1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TU991.3學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：628.1密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文長(zhǎng)距離輸水管線安全運(yùn)行的水力過(guò)渡過(guò)程研究博士研究生：于景洋導(dǎo)師：張杰教授副導(dǎo)師：袁一星教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：市政工程所在單位：市政環(huán)境工程學(xué)院答辯日期：2009年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要長(zhǎng)距離輸水管線把位于較遠(yuǎn)的水源輸送到城鎮(zhèn)，解決了城鎮(zhèn)水源短缺以及水源單一的問(wèn)題，但長(zhǎng)距離輸水管線多為單管或雙管

2、，其運(yùn)行安全問(wèn)題成為輸水工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而長(zhǎng)距離輸水管線出現(xiàn)安全問(wèn)題的流態(tài)常集中水力過(guò)渡過(guò)程，根據(jù)非滿流和有壓流水力過(guò)渡過(guò)程理論，分析流體狀態(tài)，建立數(shù)學(xué)模型，分析安全運(yùn)行的影響因素，解決影響輸水安全的灌水流量、水頭線到達(dá)時(shí)間、流量安全調(diào)節(jié)、安全停水等工程問(wèn)題。水力過(guò)渡過(guò)程是指當(dāng)水流從一種穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，兩穩(wěn)定狀態(tài)間的過(guò)渡流態(tài)。水力過(guò)渡過(guò)程是輸水管線出現(xiàn)安全問(wèn)題的主要原因，只有在試通水、運(yùn)行過(guò)程中建立平穩(wěn)的水力過(guò)渡過(guò)程，

3、才能保障輸水管線的供水安全。建立輸水管線水力過(guò)渡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用壓力、流量檢測(cè)以及視頻分析的手段，對(duì)輸水管中的非滿流和有壓流的水力過(guò)渡過(guò)程參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與提出的非滿流水頭到達(dá)時(shí)間的體積算法、有壓流水力過(guò)渡過(guò)程特征線法分析相結(jié)合，進(jìn)行理論分析，進(jìn)行數(shù)值模擬，把研究成果應(yīng)用到實(shí)際工程的試通水過(guò)程及運(yùn)行過(guò)程。根據(jù)非滿流水面與大氣相通的性質(zhì)，定義長(zhǎng)距離輸水管線的U形管為下游峰點(diǎn)管中心標(biāo)高與谷點(diǎn)管中心標(biāo)高之差大于輸水管徑的管段。因長(zhǎng)距離輸

4、水管線根據(jù)地勢(shì)敷設(shè)，形成多個(gè)串聯(lián)的U形管，把復(fù)雜的試通水過(guò)程歸結(jié)為非滿流問(wèn)題。通過(guò)分析U形管非滿流水力工況，推導(dǎo)出臨界積分流量、U形管的非滿段水頭到達(dá)時(shí)間、U形管水位上升、U形管溢流穩(wěn)定時(shí)間、關(guān)小末端閥門(mén)充水、提高管線進(jìn)水流量的計(jì)算公式，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)水頭到達(dá)時(shí)間對(duì)輸水管沿線進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)并進(jìn)行維修。把試通水過(guò)程分為灌水階段、充水階段和通水階段，用研究成果指導(dǎo)試通水過(guò)程，防止出現(xiàn)事故。根據(jù)有壓流水力過(guò)渡過(guò)程理論，對(duì)優(yōu)