（水利工程专业论文）东深供水工程水力过渡过程计算与测试研究.pdf

摘要 摘要 本文结合东深供水工程，开展了水力过渡过程的计算和原型测试研究，提 出了工程调度运行的最佳模式；初步明确监测点设置的位置、数量等技术条件； 并对重大主辅机及沿途闸、阀门提出了运用技术要求，给出了重要的调节控制点 模型。主要研究内容如下： ( 1 ) 通过全系统稳定工况计算和原型测试，由水面曲线验证了池岸渠顶、 洞顶( 包括箱涵) 等高程的合理性。同时对泵站、水库及泵站间连接管、渠、洞 的稳态及非稳态的流量进行了流量平衡计算，分析了系统流量平衡的调节能力， 并模拟站、库、管、渠和洞联合水力过渡过程，给出了临界点的各项参数变化值。 ( 2 ) 根据稳态水力过渡过程计算，对各段连接管、渠、洞中的闸门的功能 进行了分析，提出了闸门正常工况下的控制要求。通过分析全系统的稳态及非稳 态过渡过程，提出了节能优化调度的初步框架建议，给出了进行全系统调度必要 的监测点设置位置。 ( 3 ) 模拟计算了各种工况下单个泵站或多个泵站在泵站部分泵组以及全部 泵组断电事故停泵时，泵站及系统的水力过渡过程。分析计算了在最不利事故工 况下梯级泵站间的相互影响，提出了各泵站、泵站间连接管、渠、洞的水位、压 力等各项参数的变化值，特别是弃水量及弃水时间等参数。 ( 4 ) 分析了全系统在水力过渡过程中可能出现的意外情况，研究并提出了 避险对策：同时还探讨了沿线各阀门、闸门发生异常时可能引起的问题，提出了 避险对策。 关键词：东深供水工程、水力过渡过程、数值模拟、原型测试 a b s t t a c t a b s t r a c t n u m e r i c a la n a l y s i sa n do n - s i t et e s t i n ga r ec o n d u c t e df o rt h ew a t e rt r m s i f i o np r o c e s so f d o n g s h e nw a t e rs u p p l ys y s t e m t h eb e s to p e r a t i n gm o d ei sa d d r e s s e d t e c h n i c a lc o n d i t i o n s s u c ha st h en u m b e ra n dl o c a t i o n so f m o n i t o r i n gs o o t i sa r ea l s op r o p o s e d f o rc r u c i a lp r i m a r y a n d s e c o n d a r y g a t e s a n d v a l v e s ，t e c h n i c a t m q u i r e m e i i t s f o r t h e i r o p e r a t i o n a r e i n t r o d u c e d f i n a l l y , a n 衲p o r t a mc o n t r o lp o i n t m o d e li s p r o p o s e d ( 1 ) n 砌l 曲n u m e r i c a la n a l y s i so ft h es t e a d yo r , 幽a gc o n d i t i o na n do n - s i t et e s t i n g , w a t e rs u r f a c ec l l r v ei su s e dt ov e r i f yt h ea c t u a lh e j g l i c s r a t i o n a l i t yo ft l 硷t o po fc h a n n e l sa n d t t m n e l s f l o we q u i l i b r i u mc a l c u l a t i o ni sa l s op = f o r m e d 衙m e s t e a d ya n du n s t e a d yf l o wi nt h e s y s t e ma tp u m ps t a t i o n s ，r e s e r v o i r sa sw e l la st h ep i p e s , t u n n e l sa n dc h a n n e l sc o n a e c f i n gt h e m t h es y s t e m sc a p a b i l i t yt oa d j u s tf l o we q u i l i b r i u mi sa l s oe v a l u a t e d b ys i m u l a t i n gt h ef l o w t r a n s i t i o np r o c e s si nt h es y s t e m , c r i t i c a lp o i n t sa l o n gw i t ht h ep a r a m e t e r su n d e rc r i t i c a lc o n d i t i o n a 托d i s c o v e r e d 0 ，取 而，：卣纠型，按沿水流方向断面突然缩小处理，六：0 5 ( 1 一争：若v l o ，取 1 6 第二章水力过渡过程恒定流计算 h j = 彘掣塑，按沿水流方向断面突然扩大处理，磊：( 4 a ：一1 ) ：。 当一l t 0 ，取 ，：岛掣型，按沿水流方向断面突然扩大处理， 上g 岛：( 彳：a 。一1 ) ：；若v 1 o ，取矗，：卣掣型，按沿水流方向断面突然缩小处理， z g 茧一o - s ( 1 一争。 当已知断面1 的值z l 、v l 时，先假定一个z 2 来计算断面2 的各水力要素，并由式 ( 2 1 ) 重新计算z 2 ，当计算出的z 2 值与前面取定的2 2 值之差在允许的误差范围内时， 即可确定z 2 ，否则，重新计算各水力要素，再由式( 2 1 ) 重新计算z 2 。 由恒定流计算给出计算初始状态可以节省大量的计算时间。同时，由恒定流的计 算结果也可以检验非恒定流计算结果。当最终的边界条件恒定时，由非恒定流计算的 最终结果应与恒定流计算的结果趋于一致。 当水流由断面1 与断面2 底高程相差较大，以致水流由断面l 流向断面2 为自由 跌水时，近似取断面1 处的水深为临界水深，使得到在断面1 处满足临界水深条件： 堡：生 f 2 2 1 g b z 式中： a l 断面1 的过水面积( m 2 ) ：b l 断面1 的水面宽度( m ) ：旺一断面1 的动能校正系数；q 一断面1 的流量f m 3 i s ) 。 对于非矩形断面，采用迭代计算求得断面l 处的水深或水位使得式( 2 2 ) 成立。 ( 2 ) 水泵水道系统中的恒定流 对于梯级泵站，当按进水池水位控制水泵运行决策时，给定恒定流流量，根据某 级站进水池水位可以按恒定流推算出前一级站的出水池水位；反过来，前一级站的恒 定流流量，即前一级站水泵的工作点流量也决定于前级站的出水池水位与进水池水位 之差( 泵站净扬程) 。因此，在此情况下必须采用迭代法求前级站水泵总流量与其出水 池水位。计算过程如图2 1 所示。 ( 3 ) 全调节水泵的工作点计算方法 全调节水泵在运行时可以改变叶片角度，从而改变水泵的运行性能。如图2 2 ， 不同的叶片角下有不同的性能曲线，在泵站净扬程甄，和管道阻力参数s 一定的情况 下，水泵按不同的叶片角度运行时其对应的工作点是不同的。 第二章水力过渡过程恒定流计算 图2 1 恒定流计算流程 、 、孓 、翼r 、 、弋 、 、k 、c l i - ， 口7 - k、 。 