苏丹长距离输水管线工程水锤防护与数值模拟应用研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）苏丹长距离输水管线工程水锤防护与数值模拟应用研究STUDYOFWATERHAMMERPROTECTIONANDNUMERICALSIMULATIONOFSUDANLONG-DISTANCEWATERTRANSMISSIONPIPELINEPROJECT句伟哈尔滨工业大学2015年8月国内图书分类号：Tu991.39学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工程硕士学位论文（工程硕士）苏丹长距离输水管线工程水锤防护与数值模拟应用研究硕士研究生：句伟导师：张景成副教授副导师：杨红教授申请学位：工程硕士学科

2、：建筑与土木工程所在单位中国市政工程东北设计研究总院有限公司答辩日期：2015年8月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:Tu991.39U.D.C:628.1DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineering（MasterofEngineering）STUDYOFWATERHAMMERPROTECTIONANDNUMERICALSIMULATIONOFSUDANLONG-DISTANCEWATERTRANSMISSIONPIPELINEPROJECTCandidate:JuW

3、eiSupervisor:Assoc.Prof.ZhangJingchengAssociateSupervisor:Prof.YangHongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ArchitectureandCivilEngineeringAffiliation:ChinaNortheastMunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteCo.,LtdDateofDefence:August,2015Degree-Confe

4、rring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着我国经济的快速发展，对外投资承包项目逐年增多，尤其在非洲地区的给水项目越来越多，非洲地区地广人稀，在水资源利用上面临长距离输水的问题。在长距离输水工程中，水泵的启动和突发性事故停泵等都会引起管道内压力的上升和下降，并存在交替变化的现象，即发生水锤现象。当产生太大的正压时，会造成爆管事故，若产生较大负压也可能使管道被压瘪，这些都会造成严重的危害和经济损失。所以需要在输水管线工程的设计中进行详细的水锤分析、预测和模拟

5、各种工况，尤其是发生事故停泵的工况，制定出合理的水锤防护方案，采取相应的水锤防护措施，确保输水系统的安全、稳定运行。本文基于苏丹长距离输水管线工程水锤防护的实际问题，通过稳态计算和水锤分析确定可能发生的水锤类型，并且将停泵引起的断流弥合水锤作为重点防护对象。根据该工程的特点，结合各种水锤防护装置的优缺点和适用性，逐步确定该工程采用的水锤防护装置为缓闭止回阀和空气阀。缓闭止回阀的两阶段关闭时间并不是一成不变的，其关闭时间的选择依赖于管路的形式。本次研究通过软件进行数值模拟分析，对缓闭止回阀的两阶段关闭方案进行了探讨，确定了合理的关闭方案，并

6、以此作为基础，进一步探讨空气阀的布置方案。根据传统经验，布置以快速排气为主的普通空气阀作为初步方案，通过软件的数值模拟发现，泵后止回阀处的高压和中间部分局部高压及沿线大部分的负压基本未得到改善，没有达到水锤防护的要求，需要对水锤防护方案进行改进。改进方案采用水锤防护型空气阀替代普通空气阀，再次模拟发现水锤防护型空气阀在该工程中对消减断流弥合水锤有很明显的作用。当沿线全部使用水锤防护性型空气阀后，沿线正压水锤基本消除，沿线的负压也基本得到了改善，泵后止回阀处最大的压力值满足规范要求，达到水锤控制的要求。但水锤防护型空气阀价格远高于普通排气阀

7、，全线使用水锤防护型空气阀投资较大，不经济合理，需要尽可能优化水锤防护方案。通过对该工程逐点模拟研究，确定各空气阀设置点的吸气量，在无吸气或吸气量小的设置点采用普通排气阀，只在吸气量较大的设置点采用水锤防护型空气阀，最终制定出一套合理、有效的长距离输水管线水锤防护方案，并通过工程实际运行时的停泵压力测试数据对提出的水锤防护方案进行验证，确保达I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文到完全控制断流弥合水锤的防护效果。本文对改进、优化后的水锤防护方案进行了工程技术经济分析，认为该水锤防护方案在提高水锤防护效果的同时，降低投资，可以取得显著经济效益，为

8、长距离输水管线的水锤防护研究提供借鉴意义。关键词：长距离输水；水锤防护；数值模拟II哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWithourcountry’srapideconomicde