基于分水口扰动的渠道非恒定流水力响应的敏感性研究

研究渠道非恒定流水力响应的敏感因素,对渠道的设计、运行方案制定及控制方式选择都具有重要意义.本文以南水北调中线总干渠京石段为研究对象,通过构建中线工程全线的一维的非恒定流仿真模型,分析了京石段渠道水力响应对该段分水口运用的特征参数的敏感性,并在此基础上提出了渠道非恒定流水力响应对分水口扰动的敏感性指标,该指标体现了渠道自身的结构特性、水力要素的初始状态、外界扰动等因素对渠道水力响应的综合效果,能很好的反映各分水口流量变化对渠道的非恒定流水力响应的影响程度.     

南水北调中线工程地下水排水数值模拟研究

基于南水北调中线一期工程地下水排水设计及其渠道与地下水之间的相互关系,本次研究选取中线工程磁县渠段,建立了研究区三维水文地质结构模型及其内排段地下水向渠道排水的三维数值模型,针对地下水水位动态变化条件下地下水向渠道的水量转化规律进行了定量模拟研究.结果表明:参照中线工程设计排水能力,地下水排水量将畅通排入渠道,确保中线...     

南水北调中线工程对襄樊电厂设计年最小流量的影响

南水北调中线工程即将实施,大规模的调水将极大地改变汉江的水资源总量及其过程的分配,对汉江中下游的工农业用水和生活用水产生很大的影响。位于丹江口水库下游的襄樊火电厂以汉江作为冷却水源,襄樊火电厂取水河段水资源量的大小及其分配过程,特别是设计年最小流量的分析计算成果是决定火电厂规划容量和供水方式(直流或二次循环)的重要依据。由于长江委等有关水利部门的水量平衡计算是以旬为计算时段的成果,本文针对火力发电厂有关规范要求,在有关资料的基础上对襄樊火电厂取水河段设计年最小流量进行了分析计算,此成果可作为襄樊火电厂确定规划容量的依据。     

南水北调中线工程电气节能技术

惠南庄泵站是南水北调中线工程总干渠唯一的一座大型加压泵站,为大（I）型一等工程,泵站设计流量60m^3／s,共安装8台离心泵（2台备用）,单泵流量为10m^3／s,设计扬程为58．2m,     

气候变化及南水北调中线工程对白洋淀流域水文的影响

本文从完整的水循环过程出发,将基于水文非线性理论的分布式时变增益模型(DTVGM)和以交替方向隐式差分法(ADI)求解的地下水模型(GWM)相耦合,建立了一种分布式的地表水地下水耦合模型,随后将其应用到南水北调中线典型受水区白洋淀流域,分析现状和未来气候下,调水对区域地表水与地下水可能产生的影响。模型识别结果表明:(1)DTVGM-GWM可较合理地反映河道流量和潜水位变化过程,模拟的浅层地下水流场基本上反映了地下水流动的趋势和规律;(2)南水北调工程的实施将大大缓解受水区特别是城市地区的地下水压力;在现状和未来气候条件下,调水后,平原区潜水位普遍抬升,流域地下水开采量明显减少,地下水蓄量、潜水蒸发明显增加,且春、秋季增加较多;流域径流量会有一定的减少,且夏、秋季减少较多;(3)在本文假定的水源配置方式下,未来实际蒸散发、潜水补给在调水影响下略有增加,在全年和各季节的变化主要受未来气候变化的影响。     

南水北调中线穿黄工程控制蓄量运行方式研究

对穿黄工程的运行控制问题进行了分析,提出了穿黄工程的控制蓄量运行方案,研究了其具体实现方法.提出采用变闸前目标水位的方式实现控制蓄量运行,比较研究了三种确定流量-闸前目标水位关系的方法,推荐采用"流量-渠池蓄量"线性关系反推各流量下的闸前目标水位的方法.研究了控制蓄量-闸前常水位联合运行控制问题,提出了包含前馈、反馈和解耦环节的分布式集中控制方案.在包含穿黄工程在内的中线干渠约120公里渠道上运行了数值仿真,测试了计划分水、非计划分水和大幅度流量变化工况.结果表明,渠道成功实现了控制蓄量-闸前常水位联合运行,所设计的闸门控制算法能够有效消除计划分水、非计划分水及大幅度流量变化带来的扰动,且穿黄隧洞入口维持了较大的淹没水深,整个控制过程水位流量变化平稳,水位波动符合安全限幅规定.     

南水北调中线干渠闸门调度运行方式探讨

本文选取天津分水口为例,采用建立的南水北调中线电子渠道模型,模拟计算了该分水口分水流量变化时分别采用时序控制和同步控制进行闸门调度时干渠中的水流过渡过程。结果显示,时序控制较同步控制可以大幅度缩短干渠水力过渡时间并减小闸前水位变化幅度,但闸下流量和闸门开度变化幅度较同步控制要大。若采用分水口之间的分水流量进行区间调度以维持渠首流量不变,应用时序控制时可以更进一步缩短干渠水力过渡时间。闸前常水位运行模式下,不管采用哪种调度方式,都会影响到进入惠南庄前池的流量,这要求前池具有一定的调蓄容积以避免水位大幅度的变化,     

南水北调典型宽浅渠道糙率系数研究

南水北调中线工程的平均水力坡降只有0.078‰,所以正确估算输水渠道的水力损失非常重要。中线输水渠道的流态主要位于紊流过渡区,且接近粗糙区,其水力半径R=4~5m。国内缺乏如此大水力半径的渠道糙率n值的观测资料,模型试验又将面临水流非粗糙区的相似率问题。本文按粗糙区设计模型,近似推求中线干渠的n值及其变化规律,近似构造出过渡区的n值计算关系,并与已有公式比较,说明其合理性。     

