大型泵站前池泥沙淤积机理及结构优化设计研究
Research on the mechanism of sediment deposition and optimum structural design in the forebay of the pumping station in large scale irrigation area作者单位：兰州理工大学
学位级别：硕士
导师姓名：徐存东
授予年度：2010年
学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程]
摘 要：随着经济的高速发展和科学技术的不断进步,我国大型泵站工程的建设越来越多,这些泵站在国民经济建设和人民生活的各个方面都发挥着重要的作用。为了提高我国泵站建设与运行管理的水平,此次选题采用现场调查,数学理论分析和水工模型试验的方法,分析前池泥沙淤积机理,有效合理的改善前池结构,以此减小流动过程中的水力损失,提高泵站的装置效率,降低泵站能耗,降低泵站运行的成本,从而具有重要的理论意义和实用价值。 本文以甘肃景电灌区和宁夏固海灌区大型泵站的正向进水前池和侧向进水前池为研究对象,主要研究内容有： 1、研究水流含沙量对灌区输水泵站能耗的影响和对水轮机组运行效率的影响,探求降低含沙量的技术措施;2、对现场调查资料和水工模型试验结果进行分析,研究泵站前池泥沙淤积的现场模型及前池内泥沙淤积机理;3、根据泵站前池泥沙淤积机理,提出有效合理的泵站前池结构优化设计方案。 论文的主要创新点有： 1、通过现场调研和试验的方法分析我国黄河流域西部地区高扬程灌区泵站前池泥沙淤积机理。 2、用蒙特卡罗方法计算泵站前池泥沙淤积,根据数据模型建立相应的水工模型,客观上对泵站前池泥沙淤积形态进行试验分计算。 3、利用Ne=γQH公式和***和***冲磨函数分析泥沙对水泵运行效率及对水轮机磨蚀的影响。 4、分析泵站前池泥沙淤积机理及泥沙对水泵的影响因素,提出相应的结构改善措施。 论文得出的主要结论： 1、水流含沙量与水泵机组提水效率之间有直接关系：含沙量越大,提水效率越低,输水能耗越高。因此,提出了在待建灌区梯级扬水泵站系统中设置沉沙池的技术方案。 2、泥沙淤积机理：挟沙水流以高浓度两相流进入前池后形成的回流区域泥沙淤积严重,不经常开启的水泵进水管附近次之,前池的主流区和无回流区域淤积较轻。 3、运用蒙特卡罗方法,模拟泵站前池中泥沙颗粒的运动,得出计算区域内泥沙浓度分布、泥沙淤积分布形态。 4、针对性地提出了改变泵站前池局部结构、调整泵站机组排列方式等工程措施,有效改善前池水流流态,减少泥沙淤积。
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