离心泵变频调速在长距离输水工程中的应用与研究

介绍了南水北调大兴支线工程输水管道系统,特别是在处理水锤现象和保证安全输水方面的应对措施。对整个输水系统建立数学模型,阐述数学模型在供水系统瞬变流数值计算中的应用,对比离心泵启动及停止瞬态过程中工频与变频的变化对整个系统安全运行的影响,并提出了大兴支线输水工程过渡过程计算分析结果。通过建立合理的数学模型和设置边界条件,可有效解决供水系统瞬变流产生的问题,保证输水管道系统的安全稳定运行,为长距离输水工程设计及运行管理提供参考依据。

长距离输水管道沿线穿洪沟防护设计研究

以新疆某长距离输水工程为例,针对管道沿线穿越不同的地质条件、不同宽度洪沟,在工程管线设计洪水重现期内洪水的防护进行分析。通过分析交通、明渠、埋地管道等常见的线性工程防护型式,确定工程建筑物布设型式;再根据穿越的山前倾斜砾质平原区、低山丘陵区、山前剥蚀准平原区三个地貌单元,对防护关键参数进行定量化分析;最后结合洪沟洪痕确定防护范围,为长距离输水管道沿线洪沟处防护设计提供参考。

长距离输水管道工程超大跨径托管桥方案比选研究

输水管道跨越沟渠、河道、山谷常采用桁架跨越、拱桥跨越、悬索跨越、斜拉索跨越等形式,但各种跨越形式均存在一定的问题。文章介绍准东供水工程长距离输水管道跨越渠道采用变截面连续钢箱梁桥,最大单跨跨径150m,为国内规模最大的同类型托管结构,其设计荷载为1.8m直径有压输水管,每延米水管及满管水重与3车道汽车满载相近。通过对悬索桥、拱桥、混凝土连续梁桥及变截面连续钢箱梁桥四种桥型从施工工期、经济性、抗震性能及抗风性能等多方面进行综合分析,最终选择了受冬期影响最小(施工期最短)且造价最低的80m+150m+80m变截面连续钢箱梁桥方案。输水管桥具有大跨径、窄桥面、风荷载大等特点,文中介绍的设计理念、计算方法、施工方案,可为类似工程提供借鉴。

线性输水工程断水工况临时应急输水方式

我国采用线性输水工程实施大型远距离引调水,以优化水资源时空配置。长距离输水工程所经路线地质条件及气象条件复杂,需经受地质灾害及洪水考验,本研究旨在探讨此类工程受异常外界因素影响导致输水中断,如何采用应急输水方式快速恢复输水功能,以保障受水地区生活用水正常供应。

轴流式止回阀与水击泄放阀组合的水锤防护系统研究

【目的】研究减小长距离高扬程输水工程中水锤作用对建筑物安全运行的不利影响,保障管道等建筑物安全。【方法】基于瞬变流理论及特征线法结合水柱分离数学模型的方法,并考虑水锤防护设备的边界条件,运用水锤仿真计算软件对系统停泵水锤进行数值计算。对传统的“单向调压塔+空气阀”和“水击泄放阀+轴流止回阀+空气阀”2种水锤防护措施进行比较,验证轴流止回阀与水击泄放阀组合的水锤防护系统防护效果。【结果】经过计算及后期实际工程多年运行验证后表明在长距离高扬程输水工程中:2种水锤防护方案对事故停泵下管线高压及负压水锤均有一定的防护效果。“单向调压塔+空气阀”的防护措施能使管道内负压由汽化负压-8.4 m降到了-6.9 m水头压力,管道正压最大值由3.04 Mpa降低至2.98 Mpa,但若要继续降低管线负压则需再增加调压塔数量,增加工程投资,经济性上并无优势;“水击泄放阀+轴流止回阀+空气阀”的水锤防护措施,能够有效防护因停泵引起的高低压水锤及水泵倒流倒转等问题,管道内负压由已汽化负压降到了-5 m水头压力,使其系统内最高压力由3.04 Mpa降低至3.0 Mpa,管道最大压力控制在稳态压力的1.2倍之内。【结论】工程竣工多年运行验证,此水锤防护系统只需在输水系统中设1处水击泄放阀和轴流止回阀即可实现有效的防护因停泵引起的高低压水锤及水泵倒流倒转等问题,具有相同的可靠性和更高的经济性,可为类似工程防水锤设计提供依据。

