多分水口长距离输水工程停泵水锤防护措施

为了能够有效避免多泵且多分水口输水系统在无防护抽水断电时可能出现较为严重的负水锤带来的危害,建立了全长106.46 km的大型供水工程的数学模型进行系统过渡过程计算,选择空气阀与两阶段液控蝶阀联合防护与单向塔防护2种方案消除其负水锤,在前者远不达理想防护效果后针对后者进行优化.结合工程实际在确定了单向塔的数量、位置以及塔高后,对不同位置单向塔的底面积进行多种方案的对比选取,最终选用塔1#的底面积为28.26 m^(2),塔2#的底面积为176.63 m^(2);为了防止单向塔漏空需要分水口以及供水终端调流阀配合关闭,在确保管道最大压力不超出其承压能力的前提下,创新性地对各分水口调流阀与供水终端调流阀的关闭时间规律进行了效果比较,使输水系统能够更加经济安全地稳定运行,为此类长距离多分水口多泵供水工程的水锤防护提供了优化方向.

直角分水口水流形态的实验研究

对分水口前水流形态进行了研究，测量了分水口前不同水深处的平面流场，初步给出了分水口前水流的运动形态，分析了分水宽度沿水深的变化规律。

输水渠道大流量分水口门的分级分水方式

本文以南水北调中线工程典型分水口为研究对象,采用一维非恒定流模型对不同分水口运行方式进行计算分析,研究渠道相应的水力响应现象,包括水位升高降落幅度、速率及其影响范围,建立了分水口分水比与水面线的相关关系,提出了分水口分级分水的运行方式.针对设计分水流量占渠道设计输水流量50%的西黑山分水口,计算认为:1h内一次分水流量增加最好不大于16m3/s,二次分水流量增加总量最好不大于20m3/s,将2次分水延长到2h内完成,能够较好控制水位下降速度,从而减小对渠道安全的影响.

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。

分水口运用对渠道水力特性的影响研究

正确分析与研究渠系在非恒定流工况下的水流特性,对于渠道的设计、运行方案制定以及控制方式选择都具有重要意义。现以南水北调中线总干渠为研究对象,通过构建一维的非恒定流仿真模型,对表征分水口流量变化的特征参数进行敏感性分析,研究其对渠道水力响应的影响程度以及规律,研究表明,分水流量增加(减小)幅度与渠道的水位降落(升高)速率呈线性正比关系,分水流量的变化幅度是影响渠道水位变化速率的敏感因素;最后对相邻分水口取水流量配合变化的模式进行研究,指出在可能的情况下,相邻分水口的流量分配可以按照相互补充的方式进行调节。

大型输水渠道分水口分水影响及调控原则研究

分水口的分水调控对输水渠道的安全稳定运行具有重要影响.以南水北调中线工程总干渠作为研究对象,建立一维非恒定流数学模型,对典型分水口不同分水流量大小和操作方式下的渠道水力响应过程进行计算,得到相应的水位变化幅度和波动影响距离.结果表明,单步分水的水位变化速率快,波动影响距离大.同时从安全输水角度出发,为减小水位下降速率,提出了分水口进行分水时的最大分水流量变化范围和较优的分水完成方式等调控原则.研究成果对南水北调中线工程分水口的运行和管理具有参考价值.

分水口运用引起的南水北调中线总干渠水力响应特征

大型输水渠道水力响应过程的特征参数,如渠道水位降落速率和水位波动距离等,对渠道的调度运行方式的制定有着十分重要的作用。利用南水北调中线工程电子渠道平台,对中线工程总干渠上的典型分水口的不同分流情况进行模拟分析,研究了分水口运用所引起的渠道水力响应现象,获取了水力响应过程的基本参数,为工程运行调度提供了参考。

