褚宝鑫[1]2002年在《现代水利水电工程中调压设施系统的动态模拟及分析》文中进行了进一步梳理现代水利水电工程中调压设施的内部流动十分复杂，物理模型试验方法的相似准则难以同时满足，所以数值模拟成为对水利水电系统动态特性研究的重要手段。因此论文主要通过数值模拟对带有变顶高尾水隧洞、气垫式调压室、虹吸断流等调压设施的水利水电工程过渡过程进行了深入的研究，并对带有调压室的复杂管系水轮机调节系统建立了状态方程，得出了对工程设计及动态仿真研究很有参考价值的结论。论文对溪洛渡、向家坝等具有明满交替流的电站进行了过渡过程计算，特别是对向家坝水电站进行了变顶高尾水洞和尾水调压室的方案比选。研究表明，在尾水隧洞长度小于一定值时，可以采用一定坡度的变顶高尾水洞代替尾水调压室，这样不仅节约投资，而且从大小波动的特性来看有些指标还优于尾水调压室方案；研究表明尾水洞洞顶坡度对隧洞中明满交替流产生的最大压力有显着的影响，适当加大坡度可明显减小压力极值；明满交替流最大压力发生的工况是人们关心的重要问题，研究表明在下游水位稳态线交于尾水隧洞洞顶线中部附近且流量最大时的甩全负荷工况是其极值产生的工况。虹吸式泵站虹吸断流模型的建立是复杂引水提水工程动态仿真中的重要问题，本文提出了建立仿真数学模型的方法------虚拟控气溢流式调压井模拟法。研究中虽然对水流挟气能力进行了线性假设，但是结果基本符合泵站的实际运行情况，能较准确的模拟出启动和停机情况下泵转速和扬程变化过程，具有一定的参考价值。论文结合有气垫式调压室的水电站进行仿真，提出了计算调压室水位极值时应假设气室内气体满足恒温条件，而计算压力极值时应假设其满足绝热条件，其体积设计应以小波动稳定时的气室体积为准，这对气垫式调压室型体设计将产生重要影响。论文推导出了带有调压室的复杂管系水轮机调节系统的状态方程，从而为判别该类调节系统的稳定性及最优控制的设计、优化调节参数、改善电力系统中机组的动态品质打下了基础。
赵莉[2]2010年在《有无断流水力过渡计算模型在高扬程大管径多起伏长距离输水管道中水力计算结果的比较》文中研究说明随着我国经济发展,越来越多的城市开始兴建长距离大型输水工程,在长距离输水工程中,最常见而又最突出的问题就是长距离输水管线的水锤防护问题。因此,为了保证供水系统的运行安全,需要对供水系统进行必要的水锤分析,根据水锤发生的实际特点,选择安全可靠、有效经济的水锤防护措施。长距离的大型输水管道一旦发生水锤,危害极大,尤其是发生断流弥合水锤,升压将是普通水锤的数十倍。然而水锤又是感官上很难预见的,目前最先进的就是计算机编程模拟,输水管道系统中发生水锤的位置及压力大小,具体来说是由生成的压力包络线来判断的,并根据具体情况设置水锤防护设施。诸多水力计算模型中,最主要的区分是能否反应出断流现象,并计算出发生断流后的压力。实践表明断流弥合水锤是客观存在的,不可忽视的。本文以高扬程、大管径、多起伏、长距离输水管道为研究对象,根据两种水力过渡计算模型来进行水力计算结果的比较。最后得出结论,有断流的水力过渡计算模型更符合实际情况。文中阐述了水力过渡模型的编程原理和依据,并简单介绍水锤数值计算中常用的特征线法,结合特征线法以及水锤防护设备的结构及性能特点,用计算机语言把水锤防护设备的功能应用到水力过渡模型中,并提出了在实际工程计算中,必须从设备性能的实际情况出发编制合理的边界条件,以几种排气阀为例分析了不同类型排气阀性能的不同以及采用的边界条件的不同。结合各类边界条件建立了水锤计算的基本数学模型,应用计算机语言编制水锤防护计算的可视化程序,利用计算机进行模拟计算。本文最后,以王圪堵水库输水工程为例,进行了水锤防护模拟计算。根据水锤计算结果,对各种断流水锤防护措施进行了比较,验证了不同水锤防护措施在水锤防护过程中的不同效果。这些防护措施不仅在这个输水工程方案分析中起到了一定的积极作用,而且为类似工程水锤防护提供了参考价值。