基于路径熵的长距离输水系统脆弱性研究

为定量分析长距离输水系统的脆弱性,综合运用图论和信息熵理论,建立长距离输水设施系统脆弱性计算模型。首先,根据输水系统拓扑结构网络图,分析长距离输水系统特征,阐明输水系统脆弱性产生机理;其次,依据水流不确定性,提出输水系统路径熵概念,定义最大路径熵,计算相对路径熵,表达输水系统脆弱度;最后,运用深度优先算法(DFS)对节点按离水源距离由近到远进行分层排序,借助序贯方法逐层逐点对模型进行求解。工程案例表明:该输水系统整体脆弱度为0.237 7,可靠性高;节点14脆弱性最小,脆弱度为0.047 0;脆弱度大于0.500 0的节点有6个,应重点监控并优化。本方法为长距离输水线路设计和确定重点监控对象提供决策支持。

典型长距离调水工程冬季冰凌危害调查及分析

以某长距离调水工程为研究对象,基于原形观测资料分析渠道冬季冰情发展规律和存在的冰凌问题。介绍了渠道和建筑物布置特点、不同冬季气象特点和冬季输水运行方式,分析了流冰期、封冻期、开河期的冰情现象,不同年份和空间上的冰情分布特征,总结了长距离输水渠道冰情生消演变的基本规律。基于典型冬季渠道出现的特殊冰凌灾害,列举了冰塞、泵站前池水位下降、分水口流量降低、仪器设备读数失真、渠道衬砌冻胀等冰凌影响事件,分析了气象条件、水力条件和工程布置特点对冰凌危害出现的影响。从调度、工程措施出发,在不同冰期阶段,针对不同渠道和建筑物位置,提出集防、拦、扰、捞、排一体化的冰凌防护措施,为长距离输水工程冬季冰期安全高效运行提供技术保障。

钢塑复合管在长距离输水工程中的应用

为了对长距离输水工程中常用的各种管材的特点、水力性能、造价等多方面进行综合比较分析,以北京延庆平原区地表水供水工程为设计实例,详细分析了钢塑复合管在长距离输水工程中的水力性能及优势。并介绍了钢塑复合管的分类及其性能特点。结合理论公式推导,得出了长距离输水管材的糙率与管路沿程损失的关系式,最终得出钢塑复合管在继承钢管优点的同时,还具有糙率小、防腐性能优良、水力性能好等优点,可以推荐为长距离输水工程的优选管材。

调节阀在长距离输水工程消能调流中的应用

结合北京市已建的长距离重力输水工程,介绍了调节阀的设计选用情况,论述了设置消能调流设施可有效防护水锤保障输水管路安全,并对管道工作压力进行合理分段,分析了常规措施与采用调节阀消能调流的优缺点,阐述了调节阀的应用现状和选用技术要求。采用特征线法进行数学模拟计算,通过计算分析结果表明,调节阀可方便地调减流量,消减富余水头防护水锤并节约投资。

基于绕行系数的明渠输水工程生产桥优化布置决策模型

生产桥设置间距会影响到南水北调中线干渠的输水能力,因此合理的生产桥布置须即能保证干渠的输水能力,又能满足两侧居民的生产生活需求。论文在对南水北调中线京石段生产桥布置合理性分析的基础上,提出了长距离明渠工程生产桥优化布设应遵循的一般原则;进而考虑不同桥梁间距对渠道输水能力的影响特性,结合最大绕行距离得到跨渠桥梁的最大间距,与公路桥统筹考虑,拟定生产桥布置备选方案,并进一步基于综合绕行系数最小原则,建立了生产桥布置决策模型,确定明渠输水工程生产桥的具体布设位置。最后以南水北调中线京石段李家庄桥和西杜村桥为例,简述了该方法在明渠输水工程实践中确定生产桥布置方案时的应用。基于综合绕行最小原则的布置方案决策模型适用于长距离输水渠道上生产桥的选址优化,应用前景广泛。

基于遗传程序的南水北调中线水面线计算

目前南水北调中线水面线的推算采用传统恒定非均匀流公式,糙率等水力参数需根据实际情况,定期复核并进行修正,缺乏灵活性。结合中线调度实际,建立了基于遗传程序设计的渠道水面线计算模型,利用遗传程序自动拟合渠段上游节制闸闸后水位与下游节制闸闸前水位、输水流量的非线性关系,从而实现在闸前常水位控制模式下不同输水流量的水面线推算。经在南水北调中线干线工程典型渠段的试用表明,建立的基于遗传程序水面线计算模型灵活性强、拟合精度高、操作方便,具有较高的实际应用价值。

不含调压室的长引水管道水电站小波动稳定分析

具有长引水管道的中小型水电站,设置调压阀、爆破膜等调压措施后对大波动过渡过程中的内水压力变化和转速上升均能有较好的控制,但对机组的运行稳定性并无改善。通过假定水流为刚性水体,推导长距离输水管道系统理想水轮机下小波动微分方程组系数矩阵及其特征方程系数,根据Routh-Hurwitz稳定性判据,分别讨论了Tw和Ta以及PID调速器参数对小波动稳定域的影响,从而合理整定调速器的参数,保证小波动稳定。