、 s， 釜、 i 一n 、s蠡 r迫 卜 、 心 、 一、 、 、 ) 盎j 一 j i “ 、 、 n 、f弋 、 、 、 、 、 厂、 、 、，冀 、j t、 ，、 、矗 i、i 卜、 、 r 、 t ii 、一弋 、 、 一一 lk 一 ，舔 一一一 忒 、 、 、 、 吣 卜 、吣 、 、 吣p曜、 r 一 、 孓 甚b 、 、 一l j t 卜 1 k 1 a “ 、 靠 图2 2轴流泵运 丁工作点 如果已知水泵的k 个叶片角度下的k 条性能曲线，设对第k 叶片角度的水泵性能 曲线拟合后有： l h 女= h k ( 级) 口口 帆= 以( 级) ( 2 3 ) i r 砷= 叩砷( g ) 已知水泵的性能曲线方程后，将其中的蝴与装置需要扬程曲线方程日= h 。, + s q 2 一起构成非线性的联立方程组，采用数值法求解，其解即为第k 叶片角度下 第二章水力过渡过程恒定流计算 水泵工作点的流量么和扬程凰。求解非线性联立方程组可采用迭代法，常用的是牛 顿迭代法。 水泵在第k 叶片角度下的9 棚；性能曲线方程可以用一元多项式来表示，即： h a = + 日i q l + 口2 q ；+ 吗q + d g ( 2 4 ) 式中n 表示多项式拟合的最高方次。求该叶片角度下的水泵工作点时，可以得到如 下的一元非线性方程： f ( g ) = 碥+ 口：绕+ a 2 鳞+ 口3 露+ 鳊= 0 ( 2 5 ) 其中， 跏。- - n s t ( 2 6 ) 【a ；_ a l s 式( 2 5 ) 的牛顿迭代法求解格式如下： 锄l 器 ( 2 7 ) 在此，剑哪表示第m 次迭代时的q k 的值，q ”o 表示第厅什1 次迭代时的o k 的值， f 7 ( 绕) 表示函数f ( q ) 对绕导数函数。 2 2 单泵运行时的恒定流 2 2 1 计算条件 单泵运行时恒定流工况的计算条件如表2 1 所示据此计算各泵站的水泵流量、出 水池水位、水面线等参数。 表2 1 单泵运行计算条件 泵站名 进水池水位( m )转速( r m i n ) 叶片角度 分水流量“一s ) 太园1 0 02 1 3 2 0 0 0 莲湖 3 5 0 2 5 0 2 0 q 日- q 旗岭9 5 02 5 0 + 2 0 q j , l n - q “ 金湖2 0 0 02 5 0 + 2 0 q 基峙- q 盘* ( 1 ) 各站进出水流道的水力损失 四座泵站均取出水管路等效管径d = 2 6 m 。 太园泵站( 出水管长度l = 3 3 2 m ) 局部阻力系数：水泵进口f l = 0 2 5 ，出口弯管f 2 = 0 2 ，驼峰段f3 = o 2 9 ，流道出 1 2 1f 4 = 1 0 。 水力损失： = h + h e = 0 0 5 7 8 7 器+ 0 1 4 3 9 2 伊2 = 0 0 0 3 5 q 2 莲湖泵站( 出水管长度l = 5 0 4 m ) 局部阻力系数及进出水流道阻力损失计算公式与太园泵站相同。 1 9 第二章水力过渡过程恒定流计算 旗岭泵站( 出水管长度l = 5 4 5 m ) 局部阻力系数：水泵进口fl = 0 2 5 ，出口弯管f 2 = o 2 9 、f 3 = 0 0 6 ，出水管出口 , 5 4 = 1 0 ，蝶阀处f 5 = o 1 2 。 水力损失： = _ + = n 0 9 4 9 9 等+ 0 1 4 2 2 6 可2 = 0 0 0 3 7 q 2 金湖泵站( 出水管长度l = 5 6 1 m ) 局部阻力系数及进出水流道阻力损失计算公式与旗岭泵站相同。 ( 2 ) 水泵性能曲线 水泵的性能曲线方程如表2 2 所示。 泵站名叶片角度 q 灯性能曲线( 适用范围) 单位：川m ) q ( m 3 i s ) 太园一2 0 h = - 0 0 7 q 2 + 1 8 5 8 7 q - 1 6 9 5 1 ( 1 5 o q 2 4 o ) 莲湖2 0 = 4 ) 0 1 0 4 q 3 + 0 3 2 4 4 q 2 - 4 2 9 0 3 q + 3 8 8 3 6 ( 1 0 o q 1 9 5 ) 旗岭 + 2 0 胙一0 0 1 3 3 矿+ o 4 7 7 4 q 2 6 4 9 1 4 q + 6 4 1 4 3 ( 1 0 5 q 2 1 o ) 金湖 + 2 。 