本發明屬于水利工程設施技術領域，具體涉及一種適用于山丘區高水位變化多泥沙河流的可淹沒式提水泵站。

背景技術：

在水利工程領域中，通常需要對低處的水源(如江河)進行提水作業，以便將水送往高處而滿足農業灌溉、城鎮供水或者其它用水的需求，此時往往會修建提水泵站。而對于西南山丘區的河流，其存在河流水位豐枯季節變化大，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，傳統的提水泵站由于采用不可淹沒式設計，因此多是設置在河流岸邊的較高位置，其往往需要采用長達數十米的取水管，并設置總高度近40米的提水泵站，在泵站維修平臺和岸邊設置較長的交通橋，工程投資巨大；并且因此類河流濁度較大、泥沙含量高，容易在泵房內造成泥沙淤積或損壞提水泵等設施而造成泵站無法運行。該類提水泵站對河流地質條件要求較高，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。

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

技術實現要素：

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

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

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

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

本發明還針對西南山丘區河流濁度較大、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置U形或環形的反清洗管頭，反清洗管頭環繞潛污泵并沿泵坑壁布置，反清洗管可在提水作業時直接利用出水管內的水實現對泵坑內泥沙的沖洗，避免泥沙的淤積而無法排出；而U形或環形的反清洗管頭環繞潛污泵并沿泵坑壁布置，通過反清洗管頭上的開孔結構設計，能夠充分實現對泵坑內堆積的泥沙進行沖擊和攪動，從而方便將泵坑內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，完全避免了泵站內發生的泥沙淤積現象，保證了提水泵站的順利運轉，很好地滿足了洪水期時工農業的用水生產需求。

本發明在泵房側面還設置有與水流流向相切的進水格柵，可以進一步減少洪水發作時進入泵站內的泥沙量，其余泥沙可順著水流方向流走。本發明可將泵站設置在河流常水位附近，而無需設置長達數十米的取水管，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，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。

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

進一步的，所述泥沙沉積及水泵吸水區內還設置導流墻，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，所述進水格柵的網格尺寸為10～30mm×10～30mm，網絲直徑為1～3mm。進水格柵的尺寸大小和網絲直徑均是根據西南山丘區河流的高濁度特點設計，能夠有效阻擋洪水發作時的大體漂浮物和水體雜質，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內堆積，并在后續過程中通過泥沙反清洗管沖洗后經潛污泵排出。

進一步的，所述泥沙沉積及水泵吸水區與進水泥沙緩沖區之間設置臺階或垂直跌坎，其高度(離地高度)為0.3～0.8m。該結構的設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內的泥沙倒流入進水泥沙緩沖區內。

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。

進一步的，所述靠近泥沙沉積及水泵吸水區側面池壁的潛污泵(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池壁之間的間隔距離能夠保證潛污泵對泵坑內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置閥門。洪水發作前將閥門進行關閉，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，實現對泵房內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。

本發明的可淹沒式提水泵站除包含上述結構外，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構，其余各設施設備均按照常規提水泵站的設計方案進行安裝和連接即可。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

(1)本發明設計的可淹沒式提水泵站，可在西南山丘區水位變化大、泥沙多、濁度高的河流建造使用，在遇到洪水發作時也可正常運轉工作，很好滿足了工農業生產的需求；

(2)本發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傳統不可淹沒式提水泵站的建設成本減少五分之一左右；同時由于本泵站的高度比傳統泵站大大減小，因而在河道行洪時不會對河流泄洪造成阻礙；

(3)本發明的可淹沒式提水泵站不會發生泵房內泥沙的淤積現象，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為本發明的泵房結構沿垂直于水面方向的俯視圖；

圖2為本發明的泵房結構沿平行于水流方向的正視圖；

圖3為本發明的泵坑及泥沙反清洗管的結構示意圖；

其中，1為泵房，2為進水格柵，3為進水泥沙緩沖區，4為泥沙沉積及水泵吸水區，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

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例及附圖對本發明進行具體描述，有必要指出的是，以下實施例僅僅用于對本發明進行解釋和說明，并不用于限定本發明。本領域技術人員根據上述發明內容所做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。

實施例1

如圖1-3所示，為本發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的一個側面設置進水格柵2，進水格柵2的網格尺寸為20mm×20mm，網絲直徑為2mm，進水格柵2的網格開口方向與水流流向相切；泵房1內沿水流切線方向依次設置進水泥沙緩沖區3和泥沙沉積及水泵吸水區4，在泥沙沉積及水泵吸水區4與進水泥沙緩沖區3之間設置臺階，臺階高度為0.3m，進水泥沙緩沖區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4的底部高度低于進水泥沙緩沖區3的底部高度；進水泥沙沉積區4內沿平行于水流方向間隔設置多個泵坑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4側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，在進水端上設置閥門12，泥沙反清洗管8的出水端伸入泵坑5內；在泥沙反清洗管8的出水端上設置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，各設施設備均按照常規提水泵站的設計安裝即可。

按照本發明的設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，期間發生兩次洪水，未對泵房內的泥沙進行人工清理，潛污泵始終保持正常運轉工作，泵房內無泥沙淤積現象。

實施例2

按照實施例1的方案設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的網格尺寸為10mm×10mm，網絲直徑為1mm，泥沙沉積及水泵吸水區4與進水泥沙緩沖區3之間設置垂直跌砍，跌砍高度為0.8m，進水泥沙緩沖區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4側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的出水端上設置環形的反清洗管頭9，反清洗管頭9上沿著環形管體方向分別設置多個開孔10，開孔10的孔徑大小為30mm，各開孔的中心距為30cm，其余設計與實施例1相同。

按照上述設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，期間發生兩次洪水，未對泵房內的泥沙進行人工清理，潛污泵始終保持正常運轉工作，泵房內無泥沙淤積現象。

對比實施例1

按照實施例1的設計方案，除未設計泥沙反清洗管道，其余結構與實施例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，泵房內泥沙淤積現象較嚴重，兩次洪水過后潛污泵均發生停止運轉現象，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，其余結構與實施例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，泵坑內的泥沙沉積較多，潛污泵周圍泥沙淤積較嚴重，兩次洪水過程中潛污泵發生兩次停止運轉現象，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的設計方案，除未設置泥沙緩沖區，且將進水格柵的網格尺寸擴大到兩倍，其余結構與實施例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，泵房內泥沙沉積區的泥沙堆積較多，潛污泵周圍泥沙淤積現象較嚴重，兩次洪水期間潛污泵發生一次停止運轉現象，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。