密云水库调蓄工程非恒定流问题研究

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1、密云水库调蓄工程非恒定流问题研究（申请清华大学工程硕士专业学位论文）培养单位：水利水电工程系工程领域：水利工程申请人：史文彪指导教师：茅泽育教授联合指导教师：王雷教高二〇一五年十月ResearchontheUnsteadyFlowPhenomenonofMiyunstoragereservoirprojectThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineer

2、ingbyShiWenbiao（HydraulicEngineering）ThesisSupervisor:ProfessorMaoZeyuAssociateSupervisor:ProfessorWangLeiOctober,2015摘要摘要南水北调中线干线工程起点为汉江丹江口水库，经豫冀两省，于西黑山分两路，分别向北京和天津供水，工程起点至北京段终点总长度为1277km。根据规划密云水库将作为南水北调中线工程北京段的调蓄水库，从团城湖取水，利用京密引水渠和新建管线，经9级泵站加压，输水至密云水库。密云水库调蓄工程线路总长103

3、km，总扬程149.3m，其中团城湖~怀柔水库段最大调水流量20m3/s，怀柔水库~密云水库段最大调水流量10m3/s。密云水库调蓄工程是实现南水北调客水与北京市本地水源联合调度的重要措施，可大大提高首都北京的供水保证率。长距离调水工程具有流量大，距离长，控制与调度复杂等特点。过去调水工程大多以恒定流理论为依据进行工程设计。事实证明，调水工程在非恒定流条件下流量、水位或水压等参数常常超出恒定流状态下很多，在工程运行过程中可能出现水击、水柱分离、壅水溢流等多种不利情况，严重时还将影响工程安全。因此，对输水系统的非恒定流问题的研究是极

4、具实际意义的重要课题。本文采用HEC-RAS和MIKEURBAN2011计算软件，根据非恒定流的基本理论，结合工程实际布置，针对密云水库调蓄工程团城湖至怀柔水库段明渠和溪翁庄泵站至密云水库段管道的实际情况，建立了计算模型，进行了数值计算分析，研究了非恒定流现象，提出了合理化的解决方案。通过对京密引水渠过流能力及安全运行研究，提出了不同运行工况条件下渠道最高水位和最低水位。计算结果表明，在现有泵站布置和渠道条件下，将原京密引水渠局部加高，可满足各种工况下通过京密引水渠从团城湖至怀柔水库的反向输水要求。论文提出了各级泵站的启动顺序和时

5、间要求，对工程建成后的调试运行提出了指导性意见。通过溪翁庄泵站至密云水库段管道水击防护研究，提出了管道空气阀优化布置方案；提出了水泵机组阀门开启和关闭时间要求；根据计算结果提出了转轮进出口的最大、最小压力和管线沿程最大、最小压力分布，得到了机组最大倒转速和最大倒流量，为进一步优化设计和改进调度运行方案提供了指导性意见。关键词：密云水库调蓄工程；非恒定流；水击IAbstractAbstractThemiddleRouteProjectforSouth-to-NorthWaterTransferwilldivertwaterfromD

6、anjiangkouReservoirontheHaijiang,atributaryofChangjiangRiver,toTuanchenghulake,BeijingCitythroughCanalshavebeenbuiltthroughHenanandHebeiProvincewhichthetotallengthis1277km.AccordingtotheoverallplanningofBeijing,MiyunreservoirwhichliesatMiyuncounty,northeastBeijingwill

7、beastoragereservoir，andwaterfromDanjiangkoushouldbedivertedtoMiyunreservoirthroughJingMicannalwhichwasbuilthalfacenturyago,and22.6kmpipelineandninepumpstationsnewlyconstructed.Inthepastmostofwaterdiversionprojectsweredesignedonthebasisofconstantflowtheory.Infact,dueto

8、unsteadyflowmostofthewaterparametersisoftenbeyondthescopeofconstantflow.Therefore,theresearchontheunsteadyflowofthewaterdeli