輸配水系統(tǒng)水力與水質(zhì)安全研究.pdf

1、安全供水是供水事業(yè)的首要課題，輸配水系統(tǒng)的安全應(yīng)包括兩個(gè)方面，即水力安全和水質(zhì)安全。本論文“輸配水系統(tǒng)水力與水質(zhì)安全”，旨在建立安全供水的整體觀念，把輸水——配水——用戶(hù)用水的安全作為一個(gè)整體綜合考慮。
　　輸水系統(tǒng)的水力安全研究是以“哈爾濱磨盤(pán)上長(zhǎng)距離輸水項(xiàng)目”為依托，研究?jī)?nèi)容是項(xiàng)目的組成部分。配水系統(tǒng)水質(zhì)安全研究是以國(guó)家“863”課題為依托，研究?jī)?nèi)容是“863”課題的組成部分。
　　論文深入研究了長(zhǎng)距離輸水管線(xiàn)集氣、排氣

2、的原理，對(duì)形成的氣泡進(jìn)行了分析，求出了管線(xiàn)臨界俯角。根據(jù)這個(gè)理念復(fù)核排氣閥設(shè)置是否合適；對(duì)于磨盤(pán)山長(zhǎng)距離輸水管線(xiàn)221個(gè)排氣閥進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，證明其布置合理，能保證排氣通暢，不產(chǎn)生因氣囊引起的水錘。長(zhǎng)距離輸水管線(xiàn)，地形復(fù)雜起伏較大，管線(xiàn)沿地形鋪設(shè)，形成多個(gè)長(zhǎng)度不等、高差不等的U形管，論文首次提出當(dāng)竣工后首次通水，或維修灌水時(shí)，將產(chǎn)生U形管振蕩，如果通水時(shí)流量過(guò)大，必將會(huì)引起振蕩，導(dǎo)致爆管。因此，根據(jù)U形管振蕩原理，提出水力平穩(wěn)過(guò)渡的新理念

3、，控制初次進(jìn)水流量，使其逐步增加，從0.4m3/s逐步增加到設(shè)計(jì)流量5.5m3/s；保證了通水安全，使通水一次成功。通過(guò)實(shí)測(cè)和數(shù)值分析，得出PCCP管n值為0.0116，比沿用的鋼筋混凝土管的n值（0.013～0.014）降低10.8％，對(duì)PCCP管的設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有指導(dǎo)意義。
　　論文建立了長(zhǎng)距離輸水系統(tǒng)的瞬變流模型，用運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程對(duì)輸水管線(xiàn)水錘進(jìn)行模擬，用特征線(xiàn)法和反問(wèn)題理論進(jìn)行求解，獲得滿(mǎn)意結(jié)果，并將其應(yīng)用于磨盤(pán)山輸水管

4、線(xiàn)水錘計(jì)算中，求出不同工況下的水錘包絡(luò)線(xiàn)，模擬出輸水運(yùn)行過(guò)程中，最不利工況下不產(chǎn)生水錘的安全關(guān)閘時(shí)間應(yīng)大于32分20秒。將該研究成果應(yīng)用于實(shí)際輸水運(yùn)行中，避免了輸水系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的水錘事故，保障了該系統(tǒng)的安全運(yùn)行。利用實(shí)測(cè)和數(shù)值計(jì)算得出RKVDN600的活塞式調(diào)流調(diào)壓閥阻力系數(shù)與開(kāi)度之間的關(guān)系式，它為輸水管線(xiàn)運(yùn)行中的水力安全模擬奠定了基礎(chǔ)。
　　論文深入分析了配水管網(wǎng)“生長(zhǎng)環(huán)”生成的機(jī)理，闡明“生長(zhǎng)環(huán)”是電化學(xué)腐蝕、水中微生物、管網(wǎng)

5、后沉淀共同作用的結(jié)果，它引起了管網(wǎng)水質(zhì)惡化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證了管徑越小，水與管壁“生長(zhǎng)環(huán)”接觸率越大，消耗的余氯越多，鋪設(shè)年代越長(zhǎng)，管內(nèi)的水質(zhì)越差，停留時(shí)間（水齡）越長(zhǎng)，水質(zhì)污染越嚴(yán)重。而對(duì)我國(guó)的大、中、小城市管網(wǎng)狀況統(tǒng)計(jì)可知，管網(wǎng)中水多在小管徑低流速狀況下流動(dòng)，“生長(zhǎng)環(huán)”對(duì)其影響程度增加。同時(shí)用分散分析法分析了在各種影響因素同時(shí)存在下，各因素及各因素的交互作用對(duì)配水系統(tǒng)內(nèi)三鹵甲烷形成的影響程度，得出加氯量的變化對(duì)三鹵甲烷形成的影響最大，為

6、55%。降低加氯量，對(duì)減少三鹵甲烷的形成具有重要作用。對(duì)配水管網(wǎng)余氯在管道中傳輸與節(jié)點(diǎn)混合數(shù)學(xué)方程進(jìn)行探討，同時(shí)推求出不同連接方式的水齡模型。探討了模型的求解方法，確定用基于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的拉格朗日算法求解余氯衰減模型。
　　論文從水質(zhì)、水量和水壓全方位考慮，提出了管網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)及改造的新方法—配水系統(tǒng)區(qū)塊化；并將其應(yīng)用到某市配水系統(tǒng)的水質(zhì)模擬，結(jié)果表明，區(qū)塊化后配水系統(tǒng)的綜合平均水齡減小約20.1%，余氯消耗減小約12.6%。同時(shí)水壓