施就事论事地改善前池流态，不仅费时费力费财，而且进水流态只能在一定程度上得到改善。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，提出了大型泵站的通道式前池及设计方法，以彻底解决上述3种典型的前池有害流态问题。本发明的特征是：对于可能产生脱流及旋涡等不良流态的大型泵站，在泵站前池内设置与水泵台数相等的过流通道，每台水泵分别对应1个过流通道，各个过流通道均用过流通道隔墙隔开；将原设置于泵站前池内的清污机桥布置于前池进口的过流通道隔墙上部；提供所述过流通道平面控制角和立面控制角的计算公式；提供过流通道的结构设计方案和设计方法。本发明所提供的大型泵站通道式前池完全避免了因前池内产生横向流速而导致的脱流及旋涡等不良流态，可保证各种可能产生脱流及旋涡等不良流态的大型泵站的进水流态满足稳定、高效运行的要求。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

1、本发明的第一个目的是提供大型泵站通道式前池，其特征是，在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；引水渠道的断面形状为倒梯形，前池断面形状为矩形，所述过渡段用于平顺连接引水渠道和前池，过渡段为圆弧形或者扭曲面翼墙；

所述前池分为前池扩散段和前池调整段；前池扩散段位于过渡段之后，前池扩散段的平面和立面均呈直线扩散状；前池调整段位于前池扩散段和进水流道之间，前池调整段的断面形状为矩形，立面和平面方向均不作扩散，用于将前池扩散段的水流调整顺直进入进水流道；

在大型泵站前池内设置n-1道过流通道隔墙，n为泵站的水泵机组的台数，将常规的具有开阔水面的前池分隔为n个过流通道，每个过流通道对应于1台水泵机组，其目的是：使每台水泵机组都有相对独立的过流通道，从而彻底避免常规前池因水面宽阔而极易发生的任何可能的横向流速及其所引发的有害旋涡；同时，所述过流通道还具有很好的整流作用，可为进水流道提供顺直均匀的进水流态；将过流通道依次编号为1、2、3、……、n；

过流通道的平面控制角θ通平的最大值max{θ通平i}小于16°，过流通道立面控制角θ通立的最大值max{θ通立i}小于14°，i＝1,2,3,…,n；

在前池进口布置清污机桥，清污机桥的桥墩与过流通道隔墙一一对齐，且清污机桥桥墩的高度高于过流通道隔墙0.25B通进，B通进为过流通道进口断面的宽度。

进一步地，在过流通道隔墙的顶部设置盖板，且利用盖板上部进行绿化。

进一步地，所述前池过流通道的主要几何参数如下：

1)前池扩散段进口断面宽度B扩进与引水渠道底部宽度B引底相等；前池扩散段出口断面宽度B扩出＝nB流道+(n-1)B隔墩，B流道为进口断面宽度，B隔墩为隔墩厚度。

2)过流通道隔墙前端为圆弧形，位于前池扩散段进口，过流通道隔墙尾端与进水流道进口的隔墩光滑平顺连接；过流通道隔墙采用混凝土浇筑，过流通道隔墙底部与前池底板贴合连接，过流通道隔墙顶部与前池最高水位齐平。

3)过流通道隔墙前端的厚度为B墙前，过流通道隔墙的厚度从其前端至尾端逐渐变厚，过流通道隔墙尾端的厚度B墙尾＝B隔墩；过流流通道进口断面的宽度

4)过流通道前池调整段的宽度B前调与进水流道进口断面的宽度B流道相同，过流通道前池调整段的长度L前调＝1.5B通进。

5)在过流通道隔墙上开压力平衡孔，以平衡过流通道隔墙两侧的压力。

6)在前池边墙与过流通道隔墙之间、相邻过流通道隔墙之间设置不对称腰形断面横梁。

2、本发明的第二个目的是提供大型泵站通道式前池设计方法，其特征是，按如下步骤进行设计：

1)在大型泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道、过渡段、前池和进水流道；引水渠道的断面形状为倒梯形，前池断面形状为矩形，所述过渡段用于平顺连接引水渠道和前池，过渡段为圆弧形或者扭曲面翼墙；