侧渠底高对分水口水力特性影响数值模拟研究

目前对灌区分水口水力性能的研究多集中在主渠和侧渠底部高程相等的情况下,对于普遍存在的侧渠底部高程高于主渠时的分流特性缺乏系统研究。该文在试验基础上,利用FLOW-3D软件对侧渠不同底高、主渠来流量的矩形渠道分水口进行了数值模拟研究,将主渠各断面水深、流速的模拟值与实测值进行对比,发现流速变化与实测值变化规律基本一致,相对误差均小于10%,利用FLOW-3D对分水口进行数值计算具有合理可信性。结果表明:分水口处的水面波动受主渠来流的影响,流量越大,波动越大;高于侧渠底高的水流会对低于侧渠底高的下层水流产生影响,使下层水流具有向上的流速分量,参与分水口分流;同一主渠来流量下,随侧渠底高的增加,侧渠进口断面最大流速和水深逐渐减小;侧渠进口断面靠近上游端的区域湍动较大,而在下游端靠近底部湍动能值较小。研究为灌区配水及水量控制提供了参考依据。

直角分水口分水宽度的实验研究

本文对分水口前水流形态进行了系统的研究，测量了分水口前不同水深处的平面流场，初步给出了分水口前水流的运动形态，并据此提出各水流流态区域的划分，在对分水口前水场做概化研究的基础上，建立了分水宽度沿水深变化的估算公式。

城市街道分水口对洪水流态转换过程影响研究

随着城市化进程加快和全球气候变化加剧,城市洪涝灾害频发。研究城市街道的行洪特征,掌握城市建筑物对洪水流动的影响机理,对城市洪涝灾害治理具有重要的理论意义和应用价值。本文开展了城市建筑物对洪水运动影响的物理模型试验,在街道两侧布设分水口模拟建筑物不连续的分流效果,分析分水口位置及流量变化对洪水流态转化及水跃形态的影响。观测上游来流量变化、分水口位置等因素对洪水从急流向缓流过渡时的动力特征的影响,包括水跃发生位置、水跃形态转变、水跃漩滚长度、跃前和跃后水深比及分流比等。

含多分水口的渠道广义积分时滞(ID)控制建模及验证

积分时滞(ID)模型是应用最广泛的输水明渠控制模型之一,建模时常假定分水口均位于渠池的下游尾端。然而对于我国灌区渠系而言,分水口位置可能位于渠池沿线任意位置,此时直接应用ID模型将会导致控制效果较差甚至出现系统失稳的可能。针对这种情况,本文首先分析了分水口位置对ID模型预测精度的影响,在考虑分水扰动的滞后时间后提出了广义ID模型,并分别以传统ID模型和广义ID模型为基础进行模型预测控制(MPC)算法开发及仿真验证。仿真结果显示,对于分水口位于上游段的渠池,本文所提出的广义ID模型预测精度更高,且控制效果的改善程度可达65%。同时在控制器调试过程中,控制器参数的可选域增大约1.4倍,表明更容易获取合适的控制器,试错成本显著降低。

引水工程分水口型式设计与过流能力研究

通过理论计算和模型试验,对东湖水电站引水隧洞工程清河分水口分流堰及侧堰过流能力进行对比分析,同时验证了侧堰泄槽的过流能力:分流堰过流能力研究按照自由出流及下游水位225.68 m两种工况考虑,侧堰过流能力研究按照闸门全关闭及局部开启两种工况考虑。研究结果表明,分流堰、侧堰以及泄槽的过流能力满足工程需求,设计型式合理可行,可应用于本工程,同时也为其他类似工程的设计提供参考。

不同角度分水口流动特性的数值模拟

大型长距离输水工程中,常开设分水口以满足沿途区域用水需求.在较大的分水比情况下,分水管道与主管道的不同连接角度可能会对输水能量损失、水流连续性乃至工程安全方面产生显著影响.对不同管径比及连接角度的管道交叉区进行数值模拟,对比分析各情形下湍动能、流速场及涡旋等流体运动参量,得到了大分水比情况下管道连接角度不宜过大的结论.