辟= 0 0 1 3 3 q 3 + o 4 7 7 4 q 2 - 6 4 9 1 4 q + 6 4 1 4 3 ( 1 0 5 q 2 1 o ) ( 3 ) 水道糙率 水道糙率取值如下：隧洞n = 0 0 1 4 ，渡槽n = 0 0 1 4 ，有压箱涵n = 0 0 1 5 ，混凝土 ( 渠) 删0 1 5 ，浆砌石( 池) n = 0 0 1 5 。 2 2 2 太园泵站单泵运行时的恒定流 ( 1 ) 水道恒定流计算 当太园泵站单泵运行时，取水道内的流量为单泵设计流量，下游取莲湖泵站进水 池水位( 3 5 0 m ) 。太园泵站的进水池水位为一1 0 m 。不考虑太园泵站单泵运行的工作 点随出水池水位的变化，即单泵工作流量为设计流量2 0 o m s s ，则太园泵站输水道恒 定流水面线如图2 3 所示。部分计算结果如下：太园泵站出水池水位为4 9 7 9 m ； 太园泵站水泵运行净扬程为5 9 7 9 m ；水泵运行叶片角度为2 。；单泵工作点流量为 2 0 0 9 m 3 s ：水泵工作点扬程为7 3 9 2 m 。 ( 2 ) 太园泵站站渠联合运行时恒定流计算 考虑在进水池水位一定的条件下太园泵站单泵运行工作点随其出水池水位变化， 迭代计算所得的恒定流结果如下：太园泵站出水池水位为4 9 8 2 m ；水泵运行净扬程 为5 9 8 2 m ：水泵运行叶片角度为一2 。：水泵工作点流量为2 0 0 8 9 m 3 s ；水泵工作点扬 程为7 3 9 4 m 。 2 2 3 莲湖泵站单泵运行时的恒定流 ( 1 ) 水道恒定流计算 第二章水力过渡过程恒定流计算 当莲湖泵站单泵运行时，莲湖泵站进水池水位为3 5 m ，取水道内的流量为 1 6 6 7 m 3 s ，下游旗岭泵站进水池水位为9 5 m 。不考虑莲湖泵站单泵运行的工作点随 其出水池水位的变化，恒定流水面线如图2 4 所示。部分参数计算结果为：莲湖泵站 出水池水位为1 1 4 1 6 m ；水泵运行净扬程7 9 1 6 m ：水泵运行叶片角度2 。；单泵工作 点流量为1 6 8 1 9 m s s ；单泵工作点扬程为8 9 6 3 m 。 ( 2 ) 莲湖泵站站渠联合运行时的恒定流计算 考虑在进水池水位一定的条件下莲湖泵站单泵运行工作点随出水池水位变化，恒 定流计算结果的部分参数为：莲湖泵站出水池水位为1 1 4 2 4 m ；水泵运行净扬程为 7 9 2 4 m ；水泵运行叶片角度2 。；单泵工作点流量为1 6 8 1 5 m 3 s ；水泵工作点扬程为 8 9 7 l m 。 2 2 4 旗岭泵站单泵运行时的恒定流 ( 1 ) 水道恒定流计算 当旗岭泵站单泵运行时，取水道内的流量为单泵设计流量1 5 o m 3 s ，下游取金湖 泵站进水池水位( 2 0 o m ) ，旗岭泵站进水池水位为9 5 m 。不考虑旗岭泵站单泵运行 的工作点随出水池水位的变化，恒定流计算结果如图2 5 所示。部分参数计算结果如 下：旗岭泵站出水池水位为3 1 5 8 5 m ；水泵运行净扬程2 2 0 8 5 m ；水泵运行叶片角度 + 2 。；单泵工作点流量为1 8 4 5 4m 3 s ；单泵工作点扬程为2 3 3 4 5 m 。 上述结果与恒定流计算中所采用的单泵工作流量q t l 5 0 m 3 s 相差较大。 ( 2 ) 旗岭泵站站渠联合运行时的恒定流计算 考虑在进水池水位一定的条件下旗岭泵站单泵运行工作点随其出水池水位的变 化，可以得到如下恒定流的参数：旗岭泵站出水池水位为3 1 7 5 6 m ；水泵运行净扬程 2 2 2 5 6 m ；水泵运行叶片角度+ 2 。；单泵工作点流量1 8 3 8 8 m s s ；水泵工作点扬程 2 3 5 0 7 m 。 2 2 5 金湖泵站单泵运行时的恒定流 ( 1 ) 水道恒定流计算 当金湖泵站单泵运行时，取水道内的流量为单泵设计流量，下游取为水库水位 2 8 1 m ，金湖泵站进水池水位为2 0 o m 。