2)所述前池分为前池扩散段和前池调整段；前池扩散段位于过渡段之后，前池扩散段的平面和立面均呈直线扩散状；前池调整段位于前池扩散段和进水流道之间，前池调整段的断面形状为矩形，立面和平面方向均不作扩散，用于将前池扩散段的水流调整顺直进入进水流道；

3)将大型泵站常规的具有开阔水面的前池分隔为n个过流通道，n为泵站的水泵机组的台数，每个过流通道对应于1台水泵机组，其目的是：使每台水泵机组都有相对独立的过流通道，从而彻底避免常规前池因水面宽阔而极易发生的任何可能的横向流速及其所引发的有害旋涡；同时，所述过流通道还具有很好的整流作用，可为进水流道提供顺直均匀的进水流态；将过流通道依次编号为1、2、3、……、n；

4)按如下步骤设计所述前池过流通道：

(1)计算前池扩散段进口断面宽度B扩进和出口断面宽度B扩出：前池扩散段进口断面宽度B扩进等于引水渠道底部宽度B引底，前池扩散段出口断面宽度B扩出由水泵机组台数n、进水流道进口断面宽度B流道和隔墩厚度B隔墩确定，计算式为：

B扩出＝nB流道+(n-1)B隔墩 (1)

(2)过流通道隔墙前端为圆弧形，位于前池扩散段进口，过流通道隔墙尾端与进水流道进口的隔墩光滑平顺连接；过流通道隔墙采用混凝土浇筑，其底部与前池底板贴合连接，过流通道隔墙顶部 略高于前池最高水位；

(3)过流通道隔墙前端的厚度为B墙前，过流通道隔墙的厚度从其前端至尾端逐渐变厚，过流通道隔墙尾端的厚度B墙尾＝B隔墩；

根据水泵机组台数n、前池扩散段进口断面宽度B扩进和过流通道隔墙前端厚度B墙前确定过流通道进口断面的宽度B通进：

(4)计算过流通道前池调整段的宽度B前调和长度L前调：过流通道前池调整段的宽度B前调与进水流道进口断面的宽度B流道相同，根据对由前池扩散段流出水流整流的要求，过流通道前池调整段的长度L前调＝1.5B通进；

(5)在过流通道隔墙上开压力平衡孔，以平衡过流通道隔墙两侧的压力；所述平衡孔的底部高程 较前池最低水位 低0.15B通进，平衡孔断面形状为细长矩形，平衡孔的宽度B孔＝0.05B通进，平衡孔的高度H孔＝0.4B通进；为避免通过平衡孔的水流对进水流道进口流态的影响，平衡孔布置在前池扩散段的前半段，顺水流方向均布4个；

(6)为增强过流通道隔墙整体结构的稳定性，同时有助于消除水面涡，在前池边墙与过流通道隔墙之间、相邻过流通道隔墙之间设置横梁，高度方向横梁布置的间距小于1.5B通进，长度方向横梁布置的间距小于2B通进；所述横梁的跨度与所在位置过流通道的宽度相同，横梁断面的高度H横梁＝0.05B通进、宽度B横梁＝0.15B通进，为减小对进水流态的扰动且便于施工，横梁断面的形状采用不对称腰形，横梁断面头部圆弧半径R横头＝0.025B通进，横梁断面尾部圆弧半径R横尾＝0.0125B通进，横梁断面头部圆弧圆心与横梁断面尾部圆弧圆心的距离L圆心＝0.1125B通进；

5)根据数值模拟研究结果，引入检验前池过流通道平面方向是否可能产生旋涡的控制指标——过流通道平面控制角θ通平；

各过流通道平面控制角θ通平i的计算式如下：

式中，YJi1、YJi2分别表示第i个过流通道进口断面左侧和右侧距离前池平面中心线的距离，YCi1、YCi2分别表示第i个过流通道出口断面左侧和右侧距离前池平面中心线的距离，i＝1,2,3,…,n；L前扩为前池扩散段长度；

YJi1、YJi2的计算式分别为：

YCi1、YCi2的计算式分别为：

为了使水流在过流通道内的平面方向扩散平缓、以防产生平面方向的旋涡，根据前池及进水流道进行CFD流场数值模拟研究结果，过流通道的平面控制角θ通平必须小于16°；

逐一计算各过流通道的平面控制角θ通平i(i＝1,2,3,…,n)，检查过流通道平面控制角θ通平是否满足max{θ通平i}＜16°的要求；若不满足，则需适当加大前池扩散段长度L前扩，直至平面控制角θ通平i满足要求；