郑文玲[3]2014年在《积石峡电站灌溉引水系统模型试验及数值模拟》文中研究表明我国水资源短缺，降水在时间和空间上分布不均，近年来工农业迅速发展，供水需求逐渐增大，加上现存的水资源污染和水资源过度开发，加剧了水资源供需矛盾。水资源已经成为制约人类生存和社会可持续发展的瓶颈因素。为缓解这种现状，国家投入大量的财力、物力开展长距离调水工程，重力流输水因具有节约能源的特性得到广泛的应用，在条件允许的情况下成为长距离输水工程的首选方案。本文针对积石峡电站灌溉引水系统输水管网所涉及的输水能力验证、异型岔管局部水头损失、水锤防治措施等问题进行了相关的模型试验、数值模拟及分析计算，为本工程设计阶段相关技术参数的确定以及工程建成后的合理运行提供了科学指导，相关成果可为同类工程建设提供参考依据。通过对输水主管线岔管节点附近上下游局部正态模型模拟以及管线其余部位概化模拟相结合的模型试验研究手段对各工况下的供水情况进行了研究。模型试验结果表明：积石山单独运行、民和县单独运行、积石山与民和县同时运行叁种不同运行方式局部水头损失系数在不同流量时基本稳定；不同特征水位下，各供水形式管网的输水能力均能满足设计要求，设计方案可行。在模型验证基础上，应用叁维数值模拟研究岔管处水流形态及局部水头损失系数，计算结果表明：各工况下得到的局部水头损失系数与模型试验值最大差值百分比为14.45%，两者相差较小；单管供水工况水流形态优于双管供水，积石山方向参与供水时岔管处产生较大漩涡，水头损失较大。基于物理模型及数值模拟对岔管处局部水头损失系数的研究结果开展供水管线的水力计算，确定各管段的压力分布情况，各特征水位下管道末端水压在下游库区水位处上下浮动，且两者差值在误差范围以内，证明供水系统能够达到供水能力的要求。通过理论分析重力流输水系统的水击产生机理、水击防护技术，在前人对水击防护措施实施效果研究的基础上，类比同类工程，提出了在已有设计方案（安装排气阀）的基础上增设箱式双向调压塔或者减压泄压阀的水击防护措施。
于小苇[4]2011年在《改进BP神经网络在水电工程投资预测中的应用》文中研究说明水电工程项目投资是一个复杂的、系统的、全方位的建设过程,水电投资应该得到有效控制,充分利用有限批准的投资限额使其发挥最大的效益。水利水电工程项目建设周期长、投资规模大、协作部门多；受自然资源、地形、地质、水文气象等条件的影响严重；还受到当地经济发展水平、交通及其他资源市场条件的限制。这样的独特性和复杂性增加了水电工程项目造价估算的难度,给投资预测和控制带来了很大的困难。而水利水电工程作为国民经济和社会发展的重要基础设施,项目投资必须从水利产业在国民经济中的地位和作用出发,遵循水利行业特点,强化政府宏观调控,实现社会公益型、有偿服务型、生产经营型产业的均衡发展,保证资金正常运行,实现水利投资和水利资产保值、增值。但是,改革开放以来随着经济的发展和建设行业迅速崛起,建筑行业存在着投资失控和投资失效的问题,决算超预算,预算超概算,概算超估算的现象时有发生,投资效益的作用难以发挥,我国水利建设工程投资情况也是如此。投资失控现象的出现,固然有建设材料、设备价格上涨及管理控制不够全面等诸多方面的原因,但其主要的内部原因还在于项目投资的前期决策不够系统、可靠,缺乏一个准确的控制标准。因此,要加强投资前期的投资预测和分析,合理有效地确定和控制工程造价,重视人力、物力、财力的合理应用,充分发挥固定资产投资效益。投资估算是在整个投资决策过程中,对建设项目的投资额进行初步估计。估算工作十分重要,估算的结果对整个投资计划起指导作用,直接影响该项目的投资决策。尤其是大型水电工程作为国民经济和社会发展的重要基础设施,在政府投资控制和招标阶段确定工程准确的投资额显得尤为重要,以避免投资的盲目性,减少不必要的经济损失。