不考虑金湖泵站单泵运行的工作点随出水池 水位的变化，设单泵设计流量恒为1 5 o m 3 s ，则计算所得的恒定流结果如图2 6 所示。 部分参数计算结果如下：下游水位2 8 1m _ 计算采用的流量q = 1 5 o m 3 s ；出水池水位 为4 2 2 4 7 m ；进水池水位为2 0 o m ；水泵运行净扬程2 2 2 4 7 m ；水泵运行叶片角度为 + 2 。；单泵工作点流量1 8 3 9 1 m s s ；水泵工作点扬程为2 3 4 9 9 m 。 恒定流计算中采用的流量( 户1 5 o m 3 s 与计算出的水泵工作点流量1 8 3 9 1 m 3 s 相 差较大。 第二章水力过渡过程恒定流计算 当流量较小时，在桩号j 2 + 2 6 8 附近存在较大的水位落差，形成了跌水。对此， 采用计算流量下该位置处的临界水深作为该处水深。 ( 2 ) 考虑金湖泵站运行影响的恒定流计算 考虑在进水池水位一定的条件下金湖泵站单泵运行工作点随其出水池水位变化， 进行迭代计算后所得的恒定流的部分参数如下：下游水位2 8 1 m ；金湖泵站出水池水 位为4 2 4 2 7 m ；金湖泵站进水池水位2 0 o m ；水泵运行净扬程2 2 4 2 7 m ；水泵运行叶 片角度+ 2 。：单泵工作点流量为1 8 3 2 1 m 3 s ；水泵工作点扬程为2 3 6 6 9 m 。 2 2 6 单泵运行时的流量关系 ( 1 ) 流量关系 根据单泵运行的结果，可以得到在控制进水池水位运行方式下各站之间的流量关 系，如表2 3 所示。 从上表可以看出，在莲湖泵站与旗岭泵站之间前级站流量小，后级站流量大，不 仅不能满足莲湖泵站分水流量的要求，而且会导致莲湖泵站出水道断流，因此宜调整 运行方式。 ( 2 ) 流量关系调整 首先计算出各站所有可行的单泵运行时的工作点，如表2 4 所示，然后，在这些 工作点中选取适宜的工作点以满足单泵运行时的流量平衡，建议的单泵运行方案如表 2 5 所示。 图2 7 东深供水工程在最小运行方式下恒定流计算结果示意图 第二章水力过渡过程恒定流计算 表2 3 单泵运行时的流量关系 进水池叶片单泵工作点总流量分水流量 泵站名 水位( m )角度 扬程( m ) 流量( m 3 s ) ( m s )( m ，s ) 太园1 o o 一2 0 7 4 5 82 0 0 2 22 0 0 2 2o 0 莲湖3 5 0_ 2 08 9 7 1 1 6 8 1 51 6 8 1 53 2 0 7 旗岭9 5 + 2 0 2 3 5 0 71 8 - 3 8 81 8 3 8 81 5 7 3 金湖2 0 0+ 2 02 3 6 6 91 8 - 3 2 l1 8 3 2 10 0 6 7 表2 4 各站可行的单泵运行参数 进水池转速叶片出水池 单泵工作点 总流量 泵站名工况号 流量 水位( m )( r m i n ) 角度 水位( m )扬程( m )( m j ，s ) ( m 3 s ) l 4 0 4 9 4 17 1 8 61 8 ，8 5 91 8 8 5 9 2 2 0 4 9 8 27 3 9 42 0 0 8 92 0 0 8 9 2 1 330 05 0 2 17 6 0 82 1 2 9 2 2 1 2 9 2 4 + 2 0 5 0 7 27 9 0 6 2 2 8 8 92 2 8 8 9 5 + 4 0 5 1 0 98 1 3 72 4 0 7 02 4 0 7 0 太园 1 0 0 6 一d o 4 8 1 16 6 0 31 5 0 4 21 5 0 4 2 72 0 4 8 1 36 6 1 31 5 1 1 21 5 1 1 2 1 8 68 0 04 8 7 7 6 8 8 4 1 6 9 6 11 6 9 6 1 9 + 2 0 4 9 2 17 0 8 51 8 2 4 21 8 2 4 2 1 0 + 4 0 4 9 5 17 2 3 31 9 1 4 01 9 1 4 0 l2 0 1 1 4 2 