6)根据数值模拟研究结果，引入检验前池过流通道立面方向是否可能产生旋涡的控制指标——过流通道立面控制角θ通立；

各过流通道立面控制角θ通立i的计算式如下：

式中， 分别表示第i个过流通道扩散段进口断面和出口断面底高程，i＝1,2,3,…,n；

为了使水流在过流通道内的立面方向扩散平缓、以防产生立面方向的旋涡，根据前池及进水流道进行CFD流场数值模拟研究结果，过流通道立面控制角θ通立必须小于14°；

逐一计算各过流通道的立面控制角θ通立i(i＝1,2,3,…,n)，检查过流通道立面控制角θ通立是否满足max{θ通立i}＜14°的要求；若不满足，则需适当加大前池扩散段长度L前扩，直至立面控制角θ通立i满足要求；

7)受过流通道的影响，前池内不便布置清污机桥，为此，将清污机桥布置在前池进口，清污机桥的桥墩与过流通道隔墙一一对齐，但清污机桥桥墩的高度高于过流通道隔墙0.25B通进，以便清污机的布置和污物的清除；

进一步地，可在过流通道隔墙的顶部设置盖板，且利用盖板上部进行绿化，以美化环境。

与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：

第一，所提供的通道式前池适用于各种布置形式的泵闸枢纽，可妥善解决因泵站前池中心线与引河中心线不一致而导致前池内产生横向流速、引发有害旋涡的问题。

第二，所提供的通道式前池适用于因受场地布置条件限制而使前池平面扩散角过大的大型泵站，可在不增加前池长度的条件下，有效减小平面扩散角、消除因前池水流扩散过快而导致的脱流及旋涡等有害流态。

第三，所提供的通道式前池适用于安装了多机组的大型泵站，可以彻底消除各种不对称开机工况所导致的横向流速及其所引发的有害旋涡。

第四，本发明所提供的通道式前池所需增加的投资很少，但效果明显，可有效解决各种类型大型泵站前池内因产生横向流速而导致的有害流态的问题，为大型泵站安全稳定运行提供必要的进水条件。

附图说明

图1(a)是本发明通道式前池的平面布置示意图；

图1(b)是本发明通道式前池的立面布置示意图；

图2(a)是本发明通道式前池尺寸参数平面示意图；

图2(b)是本发明通道式前池尺寸参数立面示意图；

图3是本发明横梁断面形状示意图；

图4(a)是本发明实施例前池的平面布置图；

图4(b)是本发明实施例前池的立面布置图；

图5(a)是本发明实施例通道式前池的平面布置图；

图5(b)是本发明实施例通道式前池的立面布置图；

图6(a)是本发明实施例通道式前池顶部设置盖板的平面布置图；

图6(b)是本发明实施例通道式前池顶部设置盖板的立面布置图；

图中：1引水渠道，2过渡段，30前池，31前池扩散段，32前池调整段，33前池边墙，4进水流道，50过流通道隔墙，51过流通道隔墙前端，52过流通道隔墙尾端，6过流通道，7隔墩，8平衡孔，90横梁，91横梁断面头部，92横梁断面尾部，10清污机桥，11桥墩，12盖板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

大型泵站通道式前池及设计方法采用如下技术方案：

1.在泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道1、过渡段2、前池3和进水流道4；引水渠道1的断面形状为倒梯形，前池3的断面形状为矩形，所述过渡段2用于连接引水渠道1和前池3，过渡段2为圆弧形或者扭曲面翼墙，如图1(a)和图1(b)所示；

2.所述前池3分为前池扩散段31和前池调整段32；前池扩散段31位于过渡段2之后，前池扩散段31的平面和立面均呈扩散状；前池调整段32位于前池扩散段31和进水流道4之间，前池调整段32的立面和平面均不扩散，用于将前池扩散段31的水流调整顺直进入进水流道4，如图1(a)和图1(b)所示；

3.如图1(a)所示，将大型泵站常规的具有开阔水面的前池30分隔为n个过流通道6，n为泵站的水泵机组的台数，每个过流通道6对应于1台水泵机组，其目的是：使每台水泵机组都有相对独立的过流通道6，从而彻底避免常规前池因水面宽阔而极易发生的任何可能的横向流速及其引发的有害旋涡；同时，过流通道6还具有很好的整流作用，可为进水流道4提供更为理想的进水流态；顺水流流动方向看，从左侧至右侧将过流通道6依次编号为1、2、3、……、n；

