隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,山地城鎮(zhèn)輸水工程的興建是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。社會(huì)對(duì)市政供水的要求與日俱增,保證供水安全性成為輸水工程的第一要?jiǎng)?wù)。水錘現(xiàn)象是輸水工程發(fā)生安全事故的主要原因之一,尤其是山地城鎮(zhèn)的輸水管線結(jié)構(gòu)復(fù)雜,更易發(fā)生斷流空腔彌合水錘,危害程度大。因此,對(duì)輸水管線進(jìn)行水錘防護(hù)分析,模擬研究各種工況下的瞬變流過(guò)程,提出安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的水錘防護(hù)措施,避免水錘引發(fā)的安全事故,對(duì)提升技術(shù)水平、減少工程造價(jià)、保障輸水工程安全運(yùn)行具有重要的意義和價(jià)值。論文基于HAMMER軟件,利用特征線法對(duì)山地城鎮(zhèn)輸水系統(tǒng)水錘防護(hù)進(jìn)行模擬優(yōu)化研究。首先,總結(jié)了水錘計(jì)算的基本理論和計(jì)算方法。其次,以山地城鎮(zhèn)加壓輸水工程實(shí)例建立數(shù)學(xué)模型,在事故斷電停泵工況下,探討不同種類空氣閥在加壓輸水系統(tǒng)中的適用性,以及水泵出口閥門兩階段關(guān)閉程序的優(yōu)化設(shè)置。然后,以山地城鎮(zhèn)重力流輸水工程實(shí)例建立數(shù)學(xué)模型,在系統(tǒng)末端閥門關(guān)閉情況下,探討不同種類空氣閥在重力流輸水系統(tǒng)中的適用性,以及輸水系統(tǒng)中閥門兩階段關(guān)閉程序的優(yōu)化設(shè)置。最后,以山地城鎮(zhèn)長(zhǎng)距離串聯(lián)增壓輸水工程實(shí)例建立數(shù)學(xué)模型,針對(duì)工程實(shí)例中出現(xiàn)的供水安全性問(wèn)題,提出了輸水系統(tǒng)水錘綜合防護(hù)措施和技術(shù)改造方案。主要研究結(jié)論如下:①在山地城鎮(zhèn)加壓流輸水系統(tǒng)停泵水錘防護(hù),以及重力流輸水系統(tǒng)關(guān)閥水錘防護(hù)中,普通空氣閥的水錘防護(hù)效果不佳,不適宜作為該類輸水系統(tǒng)的水錘防護(hù)措施�？諝忾y組選用合適的孔口直徑比(ε=0.02-0.10),可以起到有效的水錘防護(hù)作用,適宜作為該類輸水系統(tǒng)的水錘防護(hù)措施。②當(dāng)山地城鎮(zhèn)加壓流輸水系統(tǒng)事故斷電停泵時(shí),水泵出口閥門兩階段關(guān)閉程序設(shè)定應(yīng)為:快關(guān)時(shí)間t1=C1∑ai/2Li,C1宜選取1.13-1.18;快關(guān)角度θ對(duì)水錘防護(hù)的影響較小,θ宜選取65-75;慢關(guān)時(shí)間t2 = C2·t1,C2宜選取10.0-10.7。③當(dāng)山地城鎮(zhèn)重力流輸水系統(tǒng)末端閥門關(guān)閉時(shí),針對(duì)管道末端閥門兩階段關(guān)閉程序的設(shè)定應(yīng)為:根據(jù)蝶閥阻力系數(shù)的特點(diǎn),以流量系數(shù)5%處的閥門開(kāi)度劃分兩階段,即快關(guān)角度θ宜選取66;慢關(guān)時(shí)間t2二C2·t1,對(duì)水錘防護(hù)的影響較小,C,宜選取1.3-2.0;閥門快關(guān)時(shí)間的優(yōu)化是水力過(guò)渡過(guò)程的逆問(wèn)題,利用區(qū)間消去法求解快關(guān)時(shí)間,快關(guān)時(shí)間,t1=C1∑2Li/ai,C1宜選取2.85-2.90。④西南地區(qū)山地城鎮(zhèn)長(zhǎng)距離串聯(lián)增壓輸水系統(tǒng)實(shí)際工程采用流量控制閥、超壓泄壓閥和空氣閥組綜合防護(hù)措施,既可對(duì)不同標(biāo)高的高位水池水量進(jìn)行合理的流量分配,又能有效地防止水錘現(xiàn)象,提高供水安全性。該方法具有投資少、設(shè)置條件要求低的特點(diǎn),可為其他類似山地城鎮(zhèn)長(zhǎng)距離串聯(lián)增壓輸水工程提供參考。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.39
【部分圖文】：

研究技術(shù)路線

圖 2.1 運(yùn)動(dòng)方程控制體示意圖Fig 2.1 Control body diagram of equation of motion管道中取管道兩橫截面間的微元水體為控制體，該控制體 x，如圖 2.1 所示。根據(jù)牛頓第二定律，作用于微元控制控制體質(zhì)量與加速度的乘積。d v Fdt m 橫截面積 A是 x 的函數(shù)， 是從任意位置起始的沿管道軸道與水平線的夾角角度為 。設(shè)定高度沿 軸正方向增長(zhǎng)時(shí)體上沿 軸方向的力包括：作用在橫截面上的表面正)x 、由于橫截面面積變化引起的壓力分量2p x Ap x x n 以及管道內(nèi)壁上的切應(yīng)力0 。故：

圖 2.2 連續(xù)性方程控制體示意圖Fig 2.2 Control body diagram of continuity equation方程推導(dǎo)中，所取的微元水體控制體如圖 2.2 所示。根據(jù)質(zhì)量的水體質(zhì)量的差值與該控制體內(nèi)水體質(zhì)量隨時(shí)間的變化值相 AV A x AV AV xx t ： 0A AVt x 度 和管道橫截面積 A的全導(dǎo)數(shù)：dVdt t x dA A AVdt t x 式（2.12）可化作：A V
【參考文獻(xiàn)】

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2 林紅玉;水錘波速對(duì)長(zhǎng)距離泵站輸水管路中斷流水錘的影響與研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2844410