【摘 要】
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我国水资源在时空上分布不均衡,跨流域跨地区的长距离输水工程是解决地区上缺水的途径之一。规划一条经济合理的输水线路,可减少环境影响、工程施工难度及运行管理成本。长距离输水过程中需要考虑泵站运行的安全性、可靠性,发生事故停泵引发的水锤会威胁到管道和泵站的安全运行,所以研究水锤防护措施对长距离输水管线的安全运行具有重要意义。本文以山西省阳曲原水直供工程为实例,基于层次分析法构建输水线路评价指标体系,运用
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我国水资源在时空上分布不均衡,跨流域跨地区的长距离输水工程是解决地区上缺水的途径之一。规划一条经济合理的输水线路,可减少环境影响、工程施工难度及运行管理成本。长距离输水过程中需要考虑泵站运行的安全性、可靠性,发生事故停泵引发的水锤会威胁到管道和泵站的安全运行,所以研究水锤防护措施对长距离输水管线的安全运行具有重要意义。本文以山西省阳曲原水直供工程为实例,基于层次分析法构建输水线路评价指标体系,运用权的最小平方法和模糊熵权法计算权重,并构建基于TOPSIS法的输水线路优选模型,对输水线路进行优选。针对最优输水线路中的泵流段,建立输水系统管道水力过渡计算模型,采用PIPENET软件对停泵工况条件下的水力过渡进行模拟计算。分析事故停泵工况下阀门快关时间和折点开度、空气阀口径和进排气孔口直径比例、超压泄压阀的口径和开启压力对水锤的防护效果,优化缓闭式液控止回阀的关闭程序,确定空气阀和超压泄压阀的合理选型;根据正常停泵工况下管线的最大和最小压力、水泵最大倒转转速等结果,提出本工程最佳停泵方案。主要结论如下:(1)输水工程线路的优选模型包括经济效益、工程技术、社会效益和环境影响4个准则层16个评价指标。取水口位于呼延调蓄池进水箱涵处,加压泵站设在黄寨村,泵流段沿杨兴河和国道G128两侧的绿化保护带内铺设的输水线路方案的相对贴近度最高,为最优输水线路方案。(2)合理的阀门关闭程序,能有效降低输水管线中的水锤压力。最佳关阀程序是快关时间为20s,折点开度为0.1,总关阀时间为120s的两阶段线性关阀,管线中最大压力为196.4m,最小压力为-13m。(3)输水管线系统采用液控止回阀和空气阀防护时,相比仅采用液控止回阀作为防护,输水管线中负压有效地降低了12.13m,但会导致最大正压升高。进排气孔口直径比例相同时,空气阀口径对管线最小压力的影响较小,压力相差不超过0.1m。在空气阀口径相同时,进排气孔口直径比例较高时,由空气阀吸入的空气无法及时排出。口径为150mm、进排气孔口直径比例为10:1的空气阀作为输水管线水锤防护措施时,管线中最大压力为229.22m,最小压力为-0.87m。(4)输水管线系统采用液控止回阀、空气阀和超压泄压阀联合防护时,超压泄压阀的口径为150mm,开启压力为180m时,对输水管线系统的防护效果最好。增设超压泄压阀较未增设前最大正压有效降低了35.62m,最大负压降低了0.68m。(5)最佳停机方案下液控止回阀阀门后的最大压力为179.0m,小于额定压力的1.2倍,合理有序的停机可以降低最大压力,避免了水锤的发生。
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