4.按如下步骤设计所述前池30的过流通道6：

(1)计算前池扩散段31的进口断面宽度B扩进和出口断面宽度B扩出，前池扩散段31的进口断面宽度B扩进等于引水渠道1的底部宽度B引底，前池扩散段31的出口断面宽度B扩出由水泵机组台数n、进水流道4的进口断面宽度B流道和隔墩7的厚度B隔墩确定，计算式为：

B扩出＝nB流道+(n-1)B隔墩 (1)

(2)过流通道隔墙前端51为圆弧形，位于前池扩散段31的进口，过流通道隔墙尾端52与进水流道4进口的隔墩7光滑平顺连接；过流通道隔墙50为采用混凝土浇筑，过流通道隔墙50的底部与前池30底板贴合连接，过流通道隔墙50的顶部 略高于前池最高水位 如图1(a)和图1(b)所示；

(3)如图2(a)和图2(b)所示，过流通道隔墙前端51的厚度为B墙前，过流通道隔墙50的厚度从过流通道隔墙前端51至过流通道隔墙尾端52逐渐变厚，过流通道隔墙尾端52的厚度B墙尾＝B隔墩；

根据水泵机组台数n、前池扩散段31的进口断面宽度B扩进和过流通道隔墙前端51的厚度B墙前确定过流通道6的进口断面宽度B通进：

(4)计算过流通道6的前池调整段32的宽度B前调和长度L前调：过流通道6的前池调整段31的宽度B前调与进水流道4的进口断面宽度B流道相同，根据对由前池扩散段31流出水流整流的需要，过流通道6的前池调整段32的长度L前调＝1.5B通进，如图2(a)和图2(b)所示；

(5)如图1(b)和图2(b)所示，在过流通道隔墙50上开压力平衡孔8，以平衡过流通道隔墙50两侧的压力；所述平衡孔8的底部高程 较前池最低水位 低0.15B通进，平衡孔8的断面形状为细长矩形，平衡孔8的宽度B孔＝0.05B通进，平衡孔8的高度H孔＝0.4B通进；为避免通过平衡孔8的水流对进水流道4进口流态的影响，平衡孔8布置在前池扩散段31的前半段，顺水流方向均布4个；

(6)为增强过流通道隔墙50整体结构的稳定性，同时有助于消除水面涡，在前池边墙33与过流通道隔墙50之间、相邻过流通道隔墙50之间设置横梁，如图1(a)和图1(b)所示；高度方向横梁90布置的间距小于1.5B通进，长度方向横梁90布置的间距小于2B通进；所述横梁90的跨度与所在位置过流通道6的宽度相同，横梁90截面的高度H横梁＝0.05B通进、宽度B横梁＝0.15B通进，为减小对进水流态的扰动且便于施工，横梁90断面的形状采用不对称腰形，横梁断面头部91的圆弧半径R横头为0.025B通进，横梁断面尾部92的圆弧半径R横尾为0.0125B通进，横梁断面头部91圆弧圆心与横梁断面尾部92圆弧圆心的距离L圆心为0.1125B通进，如图3所示；

5.根据数值模拟研究结果，引入检验前池过流通道6平面方向是否可能产生旋涡的控制指标——过流通道6平面控制角θ通平；

各过流通道6的平面控制角θ通平的计算式如下：

式中，YJi1、YJi2分别表示第i个过流通道6进口断面左侧和右侧距离前池平面中心线的距离，YCi1、YCi2分别表示第i个过流通道6出口断面左侧和右侧距离前池平面中心线的距离，i＝1,2,3,…,n；L前扩为前池扩散段31的长度；

YJi1、YJi2的计算式分别为：

YCi1、YCi2的计算式分别为：

为了使水流在过流通道6内的平面方向扩散平缓、以防产生平面方向的旋涡，根据前池及进水流道进行CFD流场数值模拟研究结果，过流通道6的平面控制角θ通平必须小于16°；