南水北调中线工程PCCP及暗涵输水系统空气阀型式研究

南水北调中线工程惠南庄—大宁段采用2排4 m直径的PCCP管,为大口径长距离管道输水系统,其运行工况复杂,压力变幅大,应充分考虑长距离大型有压输水管道发生破坏性水锤事故的多样性及其特点。针对工程特点着重对空气阀型式、布置等进行分析论证,确保压力输水系统安全、可靠,减少维修,节约运营成本。

长距离重力流输水管线水锤计算及防护研究

为进一步研究长距离重力流输水管线的水锤现象,以兴安盟经济技术开发区工业供水工程为背景,根据一维水锤计算基本原理,计算分析了阀门两阶段线性关闭快慢和组合关闭方式对长距离重力流输水管线水锤作用的规律,并在此基础上研究了关阀总时间对管线水锤压力的影响。结果表明:阀门第1阶段快速关闭的幅度越大,则管线沿程水锤压力越大;阀门同时关闭时管线水锤压力较大,交错关闭时水锤压力较小;延长关阀总时间有利于减小管线水锤压力,该工程两阶段线性关闭最佳历时为1400 s。该研究对长距离重力流输水管线的安全运行具有一定的参考作用。

长距离调水工程最优控制数学模型

为了降低输水成本,利用电网峰荷期和基荷期不同的电价及最优化原理,提出了一种针对长距离复杂调水工程的最优输水控制方法。建立了在一个运行周期内,使整个渠道输水费用最低为目标函数的最优输水控制控制模型。算例结果表明,较传统的渠道控制方法,用本优化模型控制渠道运行,可大量减少输水成本,减少泵站开停机次数,且能保持渠道内水流稳定,保证渠道安全运行,是一种较理想的远距离复杂渠道输水控制方法。

长距离输水管道规划方案探讨

长距离输水管道由于管线长,同时受地形和水质条件的影响,管道在输水过程中将会存在较多问题,特别是在水质欠佳的条件下。在工程规划时,必须充分考虑这些影响,否则将会影响管道的正常输水。该文以内黄县小农水项目补源引水管道工程为例,对长距离输水管道的规划进行探讨,提出具体的规划方案和措施,为类似工程的规划设计提供参考。

长距离重力流压力输水工程水锤防护设计探讨

随着城市用水规模不断扩大,长距离输水工程日益增多,水锤引起的爆管严重影响了长距离压力输水工程安全。为解决李家河水库输水工程因管线长、地面起伏大而发生水锤破坏可能性的问题,进行管道分段、阀门选择、运行控制等多种措施综合设计,并采用特征线法进行数值模拟计算,有效保障压力输水工程安全。提出长距离重力流压力输水管道水锤防护需从工程手段、技术措施、运行管理等多方面分析,综合制定水锤防护方案,消除水锤对工程安全的影响。

寒冷地区电站长距离输水明渠冬季运行方式探讨

通过大量工程资料收集和类似工程经验分析,对寒冷地区引水式水电站长距离输水明渠在冬季各种输、排冰运行方式的适用性进行了对比分析,着重对结冰盖运行方式的建筑物布置、流量控制和水位控制等进行深入分析和研究,提出了完整的分段壅水结冰盖输水方式的输水渠道建筑物布置、水位运行控制的设计和运行控制方法,消除了寒冷地区电站输水长明渠冬季运行中的冰冻危害问题,并成功运用于实际工程设计和运行。

城市再生水利用输水形式分析研究

近年来再生水已经成为北京市水资源的重要组成部分。为了保证再生水利用输水方案合理可行,安全可靠,文中以永定河再生水供水北线工程为例,首先通过大量的调研、实地踏勘,充分了解工程区间情况,完成了明渠输水和管道输水方案,并对两方案工程内容、湿地方案、工程投资、工程实施难度、水质水量保障、水环境和原有工程功能影响分析、工程管理及汛期输水保障等方面进行了详细的分析研究。经比选,虽然明渠方案具有增加沿线河道水面,改善区域生态环境的优点,但存在对北京市自来水第三水厂水源地造成水质污染风险,与区域蓄滞洪功能矛盾,汛期输水调度管理难度大,工程投资高等问题,因此推荐采用管道输水方案。本文提出的再生水明渠输水和管道输水形式的分析论证可供类似城市再生水利用输水方式的选择参考。

长距离输水工程中管路进排气设计

根据国内外对有压输水管道气水两相流的最新理论研究和实验成果,对进排气阀的结构原理进行分析,论述长距离有压输水管路进排气阀的选型设计问题。