长距离重力流树状管网水力过渡过程分析研究

摘要

长距离重力流树状管网输水工程是城乡安全饮水工程的重要形式，该类工程一般具有输水管道长，地形落差大，使用管材种类多，多分支管等特点。影响该类工程安全的主要因素之一是阀门关闭(开启)而产生的水锤压力现象，并找出压力变化影响的最不利情况。本文结合某安全饮用水工程实际，采用水锤计算的特征线法建立了长距离重力流树状管网输水系统水锤计算的数学模型，应用MATLAB编程计算了不同关阀(开阀)程序对输水干管水力过渡过程的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴长距离重力流树状管网输水工程管线长，控制阀门多，阀门关闭(开启)程序不同，产生的水锤压力也不同，需严格控制阀门关闭(开启)程序，才能保证工程安全运行。多次水力过渡过程计算表明，当全部相关控制阀单独关闭时的最大压力水头在干管阀门前出现的时间一致时，该干管末端阀前出现最大压力水头。⑵研究的安全饮用水工程，干管1＃阀门选择蝶阀，干管2＃和3＃阀门选择两阶段关闭液控蝶阀，支管选择水力遥控浮球阀(4＃～12＃)。水力遥控浮球阀均30s线性关闭；1＃蝶阀10s线性关闭；2撑蝶阀和3＃蝶阀两阶段关闭，快关角度为70°，快关/慢关时间分别为15/400s和15/350s。最优开阀程序为：1＃、2＃和3＃蝶阀均匀速开启，开启时间分别为10s、80s以及230s；4＃～12＃水力遥控浮球阀均30s线性开启。当阀门关闭(开启)时间不小于上述时间，就能保证工程安全运行。⑶在蓄水池体积设计时，需考虑水池前端进水阀门关闭过程中流入水的体积，以免有水溢出水池，造成浪费。为防止水池弃用，主干管减压池和干管末端水池的附加最小调节容积为53.16m3和40.50m3。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 国内外研究进展

1.4 本文主要研究内容

1.5 研究方法和技术路线

2 水锤基本理论

2.1 水锤概念

2.2 水锤过程和单管水力计算

2.3 水锤的分类

2.4 重力流树状输水系统末端阀门启闭时间优化原理

2.5 控制阀门

2.6 重力流树状管网主要特点及主要防护措施

2.7 本章小结

3 水锤分析计算基本原理和边界数学模型的建立及求解

3.1 水锤波速计算

3.2 水锤的基本微分方程

3.2 特征线法

3.3 压力管道的分段

3.4 边界条件模型建立及求解

3.5 本章小结

4 长距离重力流树状输水管网水锤分析计算机模拟

4.1 计算机技术的应用

4.2计算流程

5 长距离重力流树状管网阀门启闭水力过渡过程实例分析

5.1 工程实例概况

5.2关阀水力过渡过程计算

5.3 关阀水力过渡过程分析

5.4 开阀水力过渡过程计算分析

5.5 本章小结

6 结论与建议

6.1 主要结论

6.2 建议

致谢

参考文献