逐一计算各过流通道6的平面控制角θ通平i(i＝1,2,3,…,n)，检查过流通道6的平面控制角θ通平是否满足max{θ通平i}＜16°的要求；若不满足，则需适当加大前池扩散段31的长度L前扩，直至平面控制角θ通平i满足要求；

6.根据数值模拟研究结果，引入检验前池过流通道6立面方向是否可能产生旋涡的控制指标——过流通道6立面控制角θ通立；

各过流通道6的立面控制角θ通立的计算式如下：

式中， 分别表示第i个过流通道6扩散段进口断面和出口断面底高程，i＝1,2,3,…,n；

为了使水流在过流通道6内的立面方向扩散平缓、以防产生立面方向的旋涡，根据前池及进水流道进行CFD流场数值模拟研究结果，过流通道6的立面控制角θ通立必须小于14°；

逐一计算各过流通道6的立面控制角θ通立i(i＝1,2,3,…,n)，检查过流通道6的立面控制角θ通立是否满足max{θ通立i}＜14°的要求；若不满足，则需适当加大前池扩散段31的长度L前扩，直至立面控制角θ通立i满足要求；；

7.如图1(b)所示，清污机桥10布置于前池30的进口，清污机桥10的桥墩11与过流通道隔墙50一一对齐，但清污机桥10的桥墩11的高度高于过流通道隔墙50的顶部0.25B通进，以便清污机的布置和污物的清除；

8.进一步地，可在过流通道隔墙50的顶部设置盖板12，且利用盖板12上部进行绿化，以美化环境。

实施例

如图4(a)和图4(b)所示，某大型泵站建设于城市郊区，采用立式轴流泵机组5台套，进水流道4为肘形进水流道，进水流道4的进口断面宽度为7.7m，机组间隔墩7的厚度为1.5m，泵站边墩厚度为2.5m，前池边墙33的厚度为2m，引水渠道1的底部宽度B引底为16m，受场地限制前池30的长度为30m；引水渠道1的底部高程B引底为10m，进水流道4进口断面的底部高程为5.2m，前置最低水位 为13.5m、前池最高水位 为17.9m。该大型泵站前池立面扩散角为9°、平面扩散角为51°，易导致前池30内水流在平面方向产生大范围的回流旋涡，影响泵站的稳定运行，拟采用本发明对该大型泵站进行通道式前池进行水力设计。

采用本发明对该大型泵站进行通道式前池水力设计的步骤如下：

1.在所述泵站进水侧顺水流方向依次布置引水渠道1、过渡段2、前池30和进水流道4，过渡段2为圆弧形翼墙，如图5(a)和图5(b)所示；

2.所述前池30分为前池扩散段31和前池调整段32；前池扩散段31位于过渡段2之后，前池扩散段31的平面和立面均呈直线扩散状；前池调整段32位于前池扩散段31和进水流道4之间，前池调整段32的断面形状为矩形，立面和平面方向均不作扩散，如图5(a)和图5(b)所示；

3.如图5(a)所示，将该大型泵站常规的具有开阔水面的前池30分隔为6个过流通道6，每个过流通道6对应于1台水泵机组，顺水流流动方向看，从左侧至右侧将过流通道6依次编号为1、2、3、4、5；

4.按如下步骤设计所述前池30的过流通道6：

(1)计算前池扩散段31的进口断面宽度B扩进和出口断面宽度B扩出；前池扩散段31的进口断面宽度B扩进等于引水渠道1的底部宽度B引底，B扩进＝16m；根据公式(1)，由水泵机组台数n＝5、进水流道4的进口断面宽度B流道和隔墩7的厚度B隔墩计算前池扩散段31的出口断面宽度B扩出：

B扩出＝nB流道+(n-1)B隔墩＝5×7.7+(5-1)×1.5＝44.5m

(2)过流通道隔墙50的前端51为圆弧形，位于前池扩散段31的进口，过流通道隔墙50的尾端52与进水流道4进口的隔墩7光滑平顺连接，如图5(a)所示；过流通道隔墙50采用混凝土浇筑，过流通道隔墙50的底部与前池30底板贴合连接，过流通道隔墙50的顶部高程 高于前池最高水位 0.1m，过流通道隔墙50的顶部高程 为18m，如图5(b)所示；

(3)如图5(a)所示，过流通道隔墙前端51的厚度为B墙前＝0.5m，过流通道隔墙50的厚度从过流通道隔墙前端51至过流通道隔墙尾端52逐渐变厚，过流通道隔墙尾端52的厚度B墙尾＝B隔墩＝1.5m；