投资效益分析是工程造价管理工作的一个重要组成部分,是明晰投资结构和成果的一项必需的基础性工作,是保证合理确定建设项目投资的科学手段,其成果为合理确定建设项目投资提供全面、系统、可靠的决策依据。投资分析的充分与否,会给项目的决策带来影响或偏差。因此,要加强投资预测分析力度,重视前期阶段投资分析研究,避免出现错误的决策。随着市场竞争的加剧和全球经济一体化,对工程造价估算的科学性和可靠性要求越来越高。我国水利水电工程造价管理虽说是造价领域起步较早的行业,但是咨询机构数量还不多、机构基础在社会上的根基还不稳固,现行的编制工程造价的方法还不够完善、系统。所以,研究和发展工程项目建设造价估算新方法对现行投资决策方法进行完善和改进是很有必要的。随着人工神经网络理论本身以及相关理论、相关技术的不断发展,神经网络的应用已广泛地深入到神经生理科学、计算机科学、认知科学、心理学、数理科学、信息科学、生物电子学、微电子学、光学等,也被很好地应用于工程造价估算领域。将模糊数学的方法和神经网络法相结合,来构建造价估算模型进行水电工工程投资估算。投资分析内容较广,包括技术、经济、环境、社会等重要复杂因素,其分析决策过程是一个多阶段、多状态的动态分决策过程。BP神经网络的特点和性能,很适合解决投资评估和分析决策这类多指标、多因素的分析判断解决的问题。因此,可以采用BP神经网络在决策分析方面对建设项目进行分析。本文在对国内外建设工程造价估算方法和经济效益分析方法深入学习和研究的基础上,提出了基于模糊数学和改进BP神经网络相结合的投资预测模型。首先,用经典的模糊数学方法对历史数据样本进行分类筛选,来提高样本的质量从而提高投资预测模型的准确性和实用性；然后,通过综合分析大型水电项目工程投资的特点、设计重要参数以及水电站的组成等重要内容,将其特征提取出来和工程的投资估算和效益分析联系,构建了基于改进BP神经网络的水电工程投资估算模型和投资效益分析模型；其次,在MATLAB中对模型进行训练、仿真和测试；最后,通过国内己完大型水电项目工程实例对模型进行验证。结果表明模型具有较好的预测结果,能够较准确快速地实现投资估算和投资效益分析预测。
赵明[5]2008年在《输配水系统水力与水质安全研究》文中进行了进一步梳理安全供水是供水事业的首要课题,输配水系统的安全应包括两个方面,即水力安全和水质安全。本论文“输配水系统水力与水质安全”,旨在建立安全供水的整体观念,把输水——配水——用户用水的安全作为一个整体综合考虑。输水系统的水力安全研究是以“哈尔滨磨盘上长距离输水项目”为依托,研究内容是项目的组成部分。配水系统水质安全研究是以国家“863”课题为依托,研究内容是“863”课题的组成部分。论文深入研究了长距离输水管线集气、排气的原理,对形成的气泡进行了分析,求出了管线临界俯角。根据这个理念复核排气阀设置是否合适;对于磨盘山长距离输水管线221个排气阀进行复核计算,证明其布置合理,能保证排气通畅,不产生因气囊引起的水锤。长距离输水管线,地形复杂起伏较大,管线沿地形铺设,形成多个长度不等、高差不等的U形管,论文首次提出当竣工后首次通水,或维修灌水时,将产生U形管振荡,如果通水时流量过大,必将会引起振荡,导致爆管。因此,根据U形管振荡原理,提出水力平稳过渡的新理念,控制初次进水流量,使其逐步增加,从0.4m3/s逐步增加到设计流量5.5m3/s;保证了通水安全,使通水一次成功。通过实测和数值分析,得出PCCP管n值为0.0116,比沿用的钢筋混凝土管的n值(0.013~0.014)降低10.8%,对PCCP管的设计和运行具有指导意义。论文建立了长距离输水系统的瞬变流模型,用运动方程和连续方程对输水管线水锤进行模拟,用特征线法和反问题理论进行求解,获得满意结果,并将其应用于磨盘山输水管线水锤计算中,求出不同工况下的水锤包络线,模拟出输水运行过程中,最不利工况下不产生水锤的安全关闸时间应大于32分20秒。