大高差长距离重力输水管道水锤防护技术研究.pdf

Study on Technology of the Water Hammer Protection of Large Elevation Difference and Long Distance Water Gravitational Transportation Pipeline A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Wang Dong Supervisor：Prof.Yang Yusi Chang’an University, Xi’an, China 摘 要 进入新世纪以来，随着社会经济的不断发展、城市规模也随之不断扩大，城市对 水的需求量越来越大；但是全国大部分城市区域内地表水污染、地下水位下，降导致 城市缺水日益严重，为了解决人口增长和城市发展对用水量需要，长距离输水项目成 为了一项城市生命线的民生工程，已成为解决城市缺水问题的重要措施。随着时间的 推移，输水工程越来越复杂，输水量越来越大、输水距离越来越长，例如国内已建成 或在建设中的东深供水工程、引滦入津工程、黄河万家寨、引黄济青工程、西安黑河 引水工程、南水北调东线工程等，国外的美国高平原输水项目、原苏联列宁卡拉库姆 运河、澳大利亚雪山工程等，以及计划设想中的西安引汉济渭工程、南水北调西线中 线工程、甘肃白龙江引水工程、中俄之间的贝加尔湖引水工程等。然而长距离输水工 程受到多种多样因素的影响，为满足用水要求，大部分长距离输水工程要跨流域调 水，地形起伏变化大，因此也极易发生输水事故。当发生水锤事故时，输水管道的水 锤压力下降时，管道局部位置可能出现吸入气体、气体释放、液体汽化以致水柱分离 现象；当水锤压力升高时，也可能会发生升压很高的断流弥合水锤现象，管道内的水 锤事故使输水系统无法正常平稳运行，极有可能发生输水管道爆裂事故，对于长距离 输水工程产生的爆管事故会造成更为巨大的社会经济损失，影响区域内用水安全和社 会经济持续稳定发展。为了降低输水成本，在长距离输水工程中，当地形条件允许 时，采用重力流输水的工程越来越多。所以大高差长距离重力输水管道水锤防护技术 研究也成为必威体育精装版的输水管道系统研究的重要课题。 本文章全面地叙述了国内外水锤问题的研究概况，用数值计算水锤的基本原理和 电算方法对重力流水锤防护技术进行分析，并对管道中气囊运动的升压问题、危害以 及管道排气做简要说明，通过对输水管道各个状态下的水力过渡条件进行分析，建立 起重力流系统中多个边界条件下水锤数学模型，列举出了大高差长距离重力输水管道 中水锤防护边界条件。通过三个不同类型的大高差长距离重力输水工程实例计算分 析，总结了大高差长距离重力输水管道水锤防护的有效措施。 本文采用阿图什市工业园区供水工程、陕西省杨凌供水工程、“引石入白”供水 工程为实例，分别进行了多种组合方案下的水锤模拟计算，利用C++语言编写的程序 代码，进行计算机运行得到的结果，输出结果用Excel 表格可视化的表示出来，根据各 种方案下的水锤压力分析计算结果及阀门控制时间，论证对整个输水管道的水锤发生 i 情况，综合提出合理的水锤防护关阀开阀控制时间、进气排气阀设置的建议、管道水 锤防护设备位置及参数等，得出了工程最终总结建议。对三个实际工程的安全稳定运 行有着实际指导作用，也对以后建设类似工程条件下的其它大高差长距离重力输水管 道的水锤的防护研究有着一定的参考价值。 关键词：大高差长距离、重力输水、水锤防护、边界条件、断流弥合水锤、箱式 双向调压塔 ii Abstract Since entering the new century,with the continuous development of social economy,the urban scale expands unceasingly,as the city of the growing demand for wate