调水工程中明渠输水系统的水力控制研究

论文摘要

调水工程中明渠输水系统是指由一条长输水干渠和若干节制闸、分水闸等构成的非常复杂的输水系统。由于渠系距离长、建筑物多、分布广、要求实行不间断供水,水力调度控制十分复杂。在正常运行工况和非常工况（事故、水质污染、渠道损坏）下,如果调控不当,容易导致堤坝滑坡,渠坡和衬砌的稳定性受到威胁以及产生各种复杂的水力现象（水流漫溢现象、水力振荡现象）。为保证渠道输水系统能迅速适应新的流量变化,实现适时、适量、安全供水,需对水力调度控制进行深入研究。本文以南水北调中线渠首段为实例,建立非恒定流数学模型,通过数值模拟,对渠道水力控制方面作了以下几个方面的研究:（1）从恒定流蓄量变化以及非恒定流过程中产生的水位波动、稳定时间和工程量方面对下游常水位控制方式和中点常水位控制方式进行分析、比较,从而得出两种运行方式的优缺点。（2）研究了不同的节制闸启闭规律对输水系统水力特性的影响。（3）对渠道输水系统中相邻两个节制闸突然关闭引起的渠道内的水位交替升降现象以及在上游渠道内发生壅水产生水流漫溢现象的原理和水力特性进行分析。（4）研究了不同节制闸间距对明渠输水渠道响应时间、闸前水位壅高、事故排空时间、建闸投资比等因素的影响,并由以上各因素综合确定最优节制闸间距为25-35km。对于实际工程中闸间距的合理设计和渠道的安全运行有非常重要的指导作用。（5）对节制闸联合控制中的同步控制法和顺序控制法进行研究。对不同控制方法下长距离明渠输水系统的水力特性进行了分析比较。并根据分析结果建议当流量增大时,采用提前顺序控制方法;当下游渠段流量因意外情况需要立即减少时,采用同步控制方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 调水工程中水力控制研究的现状
• 1.3 长距离明渠输水系统的一些基本概念
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 明渠输水系统非恒定流计算模型
• 2.1 前言
• 2.2 明渠过渡流基本原理和控制方程
• 2.3 明渠过渡流的控制方程的求解
• 2.4 初始水面线的推求
• 2.5 闸门过流流量系数的确定
• 2.6 明渠输水系统非恒定流数学模型的求解步骤
• 2.7 本章小结
• 第三章 明渠输水系统运行控制方式的研究
• 3.1 前言
• 3.2 渠道运行方式介绍
• 3.3 不同运行方式下恒定流蓄量变化研究
• 3.4 基于非恒定流仿真下的不同运行方式比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 节制闸调控下明渠非恒定流输水系统水力特性研究
• 4.1 概述
• 4.2 不同闸门启闭速率下输水系统的水力特性分析
• 4.3 两节制闸突然同时关闭的水位交替升降现象分析
• 4.4 水流漫溢现象研究
• 4.5 不同节制闸间距下输水系统的水力特性研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 节制闸联合调度控制下明渠非恒定流过渡过程研究
• 5.1 概述
• 5.2 计算实例
• 5.3 同步控制下的明渠非恒定流水力特性分析
• 5.4 顺序控制下的明渠非恒定流水力特性分析
• 5.5 两种控制方法比较分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间科研情况
• 致谢