将该研究成果应用于实际输水运行中,避免了输水系统经常发生的水锤事故,保障了该系统的安全运行。利用实测和数值计算得出RKV DN600的活塞式调流调压阀阻力系数与开度之间的关系式,它为输水管线运行中的水力安全模拟奠定了基础。论文深入分析了配水管网“生长环”生成的机理,阐明“生长环”是电化学腐蚀、水中微生物、管网后沉淀共同作用的结果,它引起了管网水质恶化。通过实验论证了管径越小,水与管壁“生长环”接触率越大,消耗的余氯越多,铺设年代越长,管内的水质越差,停留时间(水龄)越长,水质污染越严重。而对我国的大、中、小城市管网状况统计可知,管网中水多在小管径低流速状况下流动,“生长环”对其影响程度增加。同时用分散分析法分析了在各种影响因素同时存在下,各因素及各因素的交互作用对配水系统内叁卤甲烷形成的影响程度,得出加氯量的变化对叁卤甲烷形成的影响最大,为55%。降低加氯量,对减少叁卤甲烷的形成具有重要作用。对配水管网余氯在管道中传输与节点混合数学方程进行探讨,同时推求出不同连接方式的水龄模型。探讨了模型的求解方法,确定用基于时间驱动的拉格朗日算法求解余氯衰减模型。论文从水质、水量和水压全方位考虑,提出了管网规划、设计及改造的新方法—配水系统区块化;并将其应用到某市配水系统的水质模拟,结果表明,区块化后配水系统的综合平均水龄减小约20.1%,余氯消耗减小约12.6%。同时水压分布更加趋于均匀,平均水压减小约12.1%,与此相对应配水系统的漏水量也减小13.8%。这些结果充分验证了配水系统区块化的有效性。
陈永兴[6]2012年在《沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真理论与应用研究》文中进行了进一步梳理近年来，随着我国水工沥青混凝土应用技术的迅速发展，相继建成了一批大型沥青混凝土心墙坝。工程既具有传统高堆石坝的工期紧、施工强度高、机械种类多、约束条件复杂等特点，又有其特有的施工工艺流程和控制准则。这给合理地施工进度安排带来了挑战。为解决以上问题，现阶段普遍借鉴粘土或砾石土等传统心墙堆石坝的施工仿真理论进行机械设备优化配置及施工多方案的比选。然而，原有的仿真模型不能突出沥青混凝土心墙堆石坝施工作业机理方面独有的特点。为此，本文紧密结合沥青混凝土心墙堆石坝工程施工组织设计中施工进度的分析与控制问题，开展了沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真理论及应用研究。提出了沥青混凝土心墙堆石坝施工全过程动态仿真技术与施工总布置虚拟交互仿真技术，实现了对大坝填筑施工进度的精确预测、施工多方案的优化和施工场地总布置的高效集成管理与分析。本文的研究成果主要包括：（1）综合考虑堆石坝坝型选择中的多种复杂影响因素，建立了分层次的堆石坝坝型优选模型；结合某实际水电站工程，针对堆石坝坝型设计中叁种常见的坝型—面板堆石坝、砾石土心墙坝和沥青混凝土心墙坝，分别利用AHP方法和TOPSIS方法对模型进行了求解，确定了沥青混凝土心墙堆石坝为最优的坝型方案。（2）详细描述了沥青混凝土心墙堆石坝的施工作业机理，对其受多因素影响的复杂施工系统进行了分解协调；综合考虑施工过程中的复杂约束条件，建立了沥青混凝土心墙堆石坝施工动态仿真的数学逻辑关系模型；针对沥青混凝土心墙堆石坝施工工艺的特点，详细分析了施工全过程动态仿真的模拟策略和方法，为揭示沥青混凝土心墙堆石坝施工过程的内在复杂规律提供了理论基础；在此基础上，研发了沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真系统，为施工管理人员提供了有效的辅助分析工具，并为高标准的沥青混凝土心墙堆石坝的建设提供了有力的技术支持。研究成果成功应用于某实际工程，验证了模型的合理性和方法的有效性。（3）针对传统的二维施工场地总布置分析方法存在的局限性，通过分析施工场地总布置各个子系统的协调关系，开展了网络环境下水电工程施工场地总布置叁维可视化虚拟仿真技术研究，并研发了以Internet为媒介的基于Unity3D引擎的施工总布置远程交互虚拟仿真系统，为施工管理人员提供了一个良好的数字分析平台。