樟洋分水口流态改善工程水工模型试验研究

通过对樟洋分水口段进行的试验研究 ,对改善流态的工程措施进行选择 ,优化其尺寸 ,提出满足取水要求、工程量少、施工方便的工程措施 ,为设计施工提供充分可靠的依据 ,工程全线竣工后的正式通水进一步表明推荐的工程措施是可行的 ,并取得了预期的效果。

输水渠道中分水口和节制闸的水力敏感性分析

通过建立渠道输水系统的非恒定流数学模型,以京石段应急供水渠道为研究对象,分析了影响渠道建筑物水力学特性的主要因素,模拟计算了分水口和节制闸敏感性指标。结果表明:分水口分水流量变化幅度和节制闸开度变幅是影响渠道水位的关键因素;分水口敏感性指标沿流向递增,节制闸敏感性指标随流量的增大而减小。

分水口间距对管网水锤压力分配影响的试验研究

针对管网水锤压力分配的问题,文中通过田间试验,研究了分水口间距与支管水锤压力分配的关系,得出分水口间距为0 m和18.6 m的支管水锤压力水头最大值,均出现在分水口处;下游支管的压力水头要略大于上游支管,与瞬变源距离远近有关。研究结果将为农田灌溉寻求一种合理的管网设计方式,提供一定的理论依据和支持。

矩形渠道分水口水力性能试验研究

为了研究矩形渠道含堰坎分水口水力性能,对不同渠宽比下的分水口进行了试验研究,试验选取了5种流量,每个来流量下通过调节下游水深获得不同分流比,总共75组试验,测量了分水口附近的水深等水力因素,获得了分水口附近的水面变化曲线,分析了影响分流比的因素,根据堰流公式,拟合了各渠宽比下流量系数与相对堰上水头之间的关系式.结果表明:分水口处的水面变化在不同流量下变化规律大致相同,随距分水口距离的不同,水面变化也不同;同一渠宽比、流量下,分流比与相对堰上水头呈线性关系,随相对堰上水头的增加而增加,随主渠道上下游傅汝德数的增加而减小;拟合得到的流量系数计算公式精度较高,相关系数大于0.9,满足测流精度要求.该研究对分水口处水力性能进行了初步的研究,以期为灌区量水提供参考依据.

多分水口渠道的水流演进方法研究

农业水资源高效利用是节约用水的重要内容,灌区节水是农业节水的重点领域,开展灌区渠系水流演进研究,对灌区精准调水具有重要意义。以漳河灌区二干渠为研究对象,基于马斯京根水流演进基本原理,针对具有多个分水口渠道的水流变化特点,开展了渠道水流演进的“先演后合”和“先合后演”方法对比研究。应用结果表明,“先演后合”得到的渠首流量均值更接近实际情况。本研究不仅可用于推求渠首配水过程和模拟各断面水位过程,而且可为灌区开展渠系水量的科学精准调度提供决策依据。

南水北调中线工程分水口敏感性研究

南水北调中线工程按闸前常水位方式运行,分水口(退水闸)流量变化会引起渠道水位的波动,工程正常运行要求渠道水位下降速率不超过0.15 m/h。为了满足这一要求,构建南水北调中线工程一维水力学模型,分析分水口(退水闸)流量变化引起的渠池下节制闸闸前水位的变化过程,进而确定其敏感性。结果表明:同一渠池、同一工况下,不同分水口的敏感性不同;渠道流量越大,分水口的敏感性越小。但是不同渠道流量下的分水口敏感性差异极小,在实际运行中可忽略其影响,用不同渠道流量下的敏感性平均值来最终表征敏感性。

长距离输水洞分水口模型试验及过流能力研究

水力学模型试验是验证过水建筑物设计合理性的重要方法之一。基于流体力学和水工模型理论对山西中部引黄工程输水洞分水口开展了模型试验研究。验证了总干隧洞、西干和东干支洞在闸门不同开度下的过流能力、流量分配;给出了闸门与闸前水面线高度的相互关系。结果表明:东西干闸门开度分别为0.60 m和0.56 m时能保证输水能力,并满足东西干流量分配;闸门启闭速率与闸前水位呈负相关。研究成果对无压输水隧洞分水口过流能力研究具有重要理论意义,并对闸门启闭和系统调度具有实际参考价值。