城市給水系統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)工況下水流模擬方法研究.pdf

1、隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程的加快，給水系統(tǒng)作為城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，規(guī)模日漸龐大，管網(wǎng)結(jié)構(gòu)也隨之復(fù)雜起來，給水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度與管理亟待提上議事日程。過去完全靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行維護(hù)、運(yùn)行和管理，已無法滿足現(xiàn)代化給水系統(tǒng)管理和調(diào)度的要求。在給水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度與管理中，建模無疑是其核心內(nèi)容。所以在微觀建模過程中，需要在理論上建立給水管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化管理和調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，從而準(zhǔn)確的對(duì)管網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)壓力和流量進(jìn)行調(diào)度與管理?；诖?，本論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

2、 一給水管段的水力特征及損失的計(jì)算簡(jiǎn)單闡述了管網(wǎng)的流態(tài)特征以及通過雷諾數(shù)判別層流和紊流。介紹了管網(wǎng)中管段水頭損失的計(jì)算和不同區(qū)域內(nèi)沿程阻力系數(shù)的計(jì)算。詳細(xì)分析了管道中來水的流速、壓強(qiáng)梯度、壁面粗糙對(duì)流態(tài)轉(zhuǎn)變的影響，以及區(qū)域間連接管上閥門開啟度變化時(shí)，閥門對(duì)流量的調(diào)節(jié)強(qiáng)度，流態(tài)轉(zhuǎn)變和過渡段的確定，準(zhǔn)確計(jì)算整個(gè)連接管的阻力然后對(duì)整個(gè)管網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算。 二給水管網(wǎng)的水流模擬簡(jiǎn)單介紹了樹狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)和混合管網(wǎng)得傳統(tǒng)平差方法。詳細(xì)分

3、析了管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行過程中節(jié)點(diǎn)壓力需要變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥門的開啟度使其發(fā)生變化。主要包括運(yùn)用靈敏度分析方法確定管網(wǎng)中需要調(diào)節(jié)的閥門、利用改進(jìn)的管網(wǎng)平差方法準(zhǔn)確計(jì)算壓力變化后的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力值、建立節(jié)點(diǎn)水壓和閥門開啟度的關(guān)系確定閥門開啟度的大小。 研究的主要結(jié)論是：(1)現(xiàn)狀給水管網(wǎng)布置的不合理使得微觀建模不能解決給水系統(tǒng)所存在的所有問題，必須對(duì)現(xiàn)狀管網(wǎng)進(jìn)行必要的調(diào)整，基于節(jié)點(diǎn)壓力對(duì)給水管網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域管理。各區(qū)域之間通過連接管

4、連通，連接管上設(shè)有閥門，通過調(diào)節(jié)連接管上閥門的開啟來調(diào)整各個(gè)區(qū)域的水量和水壓。 (2)傳統(tǒng)給水管網(wǎng)計(jì)算對(duì)局部阻力的計(jì)算主要是采用將其忽略不計(jì)或計(jì)入沿程損失中，會(huì)對(duì)管網(wǎng)平差結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差，所以不利于管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度。本文主要通過結(jié)合水力學(xué)確定管網(wǎng)中閥門開啟度變化時(shí)影響流態(tài)轉(zhuǎn)變的因素、流態(tài)的轉(zhuǎn)變擾動(dòng)范圍的確定以及閥門局部阻力系數(shù)的計(jì)算，把帶閥門的管段分為三部分準(zhǔn)確計(jì)算整個(gè)連接管上的阻力。 (3)把管網(wǎng)中閥門阻力系數(shù)和擾動(dòng)范