多孔并联分段低压输水系统的水力特性和控制研究

摘要

多孔并联分段低压输水系统可以简化输水控制条件、保证适时适量输水、降低管道的承压、节省工程造价和运行管理费用；但由于整个输水线路长,当输水系统进行流量调节、关闸检修以及运行孔数转换等操作时,其水力特性和控制问题更为复杂,目前尚未见到相关的研究成果. 为此,本文以南水北调工程天津干线为研究背景,对多孔并联分段低压输水系统的水力特性和控制问题进行深入系统地研究,主要研究内容如下:首先,本文通过模型试验测定了多孔并联分段低压输水系统中的调节池、保水堰和分流井等三个重要的新型局部输水建筑物的水力参数；随后建立了这种输水系统的数学模型,着重分析了上述三种比较复杂的新型边界；最后,对南水北调工程天津干线的各种运行工况进行水力数值计算,结合计算结果从以下几方面对多孔并联分段低压输水系统的水力特性和控制问题进行分析: 1.探讨了调节池位置、尺寸的变化对多孔并联分段低压输水系统水力特性的影响. 2.从检修闸门数量、关闸控制程序和水力学条件等方面综合考虑了有压段并联孔间的连通性影响. 3.研究了多孔并联分段低压输水系统在检修工况下的水力特性,针对可能出现的不利现象提出了相应的水力控制措施. 4.从改变首闸调节规律、尾部泵站前池抽水量变化的控制变量和计算糙率等三个方面研究了多孔并联分段低压输水系统在流量调节工况下的水力特性. 5.推导了多孔并联分段低压输水单元的水流振荡方程和连通式保水堰自由水面的固有振荡频率公式；提出了消除水力共振现象和缓解水力振荡的水力控制措施. 以上研究结果可以为南水北调工程天津干线当前的设计和将来的运行管理提供技术依据,有较广泛的推广应用价值.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2相关理论的国内外研究概况

1.3本文的主要研究工作

第二章输水系统水力控制的基本方程

2.1压力管道过渡流控制方程

2.2明渠过渡流控制方程

2.3明满交替流控制方程

第三章局部输水建筑物的水力参数

3.1物理模型的建立

3.2水力参数实测分析原理

3.3调节池水力参数实测分析

3.4保水堰水力参数实测分析

3.5分流井水力参数实测分析

3.6本章小结

第四章多孔并联分段低压输水系统的非恒定流数学模型

4.1输水系统运行方式及保水堰功能简介

4.2输水系统数值计算方法

4.3输水系统新型复杂边界条件处理

4.4本章小结

第五章多孔并联分段低压输水系统的水力特性和控制

5.1调节池位置和尺寸变化对输水系统水力特性的影响

5.2有压段并联孔间连通与否的综合控制比较

5.3检修工况下输水系统的水力特性和控制

5.4流量调节工况下输水系统的水力特性

5.5输水系统的水力振荡特性及其控制

5.6本章小结

第六章结论与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

硕士期间发表论文及参加科研情况

致谢