南水北调配套环线输水工程水力过渡过程研究

发布时间：2020-09-04 17:47

　　北京市环路供水工程是为提高北京市供水安全和自来水供水保证率的重要民生工程,要求具备充分的可靠性及很高的供水保证率。该工程规划的主要目标为:实现南水北调、密云水库、地下水联合调度;保证主要水厂具备双水源;与调蓄库联合调度运行,合理调节南水北调来水过程,研制断水事件的应对措施,提高供水保证率等。北京市环路工程沿线较长、结构复杂、分水点多,布置有多个水厂及多个调压塔及3个大型调蓄池;结合南水北调工程不同来水量、北京地区供水水源不同来水量及北京地区用水户不同用水量综合考虑,工程有多种可能的运行方案;整个工程供水工况复杂,某些条件下甚至有可能出现倒流输水现象。此外,工程运行时还极有可能因供水调节、检修和事故停电等改变运行,引起系统中能量的不平衡,并因水体惯性作用导致管道中产生水锤,造成压力急剧发生变化,也有可能因失去控制而致使倒流、水泵机组倒转。本文重点研究了上述环路供水工程在各种运行条件下的水力过渡过程特性。根据水动力学基本理论,针对北京环路供水工程的具体特点建立了多水源环路供水系统水动力学数学模型,并就不同水源组合、不同工程风险条件下的工程运行工况进行了系统的静态和动态仿真,以校核管网的输水能力;针对各种运行工况(正向输水、反向输水)的事故和关阀过程进行了水力过渡过程研究,分析压力极值及调压塔的设置。根据研究结果得到以下主要结论:(1)合理布置空气阀可有效降低输水管道内负压;(2)控制水锤压力,需采取多种措施联合处理,以避免水锤发生;(3)对于水锤压力特大,防护较困难的泵站,建议从水锤防护角度对水泵采用变频器驱动,电源正常时逐步降频关泵,消弱水锤压力。本文提出的研究成果除可对工程设计合理性进行评价外,还可为管线布置、泵参数选择、控压措施等提供科学依据,并为水力系统优化设计、系统调度控制设计及系统安全运行打下基础。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TV68;TV134
【部分图文】：

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图 2.3 管网示意图些公式表示管线上任意网格点处的位置变量 Q 和 H 部分依赖于两个值内部节点上必须满足一个兼容的条件。最简单的条件就是节点的连压力水头。 = （2 = = = = = （2中：n+1 表示第（n+1）段时间，K 是从节点 2 开始的管线索引，m。这些关系可以写成 M 个线性方程组： = （2中：[S]是矩阵的系数，有 M*M 个元素，{h}是一组未知变量，有 M 个是自由项变量。些线性方程组可以用矩阵转置技术加以解决。一旦增加的压力水头

管网布局

设法保持 Courant 数低于单位值，但尽可能使 Cr 单项中的 Geometry 和 Branch，可以控制 Courant水力瞬变本身的性质和系统中最短的管道决定。+1之间。为了描述变量的快速变化，时间步长必须间步长，考虑 Cr = 1。urant 数的管道部分中，在 MIKE URBAN 供水系统方法使得用户在水锤模拟中可以处理不重要的、长，必须输入模拟时间。MIKE URBAN 供水系统Check level 项中需要您加以描述。在工程项目参数变参数，无论是否打算使用摩擦系数和（或）绝对局展示的一个模型例子。模型中包括若干支管，它管方向生成一系列网格点，这些网格点用于显示可以在管网中选定位置加载不同的水力结构。

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第 4 章过渡过程分析本章利用特征线法对南水北调环线输水系统进行水力过渡过程进行仿真计算，并对空气阀布置、阀门开关规律进行分析优化。4.1 工程背景4.1.1 环线工程现状南水北调中线一期工程是我国优化水资源配置、支撑京津和华北地区发展的重大战略性工程，总长 1200 多公里。目前中线总干渠已全部完工，已于 2014 年底实现了正式通水，将丹江口水库的水源源不断的调入首都北京。南水北调来水通过总干渠进入北京后，计划年平均将为北京带来约 10 亿 m3的外调水源。为及时销纳外调水源，促使北京市地下水的开采逐步得以置换，进而达到涵养地下水源的目的，规划中提出了“两大动脉、六大水厂、两个枢纽、一条环路和三大应急水源地”新的供水格局[34]，如图 4.1 所示。

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