唐军峰[7]2010年在《大型水电站地下洞室群施工力学行为研究》文中提出二十一世纪是地下工程的世纪,随着经济的发展和科技的进步,一大批水电工程地下洞室规模正朝着大埋深、大跨度、高边墙方向发展,多个洞室交叉布置,形成庞大的地下洞室群。地下洞室群在施工过程中不仅会遇到复杂的地质条件,而且面临复杂的施工程序,不同的施工程序导致围岩体产生不同的应力路径,从而对成型后的地下洞室围岩稳定产生不同的结果,因而是一个复杂的力学过程。本文以笔者亲历的向家坝水电站地下洞室群工程为背景,基于非连续介质理论,从现场地质调查、结构设计、岩体力学试验、理论研究、现场施工因素、数值模拟和现场监测等多方面开展工作,对地下洞室群岩体施工前的优化和施工过程中的力学行为进行了系统而深入的研究,主要包括以下内容：(1)根据向家坝右岸地下洞室群岩体现场地质调查、试验资料以及实测地应力结果,使用应力回归分析方法,首次采用基于非连续介质理论的叁维离散元法反演计算得到右岸地下洞室群围岩初始地应力场,获得了工程区岩体初始地应力场主要影响因素和分布规律,作为工程计算和监测分析的基础；(2)研究了地下洞室群开挖过程中的能量耗散特征,首次将能量法引入向家坝地下洞室群围岩施工方案的优化计算评价,结合计算得到的围岩变形、应力分布和塑性区分布特征,综合评价多方案开挖路径下的围岩状态,从而比选出最优开挖方案；基于评选出来的最优开挖方案,对地下洞室群拟定的四种锚固方案分别进行计算分析和综合评价,得到最优的锚固参数方案。结果为实际工程所应用；(3)针对大断面地下洞室开挖跨度大,埋藏深,地质条件和施工程序复杂的特点,结合现场的实际监测资料,采用叁维离散元法研究了多个工作面推进过程中的复杂施工工序下围岩体力学特征,获得了施工过程中的围岩变形特征,主应力大小、倾向和倾角随工程开挖的变化规律以及最大剪应力的变化规律,并基于以上研究成果,首次提出了在复杂开挖环境下,基于围岩变形、主应力值的大小、倾向、倾角以及最大剪应力的变化过程,来确定大断面地下洞室围岩合理的支护时机；(4)基于现场监控量测和数值计算,系统研究了大型地下洞室群不同开挖时期的围岩变形和地应力变化规律；针对层状岩体地下洞室围岩出现的软弱夹层现象,基于现场工程地质调查、监测资料分析和数值模拟,获得了软弱夹层对洞室围岩稳定性影响的规律；发现了软弱夹层在大型洞室不同部位分布时,相应部位穿过夹层的锚杆应力值出现的一些规律性的现象；在以上研究方法的基础上,结合施工因素的分析,对地下厂房岩锚梁顶部混凝土与围岩交界部位出现的纵向裂缝这一新的工程现象,研究了裂隙的成因,提出软弱夹层的存在是产生这一裂缝的根本原因,施工因素为另一重要原因,并进一步研究了裂隙的发展变化趋势。分析结论为实际工程采用；(5)基于现场监测得到的5.12汶川地震波形、地下厂房围岩变形和锚索应力监测等资料,借助离散元软件UDEC,研究了地震力作用下地下洞室群围岩不同部位的围岩变形特征、塑性区分布和波速特征,获得了大型地下洞室群不同部位围岩在地震中的响应规律。研究工作紧密结合工程实际,既以建立大型地下洞室群围岩施工力学行为方法为目的,又以解决工程实际问题为目的,工作历经了初步设计与施工的多个阶段,使得研究内容与研究成果具有鲜明的工程特色,并为工程的动态设计优化与施工所采用。论文采用多种手段,系统研究地下洞室群岩体力学行为的方法独具特色,是初步设计与施工期大型地下工程岩体力学行为研究方面的一次成功实践。
