長距離輸水管線安全運(yùn)行的水力過渡過程研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TU991.3學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：628.1密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文長距離輸水管線安全運(yùn)行的水力過渡過程研究博士研究生：于景洋導(dǎo)師：張杰教授副導(dǎo)師：袁一星教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：市政工程所在單位：市政環(huán)境工程學(xué)院答辯日期：2009年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要長距離輸水管線把位于較遠(yuǎn)的水源輸送到城鎮(zhèn)，解決了城鎮(zhèn)水源短缺以及水源單一的問題，但長距離輸水管線多為單管或雙管

2、，其運(yùn)行安全問題成為輸水工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而長距離輸水管線出現(xiàn)安全問題的流態(tài)常集中水力過渡過程，根據(jù)非滿流和有壓流水力過渡過程理論，分析流體狀態(tài)，建立數(shù)學(xué)模型，分析安全運(yùn)行的影響因素，解決影響輸水安全的灌水流量、水頭線到達(dá)時間、流量安全調(diào)節(jié)、安全停水等工程問題。水力過渡過程是指當(dāng)水流從一種穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)時，兩穩(wěn)定狀態(tài)間的過渡流態(tài)。水力過渡過程是輸水管線出現(xiàn)安全問題的主要原因，只有在試通水、運(yùn)行過程中建立平穩(wěn)的水力過渡過程，

3、才能保障輸水管線的供水安全。建立輸水管線水力過渡實(shí)驗(yàn)平臺，采用壓力、流量檢測以及視頻分析的手段，對輸水管中的非滿流和有壓流的水力過渡過程參數(shù)進(jìn)行觀測，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與提出的非滿流水頭到達(dá)時間的體積算法、有壓流水力過渡過程特征線法分析相結(jié)合，進(jìn)行理論分析，進(jìn)行數(shù)值模擬，把研究成果應(yīng)用到實(shí)際工程的試通水過程及運(yùn)行過程。根據(jù)非滿流水面與大氣相通的性質(zhì)，定義長距離輸水管線的U形管為下游峰點(diǎn)管中心標(biāo)高與谷點(diǎn)管中心標(biāo)高之差大于輸水管徑的管段。因長距離輸

4、水管線根據(jù)地勢敷設(shè)，形成多個串聯(lián)的U形管，把復(fù)雜的試通水過程歸結(jié)為非滿流問題。通過分析U形管非滿流水力工況，推導(dǎo)出臨界積分流量、U形管的非滿段水頭到達(dá)時間、U形管水位上升、U形管溢流穩(wěn)定時間、關(guān)小末端閥門充水、提高管線進(jìn)水流量的計算公式，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)水頭到達(dá)時間對輸水管沿線進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)并進(jìn)行維修。把試通水過程分為灌水階段、充水階段和通水階段，用研究成果指導(dǎo)試通水過程，防止出現(xiàn)事故。根據(jù)有壓流水力過渡過程理論，對優(yōu)