48 9 7 11 6 8 1 51 6 8 1 5 2 0 01 1 5 0 6 9 2 4 9 1 8 3 2 5 1 8 3 2 5 莲湖 3 5 02 5 0 3 + 2 0 1 1 5 9 29 5 6 21 9 9 3 71 9 9 3 7 4 + 4 0 1 1 6 6 7 9 8 6 62 1 4 2 92 1 4 2 9 l d o 3 1 5 1 62 2 7 i l1 3 7 0 11 3 7 0 1 2 2 0 3 1 5 9 4 2 2 9 4 7 1 5 1 7 91 5 1 7 9 3 0 3 5 0 3 1 6 6 42 3 1 7 61 6 5 3 81 6 5 3 8 旗岭 9 52 5 0 4 0 。 3 1 6 7 92 3 2 2 81 6 8 3 31 6 8 3 3 5 + 2 0 3 1 7 5 62 3 5 0 71 8 3 8 81 8 3 8 8 6 + 4 。 3 1 7 7 72 3 5 8 61 8 8 1 11 8 8 1 1 1 4 0 4 2 1 6 92 2 8 5 71 3 6 3 71 3 6 3 7 2 2 0 4 2 2 5 42 3 0 9 91 5 1 1 31 5 1 1 3 2 5 0 30 3 5 。4 2 3 2 92 3 3 3 31 6 4 7 21 6 4 7 2 金湖2 0 0 40 04 2 3 4 52 3 3 8 51 6 7 6 81 6 7 6 8 5 十2 0 4 2 4 2 72 3 6 6 91 8 3 2 1 1 8 3 2 1 6 + 4 0 4 2 4 4 92 3 7 4 91 8 7 4 61 8 7 4 6 表2 5调整后单泵运行时的流量关系 进水池转速叶片出水池 单泵工作点 总流量分水流 泵站名 流量 ( m 3 s )水位( m )( r m i n ) 角度 水位( m )扬程( m ) ( m 3 s ) 量( m 3 s ) 太园一1 0 02 1 3 ，2 0 5 0 5 57 4 5 52 0 0 2 22 0 0 2 20 o 莲湖3 5 0 2 5 0 + 2 0 1 1 5 9 29 5 6 21 9 9 3 71 9 9 3 70 0 8 5 旗岭9 5 2 5 0+ 2 03 1 7 5 62 3 5 0 71 8 3 8 81 8 3 8 81 5 4 9 金湖2 0 02 5 0 + 2 04 2 4 2 7 2 3 6 6 9 1 8 3 2 11 8 3 2 l0 0 6 7 第二章水力过渡过程恒定流计算 上述计算结果可用如图2 7 所示的系统概化图表示。 ； ： 。 ； ： ； ； i； ； ； ： ： 。 3-oo。eje。 。目j e n 蝌旧*捌*丑林鲁靶蜊棚鳝#秘嗽哥哲聪藉蝴 _ n 砸 f ： l ， ： | 一 ； 、 jj l 、 | ft l f 璐阻*磐*丑林苗壮心删堰盎秘醛珥酱醛鼬* n 匝 i i f f 誊 h g ： 羞 * i 气 厂 i ， 蜒阻*舞*茁掠茁壮心棚堞本螂聪廿格瞒毳趟 心n 匝 | 置 。| # 、 厂、j 77 7 l 、 、 ， 薯 7 j | t * 广、i | 刍 ! ff 一一。 。 r | | | 繇匾*捌*丑球蕾靶心删壤盘搿聪廿菩聪毒_摧 乌门匦 -!i；：!do “ d _d _ d目g_ 目i 5 e _ l 士 j l f 、 j r， ， | | 乡 ，电。 l ， 歹 ， | | t f， l | l l jf 第二章水力过渡过程恒定流计算 2 3 设计流量运行时的恒定流 2 3 1 计算条件 设计流量运行的恒定流工况计算条件如表2 6 所示，计算主要提供各泵站的水泵 流量、出水池水位、水面线等参数。其中：各站进出流道水力损失同单泵运行；水泵 性能曲线见第二章基本资料；水道糙率同单泵运行。 