穆祥鹏[8]2008年在《复杂输水系统的水力仿真与控制研究》文中研究指明修建大型长距离输水工程是调节水资源时空分布不均,解决水资源供需矛盾的最有效、最直接的手段。输水系统在发生水力过渡过程时系统沿线的水力要素随时间发生急剧的变化,如不在设计与运行时加以控制,往往会超出恒定流的设计范围,对输水过程造成不利影响。因此,在设计和运行管理阶段都必须对水力过渡问题给予足够的重视,才能确保工程的安全与可靠。对输水系统在各种工况下的水力仿真和控制进行系统全面的分析和研究势在必行。本文以复杂的输水系统为研究对象,通过输水系统整体数值模拟与局部模型试验相结合,针对引发输水系统过渡过程的流量调节、泵站事故、检修、不对称输水以及管道充水等各种工况,构建相应的数学模型,在对各种不同的水力过渡过程进行模拟仿真的基础上,研究复杂输水系统在不同工况下的非恒定流水力特性,并从工程设计和运行角度提出针对相应非恒定流工况的水力设计与控制原则,本文的主要结论可以概括成如下几个方面:(1)针对代表复杂输水系统水力过渡过程的无压流、有压流、无压接有压、明满流交替等不同非恒定流过程,对特征线法和隐式差分法进行对比,研究和确定了两种方法在不同输水方式和水流状态下的适用性。通过采用自由气体-液体离散模型和变波速模型对气液二相瞬变流的模拟,对气液二相流的水力特性进行了分析和研究,并对自由气体-液体离散模型和变波速模型的适用性进行了研究。(2)根据不同流态,通过物理模型试验对保水堰的流量系数、局部损失系数、淹没系数等特性参数进行了测量和分析,并对保水堰的流量系数、淹没系数对水力仿真的敏感性进行了分析。利用模型试验数据对巴甫洛夫斯基的堰流淹没系数数据进行了补充,并构造了保水堰淹没系数关于淹没度的函数曲线,对保水堰的边界提出了动态淹没系数的改进方法,可以很好的模拟保水堰的各种流态变化,为保水堰过渡流态的准确模拟提供了一种可供借鉴的方法。(3)分别建立了无压接多孔并联分段低压输水系统的流量调节、事故停泵、单孔检修的水力仿真模型,预测过渡过程中输水系统的压力、水位、流速和流量等水力参数的变化规律,对分段低压输水结构的水力特性进行分析,寻找可靠合理的输水运行控制方案。提出了复杂输水系统的流量调节及事故停泵的水力控制原则。针对长距离并联输水箱涵的检修操作,提出了一种补水的控制方法,通过在检修箱涵的首尾设置补水孔,利用非检修箱涵向检修箱涵补水,对长距离并联输水箱涵单孔检修所造成的闸后检修箱涵脱空进行了有效控制,该控制方法对于长距离有压输水系统具有一定的推广应用价值,对于长距离并联输水箱涵连续关闸和变孔数运行等运行操作的水力控制也有一定的借鉴意义。(4)建立了多孔并联的无压接有压的输水系统的不对称输水仿真模型,对于无压段的不对称输水对下游有压管段的影响进行了分析,针对于有压段的不对称输水问题,为连续关闸和连续开闸的操作确定了最佳的闸门操作序列,并将补水的方法成功应用于连续关闸的过渡过程控制,最后提出了长距离输水系统不对称输水的控制原则。(5)将虚拟流量法与隐式差分法相结合构建了有压管道充水操作的数学模型,实现了对有压管道充水过程的准确模拟,对有压管道在充水过程中的水力特性进行了分析和研究,并在水力仿真的基础上提出了变流量充水的控制方法,既保证了充水过程中输水管道的安全,又缩短了管道的充水时间。(6)针对水力控制中出现的具体问题,对分段低压输水系统各输水单元的具体建筑物指标和参数反映出的单元之间的相互联系进行分析和研究,最后在水力控制的基础上提出了分段低压输水系统的整体优化设计原则,此优化原则可以作为分段低压输水系统的设计依据,有较大的推广应用价值。
