刘阳（男） 刘阳（女） 文 中部城市引松供水工程输水线路包括输水总干线、长春干线、四平干线和辽源干线，工程属长距离跨流域城镇供水工程，干线全长 引松供水工程线路长、流量大、水力特征极为复杂，但可利用的总水头较小，且沿线可用于调节的调蓄工程较少，工程长距离输水的水动力学特征和水流传播与响应过程十分复杂。因此，有必要对调水工程沿线的输水能力和水力调配过程中可能存在的风险进行研究，深入分析该输水系统的水力学特性及控制方法，优化线路和控制工程的设计参数，保证干线工程具有足够的输水能力和调控能力，满足工程设计调水量和输水系统高效、稳定和安全运行的要求。 从工程总体来看，输水线路主要采用隧洞和PCCP管等形式的有压输水管路。压力输水管路可以有效地提高输水效率，满足适时和大流量输水的特点。但压力输水管道的水力特性比无压输水相对复杂，特别是在工程（泵站、阀门等）的开启和关闭以及流量调节情况下，管路中可能产生水击、管道负压、水体脱空、壅水溢流和水流振荡等多种不利情况，对于一些连接性的建筑物，如有压与无压衔接，溢流堰过水衔接以及不同管道之间的衔接等，衔接处的水流条件是设计和运行密切关注的问题。 鉴于本工程引水系统所具有的超长、有压的特殊性以及非恒定流水力现象的复杂性，为配合输水线路布置、分水枢纽布置、沿线调压井型式选择以及引水道压力分布与控制，针对引松供水工程泵站及全系统水力过渡过程进行数值计算，提出工程设计中影响运行的问题，找出调度运行的最佳模式。 我院与清华大学土木水利学院合作完成了中部城市引松供水工程水力过渡过程分析计算。 工作中研究内容包括： 提出工程设计中输水系统的水力学特性、控制方法，优化线路和控制工程的设计参数及影响运行的问题，找出调度运行的最佳模式。 ①通过不同情况全系统的恒定流计算，考虑各种局部水头损失影响、不同管材的沿程阻力系数及流量沿程变化等因素，确定稳态工况下沿线压力线（包括总水头线及测压管水头线），验证工程的设计输水能力。 ②对输水隧洞、管路糙率的敏感度进行全面数值模拟分析。设计中一般采用某一固定的糙率，但实际上其糙率值有一定的变化范围，而曼宁公式计算中的关键问题之一是正确确定其糙率系数n。 ③验证采用阀门、闸门和保水堰等设备进行保水的可行性。针对主干线上压力输水管道的保水性能、保水建筑物和衔接建筑物的水力动态特性进行数值模拟，对工程的保水和衔接提出相应的改进建议。 ④计算现有工程设计布置方案，确定最不利工况，以及水泵机组的最大正向、反向飞逸转速，管道最大、最小水压的沿程分布，以发现工程设计中影响运行安全可靠性的关键问题，如是否会发生液体汽化或者液柱分离现象，并提出解决问题的工程措施和运行调节方法，如采用空气阀、单向调压室、溢流井及选择蝶阀的关闭、启动规律。 ⑤优化调压设施的设计参数，比较选择合理的调压方法，包括比较采用空气阀、单向调压室、溢流井的水力过渡过程特性及经济、可靠性。 ⑥确定全系统各泵站的正常、事故联合调节的运行程序，避免泵站前调压室被抽空或者超设计情况溢流弃水。 研究过程分为两个阶段，第一阶段，2009年6月完成的可行性研究报告。第二阶段，为第一阶段成果上报后，审查单位提出修改意见，设计单位对干线工程进行优化调整，主要是：各分水口流量的调整、长春干线缩短下游段利用河道输水、辽源干线出口由杨木水库缩短至金满水库、辽源干线由二级泵站提水调整至一级提水。 a)第一阶段主要结论 1）关于管线布置和布阀方案 ①根据对各泵站全管道系统进行多种工况过渡过程的计算结果确定了布阀方案。 ②根据稳态计算结果，各管道系统扬程和过流能力基本达到要求。 2)阀门关闭规律优化 各个泵站的关闭或开启条件均在相应的阀门关闭规律或开启规律下进行过渡过程仿真计算得到，并非任意的关闭或开启规律都可满足安全要求，在实际运行中须进行优化。 b)第二阶段主要结论 1)通过恒定流计算结果表明：管道系统扬程和过流能力基本满足设计要求，且有5%的余幅；总水头损失包括沿程损失及局部损失满足自流供水正常要求。因石头口门分水口及长春干线分水流量增加，冯家岭水位略有提高。 2)四平与辽源两泵站突然断电或分别断电情况下，对冯家岭水位波动影响在允许范围以内。总干线最大内水压力发生在长春出口关闭、四平与辽源泵站满负荷突然关机的情况下，隧洞段最大内水压力不大于0.5MPa（发生在双阳段洞管交接带的隧洞处）；管线最大内水压力发生在饮马河倒虹吸处，不大于0.8 MPa。长春干线、四平干线、辽源干线的管道沿程压力最大值均不超过设计标准，总干线沿程没有出现负压情况，对于四平沿线在紧接泵站后部的管线出现少量负压，大小在 3)各干线管道空气阀布置略有调整，但总量不变。 4)调压井水位波动情况：冯家岭调压井直径 5)辽源由原来的两级泵站调整为一级泵站，计算结果表明对输水系统的影响不大，可以满足工程要求。 (责任编辑：Admin) |