表2 6 设计流量运行时的计算条件 进水池水位 分水流量 泵站名运行泵组台数 转速( r m i n ) 叶片角度 ( m ) 进水池分水( m 3 ，s ) 太园50 2 02 1 3 0 0 0 0 莲湖64 5 02 5 0 0 0 q 目一q4 * 旗岭61 0 5 02 5 0+ 2 0 q # m q 旗峙 金湖 62 1 0 02 5 0十2 0 q - * 一q 叠 2 3 2 太园泵站按设计流量运行时的恒定流 当太园泵站按设计流量运行时，取水道内的流量为设计流量，下游取莲湖泵站进 水池水位为4 5 0 m ，太园泵站进水池水位为一0 2 m 。按设计流量1 0 0 m 3 s 运行时的恒定 流计算结果如图2 8 所示。当考虑太园泵站出水池水位变化对运行流量的影响时，计 算结果如下：莲湖泵站进水池水位4 5 0 m ；太园泵站出水池水位为7 2 6 9 m ；太园泵站 进水池水位0 2 0 m ；太园泵站水泵运行净扬程7 4 6 9 m ；太园泵站水泵运行叶片角度 为0 。；太园泵站单泵工作点流量为1 9 6 9 l m 3 s ；太园泵站水泵工作点扬程为8 8 2 7 m ； 太园泵站总流量为9 8 4 5 6 m 3 s 。 从结果看出太园泵站的总流量q n - - 9 8 4 6 m 3 s ，略小于太园泵站设计总流量 1 0 0 o m 3 s ，可适当进行叶片角度调整。经调试，太园泵站在转速2 1 3 r m i n 下，2 台泵 以0 。叶片角度运行，3 台泵以+ 2 。叶片角度运行，可得如下计算结果：太园泵站出 水池水位为7 5 1 3 m ；水泵运行净扬程7 7 1 3 m ；叶片角度0 。运行的水泵，工作点流 量为1 9 3 8 9 m 3 s ，扬程为9 0 2 9 m ；叶片角度+ 2 。运行的水泵，工作点流量为2 0 9 6 2 m 3 s ， 扬程为9 2 5 1 m ；太园泵站总流量为1 0 1 6 6 5 m j s 。 2 3 3 莲湖泵站按设计流量运行时的恒定流 当莲湖泵站按设计流量1 0 0 m 3 s 运行时，下游旗岭泵站进水池水位为l o 5 m ，莲 湖泵站进水池水位为4 5 m 。计算得到的恒定流结果如图2 9 所示。当考虑莲湖泵站出 水池水位变化对运行流量的影响时，部分结果如下：旗岭泵站进水池水位l o 5 m ：计 算出的莲湖泵站出水池水位为1 4 9 7 2 m ；莲湖泵站进水池水位4 5 0 m ；莲湖泵站水泵 运行净扬程l o 4 7 2 m ；水泵运行叶片角度0 。；水泵工作点流量为1 7 1 0 6 m 3 s 水泵 工作点扬程为11 5 5 5 m ；莲湖泵站总流量为1 0 2 6 3 5 m 3 s 。 第二章水力过渡过程恒定流计算 从结果看出莲湖泵站的总流量q 莲嘲= 1 0 2 6 3 5 m 3 s ，大于太园泵站总流量 1 0 1 1 9 7 m 3 s ，为保证流量平衡，考虑进行叶片角度调整。采用l 台泵按一2 。叶片角度 运行，5 台泵按0 。叶片角度运行。可得到如下计算结果：莲湖泵站出水池水位为 1 5 0 0 9 m ；水泵运行净扬程l o 5 0 9 m ；叶片角度一2 。运行的水泵工作点流量为 1 5 5 7 9 m 3 s ，扬程为1 1 4 0 7 m ；叶片角度o 。运行的水泵工作点流量为1 7 0 8 5 m 3 s ，扬 程为1 1 5 8 9 m ；莲湖泵站总流量为1 0 1 0 0 2 m 3 s 。 2 3 4 旗岭泵站按设计流量运行时的恒定流 当旗岭泵站按设计流量9 0 m a s 运行时，下游金湖泵站进水池水位为2 1 o m ，旗岭 泵站进水池水位为l o 5 m ，计算结果如图2 1 0 所示。当考虑旗岭泵站出水池水位变化 对运行流量的影响时，部分结果如下：旗岭泵站出水池水位为3 5 3 7 9 m ：水泵运行净 扬程2 4 8 7 8 m ；水泵运行叶片角度+ 2 。；水泵工作点流量为1 7 2 3 8 m 3 s ；水泵工作点 扬程为2 5 9 7 8 m ；旗岭泵站总流量为1 0 3 4 2 6 m 3 s 。 