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解读进行水工建筑物拦污栅设计的必要性

2020-03-17 491 上传者：管理员

摘要：拦污栅作为水工建筑物的重要设备，可以在污物拦阻的基础上，实现对机组闸门、管道和阀门的有效保护。基于此，本文在介绍水工建筑布置形式的同时，针对其技术设计的要点进行了综合的分析，力求为拦污栅设置的规范提供参考，进而实现水工建筑物建设质量的有效提升。

关键词：
关键技术
拦污栅
收缩和扩散
水工建筑
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水工建筑物是水利工程建设的基本内容，确保其建设质量的高效，对于水利应用和区域经济发展具有深刻影响。然在实际建设中，受污物拦阻不当的影响，水工机组闸门、管道和阀门的堵塞现象较多，对水工机组运行和水利工程职能发挥造成较大影响。对此，工作人员必须强化拦污栅的设计和应用。

一、拦污栅的布置形式

河流中污物的性质、数量和清污指标要求是拦污栅设置的只要影响因素。水工建筑物施工中，若河流中的污物较少，则凭借一道拦污栅即可实现污物的有效拦阻；而当河流中具有较多污物时，水工建设人员不仅要增加拦污栅的布置数量，更要对其联通方式进行有效布置。现阶段，直线、折现、曲线、多边形是拦污栅平面布置的基本形态^[1]。一般情况下，直线型拦污栅在污物较少、进水口过流量面积较大的河道应用较多；而折线型和曲线型拦污栅主要应用在河道污物较多的区域；此外，多变形拦污栅在塔式结构水工建筑中应用较多。

拦污栅应用中，垂直置放和倾斜置放是其应用的两种基本形式（见图1）。从设置区域来看，其包含了以下设置类型：其一，进水口是流水进入水工建筑物的主要通道，进水口拦污栅设置能够实现水中杂物的有效隔离，因此，在进水口检修闸门与工作闸门设置拦污栅是其应用的重要方式。其二，部分进水口的污物较多，而且不支持机械清理，此时为确保水中污染物的有效清除，需进行两道拦污栅应用。通常，当水中污物极为严重时，需进行联通式或分段联通式拦污栅的布置应用。其三，固定式和活动式是拦污栅应用的两种基本形态。相对而言，后者的清污检修较为方便，故而应用范围较广。实践中，栅叶和栅槽是拦污栅结构的两个基本组成，要确保拦污栅应用质量的提升，就必须对这两个部位的施工质量进行严格规范。

图1　拦污栅垂直置放

二、水工建筑物拦污栅设计的关键技术

水工建筑物拦污栅设计具有较高的专业要求。实践过程中，确保确拦污栅设计应用的规范，工程人员就必须在水头损失控制的同时，实现拦污栅结构、间距和流速的系统把控。

1. 拦污栅水头损失设计

水头损失对于拦污栅设计应用具有较大影响。具体而言，当流水从入水口通过时，其具有一定的撞击损失，同时过流断面具有一定的收缩和扩散作用，其使得水头损失不断增加，这对拦污栅的栅条形状、布置方式和流水方向具有深刻影响。实际设计中，为确保拦污栅水头损失控制的规范，人们会对栅前平均流速水头和拦污栅水头损失系数进行规范。

2. 拦污栅结构设计

一旦拦污栅水头损失确定，则工程建设人员需要进行拦污栅结构的规范布置。从应用过程来看，拦污栅不仅会受到栅面上水的压力和自重影响，而且会受到流水及污物的撞击，此外，进行拦污栅表面杂物清理时，机械的荷载对其也有一定作用。因此在设计过程中，必须对这些因素进行系统规范。一般情况下，栅面水压差是其荷载设计的主要依据，随着污物的增加，栅面的压差会不断增加，并当拦污栅完全堵塞时，其将承受单方向的全部水头；这违背了拦污栅结构应用的安全性需要，因此必须对其进行防治措施设计，实现拦污栅结构堵塞的有效控制。

3. 拦污栅间距设计

拦污栅间距过大会导致污物沿着空隙通过，影响水工机组的平稳运行；而当拦污栅间距过小时，拦污栅堵塞的概率会大大增加，加大了水头损失。因此在实际设计中，水工建设人员应在水泵、水轮机形式选择的基础上，进行转轮直径、污物性质、数量和最大允许值得考虑。一般情况下，为确保拦污栅设计的规范，其栅条间距应保持在50~200mm。同时，针对水工机组的具体应用形态，该间距可进行适当调整。泵站进水口的拦污栅栅条间距设计中，轴流泵的间距应保持在D/20，而混流泵和离心泵的栅条间距应保持在D/30。

4. 拦污栅过栅流速设计

拦污栅应用中，若过流总量一定，则拦污栅孔口尺寸会决定过栅流速。一般情况下，若水工建筑物采用人工清污，则拦污栅过栅流速可控制在0.6m/s~0.8m/s；而当水工建筑物采用机械清污时，其过栅流速应保持在0.8m/s~1.0m/s。此外，一旦水流污物较少，拦污栅不需要进行清污考虑，则其流速应控制在0.5m/s。

三、结语

拦污栅设计对于水工建筑物应用具有较大影响。实践过程中，水工建设人员只有充分认识到拦污栅设计的必要性，并在其应用形式把控的基础上，进行水头损失、拦污栅结构、间距和过栅流速的规范设计，才能确保拦污栅设计的规范，从而实现水工建筑物应用质量的有效提升。

参考文献:

[1]滕少华.低水头大流量电站拦污栅的实用设计[J].小水电,2018(2):21-22.

黄雄贵.水工建筑物拦污栅设计关键技术[J].区域治理,2019,(8):280.