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长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究

作　者: 任义
导　师: 杨玉思
学　校: 长安大学
专　业: 市政工程
关键词: 长距离重力流管道水锤防护爆管边界条件排气
分类号: TU991.39
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 170次
引　用: 2次
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内容摘要

改革开放以来,随着我国经济建设驶入快车道,城市化建设步伐也随之加快,工农业和居民生活用水量呈持续增长趋势,而水污染问题不仅没有得到有效的解决而且越发严重,这无疑使得我国本就存在的水资源供求矛盾更加突出。为了彻底缓解此矛盾,国家和地方政府相继投入大量人力和物力,大力支持长距离输水工程的兴建。如近年来的天津引滦工程、大连引碧工程、青岛引黄济青工程、西安黑河饮水工程、上海黄浦江上有饮水工程、秦皇岛饮水工程、内蒙古引黄工程、南水北调工程等。而随之而来的是频发的工程爆管事故,由于输水工程爆管会导致巨大的损失,故相关防爆技术的研究无疑引起了工程技术人员的高度关注。长距离重力流输水管道系统的防爆技术研究一直以来都是输水管道安全运行的重要课题之一,是很有必要进行深入研究的。本文基于国内近年来的大型输水工程——唐山曹妃甸输水工程与新疆塔城白杨河输水工程,详细地阐述了水锤数值计算的基本原理与具体电算方法,通过对管道爆管的水力条件进行了系统分析,建立了多个边界条件下的水锤数学模型,并给出了长距离输水管道中常用的水锤防护边界条件。运用C语言编写可视化程序并在计算机上进行模拟计算。本文在前人研究的基础上进一步总结了气液两相流在输水管道中的各种流态,以及流态间的转化,并对管道中气囊运动的升压问题、危害以及管道排气最佳方式进行了深入的探讨。提出长距离重力流管道水锤防护的有效措施是分级设减压装置,并且在管线重要部位安装超压泄压阀以及注意管线末端阀的关阀时间的控制。对常用的水锤防护措施的结构原理、性能特点及选择的技术要点进行了说明,并提出了选择水锤防护措施时应注意的问题。本文最后以曹妃甸与新疆白杨河输水工程为例,进行了相应的水锤防护模拟电算。其研究结果不仅对这两个工程有积极的指导意义,而且对类型工程的水锤防护具有较高参考价值和借鉴意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 本课题的研究背景与意义  10-11
  1.2 水锤现象概述  11-14
    1.2.1 水锤的定义及成因  11-12
    1.2.2 水锤的分类  12-13
    1.2.3 水锤的危害  13-14
  1.3 国内外水锤问题研究概况和动态  14-19
    1.3.1 国外水锤问题研究概况  14-17
    1.3.2 国内水锤问题研究概况  17-18
    1.3.3 研究动态  18-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-20
第二章水锤防护计算方法  20-27
  2.1 水锤波的波速  20-21
  2.2 水锤微分方程式  21-22
  2.3 特征线方程式  22-27
    2.3.1 特征线微分方程式  22-24
    2.3.2 特征线有限差分方程式  24-27
第三章输水管道爆管的水力因素分析  27-33
  3.1 有压输水管道中气、水两相流的六种流态  27
  3.2 六种流态的产生阶段及相互转化  27-29
  3.3 管道气体来源及危害  29-30
    3.3.1 管道气体大体的五种来源如下  29
    3.3.2 其主要危害  29-30
  3.4 长距离重力流输水管道中压力特点  30-31
    3.4.1 重力流输水的分类  30
    3.4.2 重力流输水的特点  30-31
  3.5 长距离重力流输水管道中压力特点  31-33
第四章重力流系统水锤防护的边界条件  33-45
  4.1 重力流输水管道中防水锤技术分析  33-34
  4.2 水锤防护的边界条件  34-45
    4.2.1 隔离水池的边界条件  34-35
    4.2.2 排气阀的边界条件  35-38
    4.2.3 调压塔的边界条件  38-42
    4.2.4 超压泄压阀的边界条件  42-43
    4.2.5 两阶段关闭缓闭蝶阀的边界条件  43-45
第五章长距离重力流水锤计算的工程实例  45-82
  5.1 唐山曹妃甸输水工程  45-72
    5.1.1 基本工程情况  45
    5.1.2 管线技术参数确定  45-47
    5.1.3 输水管道优化方案及运行水压状况  47-49
    5.1.4 曹妃甸供水工程电算结果分析  49-72
  5.2 新疆塔城白杨河输水工程  72-82
    5.2.1 基本工程情况  72-73
    5.2.2 管线技术参数确定  73-74
    5.2.3 新疆塔城白杨河输水工程电算算结果分析  74-82
结论与建议  82-84
参考文献  84-87
攻读学位期间取得的研究成果  87-88
致谢  88

长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究

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