山西中部引黄取水工程水力特性分析研究

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1、山西中部引黄取水工程水力特性分析研究第一章绪论1.1研究的目的和意义我国目前正处于促发展，调结构，夯实基础设施建设，努力实现全面建成小康社会的关键时期和转折时刻，在2015年2月1日发布的2015年中央一号文件《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》（以下简称《意见》）中，对水利工程建设作出了新的部署和要求。《意见》中，明确提出：创新投融资机制，加大资金投入，集中力量加快建设一批重大引调水工程、重点水源工程、江河湖泊治理骨干工程，节水供水重大水利工程建设的征地补偿、耕地占补平衡实行与铁路等国家重大基础设施项目同等政策，提出加快大中型灌区续

2、建配套与节水改造，加快推进现代灌区建设，加强小型农田水利基础设施建设。国家在战略层面对水利基础工程建设提出要求，结合我国现状，人民生活水平的提高，对水资源的需求日益增多，我国水资源分布不均，且总量贫乏，并且污染现象严重，所以，水资源邻近取水已经无法满足人们的生活生产要求，这在很大程度上，对人民生活水平的提高和经济的发展都是很大程度上的制约，因此，长距离，高扬程，跨流域的调水工程相继兴建。世界范围内，我们也可以找到很多实际的例子。美国西部是缺水的地方，为此，美国也修建了十几项调水工程，其中加州北水南调工程，主干线长1060km，1990年达到设计输水能

3、力，为加州经济起着重要的作用；以色列北水南调工程，主要输水管线大约300多km，其直径范围为2.2到2.8m[1]，每年供水14亿m3，此工程的兴建活跃了南部的经济，并且使荒漠化得到改善，拓展了生存空间；除此之外，澳大利亚著名的雪山工程，俄罗斯莫斯科运河工程，埃及溪水东调工程等[2]。.1.2国内外研究现状国内研究机构对水泵的研究，以及泵生产厂家对泵的性能实验情况，都不能满足目前对水泵数据的需求范围。目前对水泵的主要研究还停留在对其流量、转速、扬程、效率和汽蚀余量等常规性能参数[8]。这些数据都与水泵的特性曲线相关，在泵站过渡过程计算中，需要水泵的全

4、特性曲线数据。然而，实际测量的难度使得全特性曲线数据严重缺乏，在实际应用中，经常使用与水泵的比转速数据相近的水泵全特性曲线，这样，在数据整理阶段就给工程的计算带来了不应存在的误差。实际中由于工程地质条件和地形条件的不同，供水工程常常采用有压管道、隧洞明渠或管道与隧洞渠道相结合等输水形式。论文中对无压隧洞，明渠的非恒定流计算，是解决实际水工建筑物中水利参数的重要理论。计算机电算方便快捷，节省了大量的时间，过渡过程非恒定流的计算也经历了手算分析到电脑模拟分析的转变。在原西北农学院、原陕西机械学院、陕西省水利水电设计院和沈阳水泵厂等多家单位进行技术实验合作

5、，依据模型和水泵参数的换算，绘制出KD2-110*2型离心泵的全特性曲线，经计算，该水泵所用比转速为NS=110，并且该水泵已经运行在黄河沿岸某座扬程高流量大的水泵站中。日本科研学者星光浩在他所撰写的《水锤》一书中，为我们提供了比转速为77.5（有的说法为80）的离心泵全特性曲线和比转速为110的水泵全特性数据[9]。柏马金是美国水锤研究领域的专家，在其论文《巨型抽水系统的水锤压力波》中，为我们提供了比转速为140~150的离心泵的全特性数据[10]，等等很多的研究人员都在对水力机械的全特性数据进行着实验和研究，由于国籍不同，很多参数的设置，以及单位

6、的选取都存在着差异，因此，很多外国研究人员提供的实测数据很难为我们直接使用，所以，在本论文中，采用国内水泵生产厂家和科研机构实验的数据进行分析，目前收集到的数据有比转速为77、90、110和260的离心泵的全特性资料。第二章供水工程中泵站系统水力计算分析2.1泵站稳态运行工况供水工程的稳态计算作为过渡过程的前期计算，为过渡过程提供相应的参数准备，在稳态计算中，分析不同台数运行时，水泵的工作点数据，效率大小，分析确定水泵机组是否在高效区运行，电机的负荷时候在安全范围，并通过实际中水位的不同变化，确定供水工程最优的运行方式。稳态计算是对泵站设计的校核，也

7、是合理安排调度的研究方法。稳态计算中，确定水泵机组的工作点范围，工作点处的各种水力要素等是计算的主要内容[26]。分析供水泵站中以不同的水泵组合运行和进出水池水位变化的条件下，水泵的工作点以及泵站系统的运行工况，以校核泵运行的稳定区域，泵站的流量、扬程和效率等，尽量使水泵保持在高效区运行，以实现节能降耗[27][28]。泵基本特性曲线包括Q～H曲线、Q～η曲线、Q～N曲线和Q～NPSH曲线等，是水泵全特性曲线的一部分，是水泵正常工作情况下流量和扬程的对应关系，对泵站系统稳态运行的模拟计算，得到所选水泵的全特性曲线数据，是准确计算水泵正常工作下

8、工作点的前提条件。因此研究水泵全特性曲线数据对泵站系统稳态运行有着重要意义。..2.2泵站过渡过程计算分析泵