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《杭州电子科技大学》 2011年
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城市排水管网水力学模型新方法及泵站节能技术研究

何杨  
【摘要】:城市排水管网系统是重要的城市基础设施,也是城市水污染防治和城市排渍防涝的骨干工程,对消除和减少城市道路积水、合流制管道溢流等内涝灾害发挥着重要的安全保障作用。建立城市排水管网系统模型的目的是模拟或预测系统中各部分的水流状况,以便对排水系统进行管理和控制。 传统的管网汇流模型建模方法比较繁琐,耗时而且误差较大。本文提出了一个新的建模方法,在圣维南方程组的基础上获得传递函数模型。该模型以排水管网系统中的污水流量为条件,得出排水管道的水位高度变化曲线。通过阀门、泵站等控制设施对污水流量进行调节,进而使管道中的水位高度得到控制。这样就能充分发挥管道的污水承载能力,减小污水溢出。另外,由于排水泵站在实际应用中耗能极大,所以对泵站节能技术的研究具有很重要的实际意义。本文以泵站节能降耗的目标,通过调节水流和调速的方法实现节能,使排水泵站能长时间处于良性运行状态。 首先,通过圣维南方程组线性化推导出传递函数的水力学模型。掌握MIKE URBAN软件仿真的基本步骤,软件仿真作为传递函数模型的比较对照。运用传递函数模型对两个节点的一段管道模型进行分析,确定输入流量和管道长度如何影响管道水位。 其次,结合与道路网的相似性和图论的相关知识。通过对排水管网系统特性的分析,证明树状结构的模型适用于排水管网系统模型。在此基础上,建立四个节点三段管道的最简单的树状排水管网模型,利用传递函数对管网模型进行计算水深,分析了节点流量和阀门模型。 最后,为实现泵站节能,对其运行状态进行分析。首先对水泵工况点三种情况下的工况分析,说明水泵整个运行过程中是怎样改变流量和扬程的,怎样调节水流使泵站运行在高效区。然后分析水泵调速节能的基本原理,说明了运行效率与扬程,流量即水泵转速关系。以及确定水泵转速的三种方法,结合实例确定水泵运行效率最高时的最优转速。
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU992.0

【参考文献】
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