多孔并联分段低压输水系统的水力特性和控制

在详细分析多孔并联分段低压输水系统水力特性的基础上,建立了这一输水系统的非恒定流控制方程以及关闸和不关闸条件下的保水堰边界条件。应用所建立的数学模型对南水北调天津干线工程进行了数值模拟计算,得到了运行工况和检修工况下该输水系统的水力特性以及并联空间连通性对水力特性的影响,并提出相应的控制措施。本文还针对输水系统的水力特性,对单联分段低压输水单元的水力振荡方程进行了修正,推导出多孔并联分段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、缓解输水单元水力振荡的控制条件,为工程设计和运行管理提供技术依据。

基于水力控制的分段低压输水系统优化研究

分段低压输水系统是一种结构相对简单,采用分段降低水头的新型自流有压引水结构,而保水堰则是分段低压输水系统的关键建筑物。通过建立保水堰关闸检修的数值仿真模型,对保水堰的堰流、井流等复杂流态进行了模拟,仿真结果表明在检修闸门和下游管涵之间设置调压柜或明渠段等减振结构可以减小检修过程中的剧烈水位波动,并对调压柜和明渠段的减振效果作了比较。研究还发现若减振结构的面积设置不当,会引起下游输水单元的水力共振。在水力控制和分析的基础上,提出了保水堰及减振结构的整体优化设计原则,为工程设计提供了技术依据,有较大的推广应用价值。

分段低压输水系统水力振荡特性分析方法探讨

对现有的分段低压输水系统水力振荡特性分析方法进行了探讨比较,并分析了各种方法的优缺点。经比较分析可知:传统的特征线法和隐格式法主要用于系统水力振荡的时域分析;U形管模型法只考虑了水体的刚性,而忽略了水体弹性;压力管道内水体采用精确模型只适用于系统的频域分析。采用基于水力振动理论的压力管道线弹性模型,是用于分段低压输水系统水力振荡特性分析的新的研究方法,该方法可对系统同时进行时域分析和频域分析,而且能够较准确地反映压力管道内水体的高阶振荡特性,相比其他方法更具优越性。

分段低压输水管系水力振荡的动荷载分析

本文将结构动力学思想引入到水流振荡问题中分析来,深入探究了非恒定流调节时,分段低压输水系统水面及流量振荡的机理。并应用仿真计算,证明来水过程即为输水系统相应的动荷载。在此基础上结合信号分析理论研究了来水过程对输水系统水力振荡的影响,采用三角函数方式控制来流,可以实现通过对动荷载的控制来减小输水系统的水力振荡。

不对称输水水力控制研究

分段低压输水方式已成功应用于昆明掌鸠河调水工程,而且这种输水方式也正被南水北调天津干线所采用。除了有其多方面的优点外,也注意到这种方式使水力控制引起的非恒定流现象复杂化,尤其在工程运行较为关注的不对称输水,即全线其中的一线或多线停止输水、恢复输水,不仅在下游会引起激烈的水体振荡,而且将影响其余并联孔的正常运行。采用特征线法编制不对称输水水力控制数学模型,对南水北调天津干线进行变孔数运行控制分析,讨论连续开、关闸的操作方式,并在开、关闸时间间隔上进行优化。