隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快,山地城鎮(zhèn)輸水工程的興建是社會可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。社會對市政供水的要求與日俱增,保證供水安全性成為輸水工程的第一要務。水錘現象是輸水工程發(fā)生安全事故的主要原因之一,尤其是山地城鎮(zhèn)的輸水管線結構復雜,更易發(fā)生斷流空腔彌合水錘,危害程度大。因此,對輸水管線進行水錘防護分析,模擬研究各種工況下的瞬變流過程,提出安全可靠、經濟適用的水錘防護措施,避免水錘引發(fā)的安全事故,對提升技術水平、減少工程造價、保障輸水工程安全運行具有重要的意義和價值。論文基于HAMMER軟件,利用特征線法對山地城鎮(zhèn)輸水系統(tǒng)水錘防護進行模擬優(yōu)化研究。首先,總結了水錘計算的基本理論和計算方法。其次,以山地城鎮(zhèn)加壓輸水工程實例建立數學模型,在事故斷電停泵工況下,探討不同種類空氣閥在加壓輸水系統(tǒng)中的適用性,以及水泵出口閥門兩階段關閉程序的優(yōu)化設置。然后,以山地城鎮(zhèn)重力流輸水工程實例建立數學模型,在系統(tǒng)末端閥門關閉情況下,探討不同種類空氣閥在重力流輸水系統(tǒng)中的適用性,以及輸水系統(tǒng)中閥門兩階段關閉程序的優(yōu)化設置。最后,以山地城鎮(zhèn)長距離串聯(lián)增壓輸水工程實例建立數學模型,針對工程實例中出現的供水安全性問題,提出了輸水系統(tǒng)水錘綜合防護措施和技術改造方案。主要研究結論如下:①在山地城鎮(zhèn)加壓流輸水系統(tǒng)停泵水錘防護,以及重力流輸水系統(tǒng)關閥水錘防護中,普通空氣閥的水錘防護效果不佳,不適宜作為該類輸水系統(tǒng)的水錘防護措施�？諝忾y組選用合適的孔口直徑比(ε=0.02-0.10),可以起到有效的水錘防護作用,適宜作為該類輸水系統(tǒng)的水錘防護措施。②當山地城鎮(zhèn)加壓流輸水系統(tǒng)事故斷電停泵時,水泵出口閥門兩階段關閉程序設定應為:快關時間t1=C1∑ai/2Li,C1宜選取1.13-1.18;快關角度θ對水錘防護的影響較小,θ宜選取65-75;慢關時間t2 = C2·t1,C2宜選取10.0-10.7。③當山地城鎮(zhèn)重力流輸水系統(tǒng)末端閥門關閉時,針對管道末端閥門兩階段關閉程序的設定應為:根據蝶閥阻力系數的特點,以流量系數5%處的閥門開度劃分兩階段,即快關角度θ宜選取66;慢關時間t2二C2·t1,對水錘防護的影響較小,C,宜選取1.3-2.0;閥門快關時間的優(yōu)化是水力過渡過程的逆問題,利用區(qū)間消去法求解快關時間,快關時間,t1=C1∑2Li/ai,C1宜選取2.85-2.90。④西南地區(qū)山地城鎮(zhèn)長距離串聯(lián)增壓輸水系統(tǒng)實際工程采用流量控制閥、超壓泄壓閥和空氣閥組綜合防護措施,既可對不同標高的高位水池水量進行合理的流量分配,又能有效地防止水錘現象,提高供水安全性。該方法具有投資少、設置條件要求低的特點,可為其他類似山地城鎮(zhèn)長距離串聯(lián)增壓輸水工程提供參考。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.39
【部分圖文】：

研究技術路線

圖 2.1 運動方程控制體示意圖Fig 2.1 Control body diagram of equation of motion管道中取管道兩橫截面間的微元水體為控制體，該控制體 x，如圖 2.1 所示。根據牛頓第二定律，作用于微元控制控制體質量與加速度的乘積。d v Fdt m 橫截面積 A是 x 的函數， 是從任意位置起始的沿管道軸道與水平線的夾角角度為 。設定高度沿 軸正方向增長時體上沿 軸方向的力包括：作用在橫截面上的表面正)x 、由于橫截面面積變化引起的壓力分量2p x Ap x x n 以及管道內壁上的切應力0 。故：

圖 2.2 連續(xù)性方程控制體示意圖Fig 2.2 Control body diagram of continuity equation方程推導中，所取的微元水體控制體如圖 2.2 所示。根據質量的水體質量的差值與該控制體內水體質量隨時間的變化值相 AV A x AV AV xx t ： 0A AVt x 度 和管道橫截面積 A的全導數：dVdt t x dA A AVdt t x 式（2.12）可化作：A V
【參考文獻】

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本文編號：2844410