冯吉[9]2017年在《引黄滴灌系统泥沙逐级调控机制及方法研究》文中研究表明灌水器堵塞问题一直是滴灌研究领域的国际性难题。尤其是在水源泥沙含量高且水质复杂的引黄滴灌系统中,灌水器堵塞问题更为突出。为解决引黄滴灌系统灌水器堵塞问题,本文以控制细颗粒泥沙在系统内的输移过程为靶向目标,建立了基于"灌水器排沙、毛管冲沙、过滤器拦沙"的引黄滴灌系统泥沙逐级调控机制,大幅降低了泥沙处理成本,建立了全新的灌水器设计理论与方法并开发出本身具有高抗堵塞性能的灌水器系列新产品,取得以下主要结论:(1)确定了灌水器内部流动适宜的模拟模型。对比灌水器宏观水力学特性和微观流体运动特征,确定了灌水器流道内流场的最适宜模拟模型为RNGk-ε湍流模型。基于最适宜模拟模型,计算并分析了灌水器内部水流运动特征和颗粒物输移特性;(2)建立了灌水器水力设计方法及控制阈值。提出了以提升湍流强度为目标的流道构型选择方法和多设计寻优的结构单元设计方法,确定了灌水器最优流道构型为分形流道与齿形流道,齿型流道结构单元最优设计为齿高1.3mm、齿角60°、齿距 1.8mm。流道宽 0.8-1.2mm、长 27.5-42.5mm、深 0.4-1.0mm;(3)创建了灌水器抗堵塞设计方法。建立了灌水器流道边界漩涡洗壁优化设计方法,使得非主流区漩涡充分发展,与主航道优化设计方法相比,在保证灌水器水力性能的前提下,近壁面流速提升了 13.1-21.4%,大幅提升了灌水器自清洗能力与抗堵塞能力;(4)研发了高抗堵塞灌水器系列新产品并进行性能测试。研发了高抗堵塞系列灌水器新产品。测试并对比了新产品和国内外代表产品堵塞发生特性。发现灌水器堵塞发生具有随机性、可恢复性和持续性,新产品流道消能效率显着提高,抗堵塞性能优于以色列Netafim公司产品4.8-9.0%,实现了流道水力性能与抗堵塞能力的协同提升,而灌水器长度和重量分别减小约40%;(5)探究了不同类型灌水器对冲洗的适宜性及冲洗对堵塞物质生长动力学过程的影响。基于冲洗与不冲洗条件下不同类型灌水器堵塞发生特性和堵塞物质生长动力学过程,发现冲洗对系统运行各指标的恢复作用在系统运行中期最显着。堵塞物质特征组分随系统累积运行均表现为"快-慢-快"的增长趋势,冲洗可有效减缓与减少流道内部堵塞物质形成;(6)明确了引黄滴灌系统过滤器最优组合及运行模式。基于不同类型过滤器水力性能与泥沙处理能力现场综合测试平台,确定了引黄滴灌系统过滤器最优组合及运行模式为:滤料粒径1.70-2.35mm,过滤流速0.018m/s,反冲洗流速0.022m/s,应根据工程实际情况进行筛网和迭片过滤器种类与目数的选择。
伏苓[10]2012年在《干旱半干旱地区农村饮用水安全保障体系与工程措施研究》文中研究说明水是人类生存发展的基本要素，饮用水安全一直是全世界热议的焦点。然而在我国干旱半干旱地区，由于干旱缺水、生态脆弱、供水措施滞后，饮用水安全问题十分突出，已严重危害到人民群众的身体健康，影响到当地社会经济的和谐发展，亟需对饮用水安全理论、工程技术及管理措施进行系统研究，使理论系统科学，工程技术成熟高效，管理措施健全有力，以解决饮用水安全问题，保障农村饮用水安全。本学位论文以干旱半干旱地区农村饮用水安全为研究对象，从总体规划、水源及水源地论证、取水措施、处理工艺、管网设计及建设管理等方面开展研究论述，以期构建出合理的农村饮用水安全保障体系。主要内容包括：（1）在深入剖析我国干旱半干旱地区农村饮用水供给状况及存在问题的基础上，提出了干旱半干旱地区农村饮用水安全体系的内涵——是包含了水量充足，水质可靠，水源及供水设施供水能力有保障，取用方便，价格可负担等多方面的综合系统。分析研究了由水质、水量和水压、方便程度、保证率和水价组成的针对此区的农村饮用水安全评价指标体系及各项指标的评价标准。在明确了农村饮用水安全内涵及要求的基础上，建立了涵盖工程技术和管理维护两大模块的干旱半干旱地区农村饮用水安全体系框架。（2）针对干旱半干旱地区水源稀少且分布不均，居民用水量时段差异性明显等特点，按照多水源联合调配、集中和分散供水方式结合、按时按需配给的供给原则，提出了分区供水、分质供水和分时供水叁种供水方式，并对各种供水方式进行了详细论述。