南水北调东线一期工程源头泵站优化运行研究

南水北调东线一期工程源头泵站主要由江都站、宝应站组成.在源头泵站两条输水线路出口交汇处流量和水位一定的前提下,以泵机组总功率最小为目标,建立了源头泵站运行优化数学模型,其中考虑了泵站输水河道水量损失和水力损失.运用退火遗传算法求解,确定每条输水线路水位和流量分配、各泵站泵装置扬程、开机台数和机组运行工况.将优化结果与常规运行方案比较,结果表明.实施优化运行后,泵机组总运行功率可减小15.65%,优化运行方案的节能效果明显.     

基于伴随方程的输水渠道非线性预测控制研究

采用基于Saint-Venant伴随方程敏感性分析的输水渠道非线性优化控制算法,取渠道下游水位恒定作为控制目标,渠道下游流量过程作为扰动输入,渠道上游闸门开度作为控制变量。算法具有非线性模型预测、变预测时域滚动优化两个特征,因而具有优良的控制性能。应用Preissmann隐式差分格式数值求解Saint-Venant方程及其伴随方程,进行非线性模型预测,并计算闸门开度的敏感度,采用拟牛顿优化算法进行动态滚动优化,求出渠道上游闸门的开度变化过程。通过与文献中闸门行程算法计算结果的对比,证明了算法的有效性和鲁棒性,仿真产生的水位波动小,渠首闸门对渠末流量变化的反应速度快。提出的优化控制算法可以应用到输水渠道的运行控制中。     

预应力钢筒混凝土管（PCCP）的阻力系数与粗糙度研究

在长距离输水工程的设计中,水力阻力系数的计算选取是一个关键因素。由于PCCP在我国起步较晚,关于其阻力系数及糙率的研究较少,特别是超大口径PCCP,采用传统水力学试验方法在室内测量其阻力系数有较大困难。本文提出了一种新方法：采用表面形貌仪测量PCCP内壁的表面粗糙度,并以水力学试验为依据,获得当量粗糙度及修正系数,据此可以进行Re已知情况下的阻力系数计算,并推算出水流进入阻力平方区的糙率值,从而避免了超大口径PCCP进行室内水力学试验的不可行性。研究得出,南水北调中线工程DN4000的PCCP糙率值约为0.00979～0.01132,可为南水北调中线京石段应急供水工程的运行提供参考;综合考虑多种因素,认为国产PCCP的糙率范围约在0.010～0.0125之间。利用本文所提出的方法,可方便获得任意管径PCCP的阻力系数。     

南水北调工程高比转速水泵装置的有关问题研究

系统阐述南水北调东线工程低扬程水泵装置的水力特性、结构形式、性能特点和要求,并进行分析比较和论证。针对建设世界一流工程的目标,结合国内外研究现状和实际情况,提出南水北调东线工程低扬程水泵装置模型性能建议考核指标,对泵站工程的建设、确保其先进性具有指导意义和参考价值。     

宽尾墩后接阶梯溢流坝面水工设施的研究

将宽尾墩安置在阶梯溢流坝上游形成一种新的水工设施,它兼有宽尾墩和阶梯溢流坝面的特点,比纯阶梯坝单宽流量可增大数倍。由于在阶梯面与挑射水流之间形成气体空腔,可实现充分掺气。本文对其进行了数值模拟,采用了双孔方案。虽然网格数增加了一倍,但比单孔而言流场更加完整。通过数值模拟得到的墩后水翅、阶梯面挑射水舌和掺气腔体等,与实验观测到的现象吻合。介绍了复杂水工建筑物的网格生成方法。本文的研究成果可以为设计提供参考依据。     

南水北调大型泵站同步电动机起动动态特性试验研究

针对南水北调东线工程大型低扬程泵站特点,从泵机组整体出发,运用电磁场理论、刚体动力学、流体动力学、电机拖动特性、水泵全特性理论等,分析了泵机组系统中各种动力学特性,建立了大型低扬程泵站同步电动机起动动态过程数学模型。结合淮阴二站同步电机起动现场试验结果,经分析计算,验证了大型同步电机起动过渡过程中各种重要参数如转速、流量、扬程、转矩等随时间变化规律。     

多层多股水平淹没射流的消能研究

采用三维数值模拟,研究了多股多层水平淹没射流的流动特性、漩涡结构和消能机理。利用水工模型试验,研究了影响其水力特性的主要因素。研究结果表明:多股多层淹没射流利用在射流轴线周围所形成的强剪切、三维立体漩滚的剧烈混掺来实现消能,消能率较高,且在平面上没有形成明显的、贯穿的立轴漩涡。结合模型实验,提出中孔泄槽以等宽或微收缩为宜、表中孔最优坎高差应大于中孔水流的主流水深等建议。     

反坡段对侧式进/出水口水力特性影响研究

对于抽水蓄能电站侧式进/出水口,因进/出水口底高程低于库底高程,进/出水口与库区设反坡明渠连接,反坡坡比的大小将影响进出水口水力特性.目前缺乏反坡坡比建议值指导进/出水口设计,本文通过数值模拟研究了6种不同坡比1∶1～1∶6对进出水口水力特性的影响.结果 表明,对于进/出水口水头损失系数、拦污栅断面流速分布只有在进流工...