【摘 要】
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我国“南方水多,北方水少”这一现象严重制约着北方地区经济快速发展。近年来,随着我国北方地区城镇化加快,这一现象更为明显。为解决水资源在地域上分配不均这一基本国情,我国修建了大量的跨流域调水工程,包括南水北调工程、引黄济青工程、引江济淮工程等。这些跨流域梯级调水工程具有泵站多、流量大、跨度大、地形复杂、水力元件多、管网复杂、工况多变等特点。以及某些调水工程建设较早,面临管道老化、水泵机组老化等众多安
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我国“南方水多,北方水少”这一现象严重制约着北方地区经济快速发展。近年来,随着我国北方地区城镇化加快,这一现象更为明显。为解决水资源在地域上分配不均这一基本国情,我国修建了大量的跨流域调水工程,包括南水北调工程、引黄济青工程、引江济淮工程等。这些跨流域梯级调水工程具有泵站多、流量大、跨度大、地形复杂、水力元件多、管网复杂、工况多变等特点。以及某些调水工程建设较早,面临管道老化、水泵机组老化等众多安全问题,这些安全问题严重危害附近居民生活、生产安全,因此,研究如何保证调水工程安全、高效运行已经成为我国研究的热点问题。在有压输水系统中,危害最大的当属水锤现象。水锤是绝大多数有压输水系统发生事故的原因。由水锤引起管道中压力过高会造成“爆管”现象,管道中压力过低会造成“瘪管”现象,对人民的经济造成直接损失。目前国内外研究水力过渡过程大多针对单级泵站,由于一个大型调水工程通常由多个泵站组成,在模拟水力过渡过程时,每级泵站之间会相互影响,为保证计算准确度,应对多级泵站同时进行分析。本文首先对国内外水力过渡过程的研究现状进行论述,介绍了水锤的分类、危害以及3种进行水锤预防的方法;推导水锤运动方程和连续方程,结合特征线法和有限差分方程求解水锤方程;推导在复杂输水系统中所需要的边界条件,包括水泵边界条件、空气阀边界条件、液控蝶阀边界条件、上下游水库边界条件、调压塔边界条件、管道边界条件;介绍输水系统稳态计算方法,包括管道糙率虑定、水泵工作点确定、虚拟阻抗流体网络计算法。本文以南水北调中线雁栖泵站至密云水库工程为实例,结合前人经验及水锤计算理论,建立模型,模拟水泵正常启动情况8种方案、正常停机情况14种方案、全线事故停机1种方案,并给出以上23种方案的压力极值大小、出现位置,选出合适的运行方案以供实际运行参考。最后模拟单级泵站事故停机情况,计算出系统最大允许调控时间。最终结论不仅对本工程运行有着积极意义,对与其类似的工程同样有参考价值。
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