同时分析了不同水源条件和用水需求下的供水规模计算方法。（3）针对干旱半干旱地区农村多种饮用水水源类型，提出了水源优选原则，及各种水源水量、水质评价计算方法。并根据各水源类型采用不同论证因子进行水源地定位，其中，地表水水源地位置应从水质因素、河床地形、工程地质及施工条件综合考虑，地下水水源地位置应从水文地质条件，水生态环境、施工费用等方面进行论证。雨水收集区的位置应设在减少土壤入渗，增加地表径流的地区。（4）干旱半干旱地区农村以地下水为主要饮用水源，可根据水源地特点选用不同类型地下取水构筑物。当地下水埋藏较深、含水层厚度较丰或层数较多时，可采用管井或大口井取水。当地下水埋藏较浅、含水层厚度较薄时，可建设截潜流工程。在西北黄土旱塬地区，辐射井和渗流井综合了垂直式和水平式地下水取水构筑物特点，取得了良好的截蓄功效。此外在水源极度稀缺地区，水窖集雨是一种饮用水集取的有效手段。文中对以上几种取水构筑物的工艺原理、特点、适用范围、工程结构和设计计算做了详细论述。（5）针对干旱半干旱地区农村饮用水工程特点，将处理系统分为原水和家用储水设施水质处理两部分。原水处理工艺应根据水源水质条件进行选择：当水质符合Ι类标准时，可用直接消毒法；当浊度小于20NTU时，采用慢滤池过滤；当浊度在20~500NTU之间时，采用粗滤+慢滤工艺；当浊度超过500NTU时，在粗滤+慢滤工艺前设预沉设施。对于家用储水设施的水质处理，可通过二次消毒和定期清理来防止二次污染。（6）从管网布置、输水管道和配水管网叁个方面研究了管网系统的安全性。首先，利用遥感（RS）技术，并结合实地勘测，对设计资料缺失和滞后部分进行修正，为合理规划供水分区、精准布置管线提供支持。其次，针对农村建设难度大的长距离、高水压倒虹吸重力式输水管道，提出了改进后的水力计算方程以及承压和事故备用保障措施。最后，通过绘制管径——价格相关曲线，结合不同管材沿程水头损失公式，建立了重力式枝状管网的经济管径求解方程。（7）在深入考察各地农村人饮工程管理模式和组织构架的基础上，提出了干旱半干旱地区农村饮用水安全的管理保护措施。一方面，构建了农村饮用水工程管理总站和水管所两级专管、乡镇水管委员会和村管用水户协会群管组织协同配合的管护模式。另一方面，建立了包括建设监督、工程管理、用水安全管理和水价计收与管理的全方位监管制度。（8）以具有典型西北农村供水特点的庄浪县店峡南调人饮工程为例，对整体工程作安全性能预评价，并就其中水压不安全的配水管网部分进行再设计，经过后评价表明，依据本文理论体系建立的农村饮用水工程是安全可行的。
参考文献：
[1]. 现代水利水电工程中调压设施系统的动态模拟及分析[D]. 褚宝鑫. 清华大学. 2002
[2]. 有无断流水力过渡计算模型在高扬程大管径多起伏长距离输水管道中水力计算结果的比较[D]. 赵莉. 长安大学. 2010
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[5]. 输配水系统水力与水质安全研究[D]. 赵明. 哈尔滨工业大学. 2008
[6]. 沥青混凝土心墙堆石坝施工仿真理论与应用研究[D]. 陈永兴. 天津大学. 2012
[7]. 大型水电站地下洞室群施工力学行为研究[D]. 唐军峰. 中南大学. 2010
[8]. 复杂输水系统的水力仿真与控制研究[D]. 穆祥鹏. 天津大学. 2008
[9]. 引黄滴灌系统泥沙逐级调控机制及方法研究[D]. 冯吉. 中国农业大学. 2017
[10]. 干旱半干旱地区农村饮用水安全保障体系与工程措施研究[D]. 伏苓. 长安大学. 2012
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