根据公式(2)，由水泵机组台数n＝5、前池扩散段31的进口断面宽度B扩进和过流通道隔墙前端51的厚度B墙前计算过流通道6的进口断面宽度B通进：

(4)计算过流通道6的前池调整段32的宽度B前调和长度L前调；过流通道6的前池调整段31的宽度B前调与进水流道4的进口断面宽度B流道相同，为7.7m，如图5(a)所示；过流通道6的前池调整段32的长度L前调＝1.5B通进＝1.5×2.8＝4.2m，如图5(b)所示；

(5)如图5(b)所示，在过流通道隔墙50上开压力平衡孔8，平衡孔8的底部高程 较前池最低水位 低0.15B通进＝0.42m，平衡孔8的宽度B孔＝0.05B通进＝0.14m，平衡孔8的高度H孔＝0.4B通进＝1.12m；平衡孔8布置在前池扩散段31的前半段，顺水流方向均布4个；

(6)如图5(a)和图5(b)所示，在前池边墙33与过流通道隔墙50之间、相邻过流通道隔墙50之间的设置横梁90，高度方向横梁90布置的间距小于1.5B通进＝4.2m，长度方向横梁90布置的间距小于2B通进＝5.6m；所述横梁90的跨度与所在位置过流通道6的宽度相同，横梁90断面的高度H横梁＝0.05B通进＝0.14m、宽度B横梁＝0.15B通进＝0.42m，横梁90断面的形状采用不对称腰形，横梁断面头部91圆弧半径R横头为0.025B通进＝0.07m，横梁断面尾部91圆弧半径R横尾为0.0125B通进＝0.035m，横梁断面头部91圆弧圆心与横梁断面尾部92圆弧圆心的距离为0.1125B通进＝0.315m；

5.根据公式(4)计算得到各过流通道6进口断面左侧距离前池3平面中心线的距离分别为YJ11＝8m、YJ21＝4.7m、YJ31＝1.4m、YJ41＝-1.9m、YJ51＝5.2m，根据公式(5)计算得到各过流通道6进口断面右侧距离前池3平面中心线的距离分别为YJ12＝5.2m、YJ22＝1.9m、YJ32＝-1.4m、YJ42＝-4.7m、YJ52＝-8m；

根据公式(6)计算得到各过流通道6出口断面左侧距离前池3平面中心线的距离分别为YC11＝22.25m、YC21＝13.05m、YC31＝3.85m、YC41＝-5.35m、YJ51＝-14.55m，根据公式(7)计算得到各过流通道6出口断面右侧距离前池3平面中心线的距离分别为YC12＝14.55m、YJ22＝5.35m、YJ32＝-3.85m、YJ42＝-13.05m、YJ52＝-22.25m；

根据公式(3)计算得到各过流通道6的平面控制角分别为θ通平1＝9.0°、θ通平2＝10.3°、θ通平3＝10.8°、θ通平4＝10.3°和θ通平5＝9.0°，过流通道6的平面控制角θ通平满足max{θ通平i}＜16°的要求；

6.所述大型泵站前池扩散段31的进口底高程 与引水渠道1的底部高程B引底相同， 前池扩散段31的出口底高程 与进水流道4的进口断面底高程相同， 如图5(b)所示；前池扩散段31的长度L前扩＝30-4.2＝25.8m；

根据公式(8)计算得到各过流通道6的立面控制角分别为θ通立1＝10.5°、θ通立3＝10.5°、θ通立4＝10.5°、θ通立5＝10.5°、θ通立6＝10.5°，过流通道6的立面控制角θ通立满足max{θ通立i}＜14°的要求；

7.如图5(b)所示，清污机桥10布置于前池30的进口，清污机桥10的桥墩11与过流通道隔墙50一一对齐，清污机桥10的桥墩11的高度高于过流通道隔墙50的顶部0.25B通进＝0.7m，以便清污机的布置和污物的清除；

8.如图6(a)和图6(b)所示，由于该大型泵站位于城市郊区，根据城市建设要求，在过流通道隔墙50的顶部设置盖板12，且在盖板12上部覆土种植草皮。

大型泵站通道式前池及设计方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。