箱式调压塔在长距离重力流输水管道系统中的水锤防护研究

论文摘要

随着城市建设的快速发展和人民生活水平的日益提高,长距离大型输水工程越来越多,随之而来越来越多的工程爆管问题引起工程人员的注意。因此,如何准确而周到地选定安全可靠、经济适用的水锤防护设备,成了管路设计的首要任务。纵观所有水锤防护装置与设备,都有一个共同的要素,即试图降低管道系统中流速变化的梯度。目前世界公认的最好的水锤防护措施是双向调压塔,能够很好的降低泵管系统中流速变化的梯度。其一,当管道内压力降低至一定值时,调压塔可以给管道补水,防止产生负压而不会发生水柱分离;其二,双向调压塔在单向调压塔的基础上,防止水逆向由管道流入塔内,当管道压力升高的到一定值,管道中的水可以进入调压塔,减小管道内的压力过大问题。但是由于造价偏高,以及双向调压塔高度过高与周围不协调,所以双向调压塔的使用还没有有效的推广。本文提及的箱式调压塔试验,在不降低调压塔的性能的同时,大大降低了调压塔的高度。首先,通过现场模拟实验,测试箱式调压塔的性能;其次,建立了箱式调压塔边界条件下的水锤计算数学模型,用VB语言编写可视化程序,从而利用计算机进行模拟计算;最后结合咸阳石头河水库输水工程和曹妃甸供水工程,验证箱式调压塔对大口径长距离、重力流输水管道水锤防护效果。箱式调压塔不但对咸阳石头河水库工程和曹妃甸供水工程水锤防护效果很好,而且对所有类型的供水系统的水锤防护皆具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水锤现象的理论概述
• 1.2 国内外有压供水管道水锤问题研究发展概况
• 1.2.1 国外有压供水管道水锤问题研究发展概况
• 1.2.2 国内有压供水管道水锤问题研究概况
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 有压给水管道中水锤计算方法及其原理
• 2.1 有压管道瞬变流（水锤）计算的分析方法
• 2.2 水锤计算的数值解原理
• 2.2.1 水锤计算的基本方程式
• 2.2.2 水锤特征线方程及其解法
• 第三章 箱式双向调压塔试验
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验的意义
• 3.3 箱式双向调压塔结构及工作原理
• 3.3.1 箱式双向调压塔的外形图
• 3.3.2 箱式双向调压塔的结构（参照图3.2）
• 3.3.3 箱式双向调压塔的工作原理
• 3.4 箱式调压塔试验
• 3.4.1 箱式调压塔试验系统简介
• 3.4.2 箱式双向调压塔试验过程
• 3.5 箱式调压塔性能实验数据
• 3.6 实验结论
• 第四章 长距离重力流输水管道爆管的水力因素分析
• 4.1 长距离重力流输水管道中压力特点分析
• 4.1.1 重力流输水的分类
• 4.1.2 重力流输水的特点
• 4.1.3 长距离重力流输水管道中压力特点
• 4.2 重力流输水管道中防水锤技术分析
• 4.3 水锤防护设备及其边界条件
• 4.3.1 设置减压池或隔离水池
• 4.3.2 双向调压塔
• 4.3.3 减压恒压阀防护
• 4.3.4 进排气阀防护
• 4.3.5 超压泄压阀防护
• 4.3.6 两阶段关闭缓闭蝶阀
• 第五章 箱式调压塔在长距离重力流管路实际工程中的水锤防护效果
• 5.1 唐山曹妃甸供水工程水锤计算
• 5.1.1 唐山曹妃甸供水工程工程概况
• 5.1.2 管线技术参数确定
• 5.1.3 曹妃甸供水工程模拟电算结果分析
• 5.1.4 研究结论
• 5.2 咸阳供水工程水锤计算
• 5.2.1 咸阳市石头河水库供水工程概况
• 5.2.2 咸阳市石头河水库供水工程主要技术资料
• 5.2.3 咸阳市石头河水库供水工程的水锤计算
• 5.2.4 研究结论
• 5.3 重力流输水管中水锤防护的研究成果
• 5.3.1 箱式调压塔与双向调压塔性能比较
• 5.3.2 长距离重力流输水管道水锤防护方案
• 5.4 有望下一步解决的问题
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