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长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究

长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究

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作者：任义长安大学

学位级别：硕士

改革开放以来,随着我国经济建设驶入快车道,城市化建设步伐也随之加快,工农业和居民生活用水量呈持续增长趋势,而水污染问题不仅没有得到有效的解决而且越发严重,这无疑使得我国本就存在的水资源供求矛盾更加突出。为了彻底缓解此矛盾,... 详细信息

改革开放以来,随着我国经济建设驶入快车道,城市化建设步伐也随之加快,工农业和居民生活用水量呈持续增长趋势,而水污染问题不仅没有得到有效的解决而且越发严重,这无疑使得我国本就存在的水资源供求矛盾更加突出。为了彻底缓解此矛盾,国家和地方政府相继投入大量人力和物力,大力支持长距离输水工程的兴建。如近年来的天津引滦工程、大连引碧工程、青岛引黄济青工程、西安黑河饮水工程、上海黄浦江上有饮水工程、秦皇岛饮水工程、内蒙古引黄工程、南水北调工程等。而随之而来的是频发的工程爆管事故,由于输水工程爆管会导致巨大的损失,故相关防爆技术的研究无疑引起了工程技术人员的高度关注。长距离重力流输水管道系统的防爆技术研究一直以来都是输水管道安全运行的重要课题之一,是很有必要进行深入研究的。本文基于国内近年来的大型输水工程——唐山曹妃甸输水工程与新疆塔城白杨河输水工程,详细地阐述了水锤数值计算的基本原理与具体电算方法,通过对管道爆管的水力条件进行了系统分析,建立了多个边界条件下的水锤数学模型,并给出了长距离输水管道中常用的水锤防护边界条件。运用C语言编写可视化程序并在计算机上进行模拟计算。本文在前人研究的基础上进一步总结了气液两相流在输水管道中的各种流态,以及流态间的转化,并对管道中气囊运动的升压问题、危害以及管道排气最佳方式进行了深入的探讨。提出长距离重力流管道水锤防护的有效措施是分级设减压装置,并且在管线重要部位安装超压泄压阀以及注意管线末端阀的关阀时间的控制。对常用的水锤防护措施的结构原理、性能特点及选择的技术要点进行了说明,并提出了选择水锤防护措施时应注意的问题。本文最后以曹妃甸与新疆白杨河输水工程为例,进行了相应的水锤防护模拟电算。其研究结果不仅对这两个工程有积极的指导意义,而且对类型工程的水锤防护具有较高参考价值和借鉴意义。

关键词：长距离重力流管道水锤防护爆管边界条件排气

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