闸门调控下大型输水系统的水力响应特征研究

输水系统的水力响应特征是渠道运行调控中所关心的重要问题.本文以南水北调中线工程总干渠为例,采取数值模拟的方法,计算了闸门开启和关闭两类操作情况下输水渠道的水力响应过程.结果分析表明,渠道水位波动变化幅度及影响距离、波动传播时间和闸门附近水位下降速率等水力响应参数与闸门运用方式、开度变化速率等影响因素之间存在着密切的关系,表现出一定的特征规律.这些特征规律对进一步深入研究减小渠道水位变化幅度和下降速率的方法,制定合理有效闸门调度控制方式具有重要意义.     

节制闸联合调度控制下明渠输水系统水力控制研究

本文对明渠输水系统下节制闸联合控制中的同步控制法和顺序控制法进行研究,对不同控制方法下长距离明渠输水系统在增流量和减流量工况下的各闸闸前水位、闸后水位、水力过渡时间等水力特性进行了分析比较。研究结果显示,当流量增大时,易采用提前顺序控制方法;当下游渠段流量因意外情况需要立即减少时,易采用同步控制方法。     

闸前常水位输水渠道的运行过程调控

为克服渠池水位滞后于流量变化给系统调控带来的影响,建立了流量控制、水位约束的渠道运行优化调节系统。该系统基于预测控制理论进行设计,采用了H∞鲁棒闭环控制策略来抑制渠道中时时存在的有界随机扰动,并利用在线辨识技术实时监测明渠非恒定流,控制参数在渠道运行过程中动态调整以提高控制精度。为验证系统控制的稳定性,设计出2种方案对闸门调控过程进行仿真测试。在有分水情况下,所提出的算法能够紧密跟踪参考运行曲线;在有界持续扰动情况下,系统控制逻辑仍然能稳定运行。仿真计算结果表明:加入鲁棒控制环节的预测算法能较好地跟踪用水变化,还能兼顾渠道的稳定控制要求。     

串联梯级泵站输水系统紧急工况水力响应特征研究

输水系统的水力响应特征是渠道运行调控过程中的重要问题之一,特别是对于梯级泵站输水系统.本文以密云水库调蓄工程中屯佃泵站-埝头泵站段输水系统为例,采取数值模拟的方法,计算了单级泵站停机和梯级泵站全线停机两类紧急工况下输水渠道的水力响应过程.结果分析表明,单级泵站停机而其他泵站正常运行情况下,系统将逐步达到限制水位;梯级泵站系统在全站停机的情况下,水位变化幅度均在安全可控范围内,表明系统具有良好的自调节能力.这些特征规律对进一步深入研究减小渠道水位变化幅度和下降速率的方法,制定合理有效的调度控制方式具有重要意义.     

明渠输水系统水力响应特性分析及PI控制器参数整定

为了提高明渠输水系统控制器的控制效果,在输水系统的运行过程中需要对控制器的控制参数进行整定．以渠池为研究对象,分析了闸前常水位运行模式下渠道的水力响应特性,得到了与扰动量大小无关的敏感性指标．分析了敏感性指标随输水流量的变化规律,给出了控制器参数与敏感性指标之间的计算公式,数值模拟表明,采用提出的计算公式可以提高渠池的控制效果．研究成果对明渠输水系统的控制运行具有一定的指导意义．     

输水系统闸前常水位控制下的区间调度研究

针对输水系统的运行调度问题,提出了基于分水口分水流量调控的区间调度的原则.利用有限差分法建立了能够模拟多种过水建筑物的一维非恒定流数学模型,以南水北调中线工程为研究对象,在给定的闸前常水位控制运行方式和闸前允许水位变幅下,设计了两种区间调度模式并进行了模拟计算,获得了反映渠道水力响应的闸门起调时间和始末开度、渠道重新平衡稳定时间以及渠段间的最大水位变幅.计算结果表明,在合理的允许水位变幅下,区间调度能够缩短输水系统的水力过渡过程,控制节制闸参与调节的数目.该调度方式在优化大型输水系统输水过程、提高渠道运行控制效率方面具有良好的作用,为调水工程的运行调度提供了一个有益参考.     

长距离重力输水系统中的水力分析探讨

对长距离重力输水系统进行了空蚀分析、进排气分析、水锤分析等水力分析。以稳态和瞬态水力模型为理论基础,重点对关阀水锤的预防措施等进行了研究。针对不同的分析结果得出了类似工程的应用结论。     

复杂输水系统水力过渡的数值方法比较及适用性分析

不同数值方法在求解不同复杂输水系统水力过渡问题时,会体现出各自的特点及不同程度的适用性、因此,针对不同的输水方式和水力过渡类型来选择合适的数值方法,既可以保证计算精度,又可以提高计算速度．针对输水系统的无压流、有压流、无压接有压、明满流交替等不同过渡过程,对特征线法和隐式差分法进行了对比,分析了这2种方法的特点,研究和确定了2种方法在不同输水方式和水流状态下的适用性．     

地下水取水井群系统的水力平衡计算

针对地下水取水井群系统中经常遇到的运行时水力不平衡所造成的各种问题,如总水量的下降、单井出水量不符合设计流量和水泵能量的浪费等,应用虚环平差原理,通过改进Hardy Cross算法,模拟计算取水井群系统的运行情况,解决了井群系统的水力不平衡问题,使系统合理运行。据此编制了计算机应用程序,并进行了实例验证,效果良好。     

引黄工程输水系统启停过程的模拟研究

介绍了山西省万家寨引黄工程输水系统启停过程的模拟研究，分析了在输水启停过程中要考虑的一些实际问题，给出了解决这些问题的相应方法，并编制程序实现了输水系统启停过程的模拟，可以非常直观的动态演示输水系统的启停过程。     

