城市排水管网水力学模型新方法及泵站节能技术研究

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1、杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文储虢句切同期：加f卜1月哆同指删撇：彦建中嗍扣年旧多同学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读

2、学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名：指导教师签名：佰勿夕童＼中日期：聊／年／月／乡同同期：G弘I·年f月，乡同—‘‘。-·-l技大学硕士学位论文城市排水管网水力学模型新方法及泵站节能技术研究研究生：何杨指导教师：王建中教授鲁仁全教授

3、Candidate：HeYangSupervisor：Prof．WangJianzhongProf．LuRenquanJanuary，2011CS杭州电子科技大学硕士学位论文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

4、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MIK

5、EURBAN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

6、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。关键词：圣维南方程组，传递函数，树状模型，污水溢出，泵站节能Last，analyzethepumpoperationstatustoachievefurtherenergysaving．Analysethreekindssub—conditionofpumpoperatingpoint，grasps

7、howtoregulatewaterflowSOthatpump堍stationruninhigh—performanceal'ea．Analyzethegeneralprinciplesofthepumpenergy-savingthroughregulatingtherotationalspeedofpumps．Andanalyzethreemethodsfordeterminingtherotationalspeed．Last，determinethemostsuperiorrotatio

8、nalspeedofpumpswithanexample．Keywords：Saint-venantequations，Transferfunction，Treemodel，Sewageoverflow,Pumpenergy杭州电子科技大学硕士学目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．ABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1．1研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1．1．1城市排水概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