闸堤枢纽与闸桥枢纽水力特性的试验研究

在平原河道,当排涝水位和分洪水位、排涝流量和分洪流量相差悬殊,又有蓄水灌溉要求,而河道本身宽阔时,采用主河道布置节制闸、两侧滩地布置溢洪道的枢纽布置形式比全河宽采用节制闸的单一布置形式经济。结合工程,对这两种枢纽布置对应的上下游流速分布、泄流能力等进了对比试验。对平原水闸过闸落差的确定、对闸桥枢纽各泄流部分对应的行近流速取值以及消力池尾槛高度对淹没堰流流量计算影响等问题进行了试验研究。     

弱透水层释水过程中水力参数响应规律

为了提高地下水运移模拟、地下水资源评价和地面沉降预测的精度,利用室内试验分析弱透水层释水固结过程中水力参数的变化规律。基于相邻含水层降深恒定且初始时刻水流稳定条件下弱透水层释水量的解析解,提出参数求解的配线法,利用研制的试验装置进行试验研究。结果表明:弱透水层释水过程中渗透系数和贮水率逐渐减小,固结系数变化不大。试验中土层的渗透系数和贮水率分别减小了52%和59%。弱透水层水力参数恒定不变的假设会对其释水量的计算造成较大误差,取弱透水层固结变形初始阶段的贮水率,计算结果比实际释水量大;取固结变形结束阶段的贮水率时则相反。     

输水管路水力计算对水锤防护措施的影响

通过对水锤现象的分析、分类以及计算方法的研究,寻找杜绝水锤发生的措施,利用先进的水锤计算软件pipenet来精确的计算摩阻系数n值范围,以此杜绝水锤现象的发生。采用模拟计算寻找到了摩阻系数n值的最佳取值范围。水力计算过程中考虑水锤计算方法对于杜绝水锤现象的发生是十分必要的。     

输水管路水力计算对水锤防护措施的影响

文章通过对水锤现象的分析、分类以及计算方法的研究,寻找杜绝水锤发生的措施,利用先进的水锤计算软件PIPENET精确地计算摩阻系数n值范围,以此杜绝水锤现象的发生,并通过模拟计算寻找到了摩阻系数n值的最佳取值范围。     

矿井提升系统动力学及其制动过程的响应

建立在弹性系统上对矿井提升系统的动力学进行研究，通过典型输入力的提升系统响应，分析其响应特点，并通过制动过程实验进行验证，提出了满足工程需要的简明而又有足够精度的提升系统动力学模型。     

输水环境下水泥砂浆-球墨铸铁管腐蚀过程电化学测试

该文针对输水条件下水泥砂浆-球墨铸铁管的腐蚀问题,设计制作了内衬水泥砂浆球墨铸铁管环试件,进行纯净水、6M硝酸铵溶液和6M氯化铵溶液扰动侵蚀下的管环试件线性极化电阻(LPR)和电化学阻抗谱(EIS)测试,分析了不同溶液中试件的线性极化电阻、腐蚀电流密度等电化学参数随腐蚀时间的变化规律,并评估了各试件在不同溶液中的腐蚀程度。结果表明,在120天的腐蚀时间内,纯净水中试件的砂浆层电阻、铸铁表面电荷转移电阻和腐蚀电流密度基本不变;硝酸铵溶液中,试件的砂浆层电阻下降明显,但铸铁表面电荷转移电阻和腐蚀电流密度基本不变;而在氯化铵溶液中,试件砂浆层电阻和铸铁表面电荷转移电阻均降低明显,且腐蚀电流密度远大于铸铁表面脱钝临界值;LPR与EIS所评估的试件腐蚀程度基本一致。     

塔里木河流域下游绿洲演变对生态输水的响应

参考前人对绿洲的定义和分类方法,对塔里木河下游人工绿洲、天然绿洲进行提取,分析生态输水前后人工绿洲和天然绿洲的面积变化特征、转化过程、重心迁移情况以及扩张与退缩的空间变化。结果表明:1990—2015年,塔里木河下游绿洲总面积先下降、后上升,人工绿洲不断扩张,10 a平均增长量为46.78 km~2,天然绿洲面积不断缩减,在2000年后有所上升。生态输水前(1990—2000年),塔里木河下游来水量减少,导致大面积草地退化,天然绿洲面积减少;生态输水后(2000—2015年),部分未利用土地得到了利用,变成河渠、水库、湖泊、灌木林和高覆盖度草地,塔里木河下游生态有所恢复。下游绿洲重心先往西北,再往南方,最后又往东南方向迁移。绿洲主要向西北和东南方向扩张,1990—2000年的扩张区域主要集中于英苏上游区域;2000—2010年期间,台特玛湖地区绿洲面积增加明显;绿洲缩减区域分布广而零星。     

长输水管道尾部保水堰的水力特性试验研究

在长距离输水管路出口设置溢流堰可以有效控制水击和防止管路脱空。为了分析该结构在非恒定流情况下的工作特性,设计水力模型试验对突然断水情况的水流特性进行观察测试,通过测试结果建立优化设计的方法和准则。试验表明:长管道水体的惯性力作用可能引起衔接池的水位跌落和波动,从而导致管路进气和水流拍打管口,通过增加溢流堰的高度或扩大衔接池的面积可以避免这一现象。     

槛下分散输水系统在高水头船闸中的应用

通过优化阀门和门楣体型、设置门楣通气管、合理设计门槽尺寸、阀门间歇开启的灌、泄水方式，以控制最大流量；采用顶部突扩的廓道体型，在输水系统构筑物设计中采取水流得到充分消能的措施，解决了高水头船闸槛下分散输水系统应用中的空化、消能等水力学问题。