从结果看出旗岭泵站的总流量q 嘏峙= 1 0 3 4 2 6 m 3 s ，大于莲湖泵站总流量q = 1 0 0 0 1 3 m 3 s 。为保证流量平衡，并考虑旗岭泵站进水池有l o m 3 s 的分流要求，需要 进行叶片角度调整。 调整后采用3 台水泵按2 。叶片角度运行，3 台水泵按o 。叶片角度运行。计算结果 如下：旗岭泵站出水池水位为3 4 7 0 3 m ；水泵运行净扬程2 4 2 0 3 m ；叶片角度2 。运 行的水泵，工作点流量为1 4 2 1 3 m 3 s ，扬程为2 4 9 5 0 m ；叶片角度0 。运行的水泵， 工作点流量为1 5 9 6 4 m 3 s ，扬程为2 5 1 4 6 m ；旗岭泵站总流量为9 0 2 5 9 m 3 s 。 2 3 5 金湖泵站按设计流量运行时的恒定流 当金湖泵站按设计流量9 0 m 3 s 运行时，下游水库水位为2 8 1 m ，金湖泵站进水池 水位为2 1 o m ，计算结果如图2 1 1 所示，金湖泵站出水池水位为4 5 1 3 4 m 。考虑金湖 泵站出水池水位变化对运行流量的影响，则计算结果如下：金湖泵站出水池水位为 4 6 8 5 4 m ；水泵运行净扬程2 5 8 5 4 m ：水泵运行叶片角度+ 2 。；水泵工作点流量为 1 6 7 2 7 m 3 s ；水泵工作点扬程为2 6 8 8 9 m ；金湖泵站总流量为l o o 3 6 1 m 3 s 。 为实现流量平衡，采用4 台水泵按2 。运行，2 台水泵按0 。运行，结果如下： 金湖泵站出水池水位为4 5 0 9 3 m ：水泵运行净扬程为2 4 ，0 9 3 m ；叶片角度2 。工作的 水泵流量为1 4 2 6 9 m 3 s ，扬程为2 4 8 4 6 m ；叶片角度o 。工作的水泵流量为1 6 0 1 6 m 3 s ， 扬程为2 5 0 4 2 m ；金湖泵站总流量为8 9 1 0 6 m 3 s 。 金湖泵站的总流量a 盒= 8 9 1 0 6 m 3 s 与旗岭泵站的总流量q # b = 9 0 5 2 9 m 3 s 基本 一致。 由于金湖出水道中的雁田隧洞的设计过水能力为7 3 3m 3 s ，因此金湖泵站总提 水流量8 9 1 0 6 m 3 s 中的1 5 8 0 6 m 3 s 可作为沿线分水口和输往雁田水库的供水流量。 第二章水力过渡过程恒定流计算 在实际系统中应控制上埔泵站抽水流量以及雁田隧洞进口节制闸的流量，以保证雁田 隧洞的安全( 1 5 净空要求) 。 2 3 6 设计条件下运行时的流量关系 根据设计流量运行的结果，可以得到在控制进水池水位运行方式下各站之间流量 关系如表2 7 。上述计算结果可用如图2 1 2 所示的系统概化图表示。 表2 7设计流量运行时的流量关系 进水池叶片水泵出水池 水泵运行工作点 总流量分水流 泵站名 扬程 ( m s ) t ( m 3 s ) 水位( m )角度台数 水位( m ) 流量f m 3 s ) ( m ) o o29 0 2 91 9 3 8 9 太园- o 2 07 5 1 31 0 1 6 6 50 + 2 。 39 2 5 12 0 9 6 2 2 。 11 1 4 0 71 5 5 7 9 莲湖4 5 01 5 0 0 91 0 1 0 0 20 6 6 3 0 。 51 1 5 8 91 7 0 8 5 2 0 32 4 9 5 01 4 2 1 3 旗岭1 0 5 03 4 7 0 39 0 5 2 91 0 4 7 3 0 032 5 1 4 6 1 5 9 6 4 2 042 4 8 4 61 4 2 6 9 金湖2 1 0 04 5 0 9 38 9 1 0 61 4 2 3 0 0 22 5 0 4 21 6 0 1 6 图2 1 2 东深供水工程在设计状况下恒定流计算结果示意图 第二章水力过渡过程恒定流计算 ； ：；： 。 ；| ； ： 。 。l#_ 目 = n 2 目 目 “ 嚣超*捌*丑蛛蕾靶卿棚蠕_i牲稻哲聪舞鼬 曲n 匝 f i 1 l | l * i 、 i j77 、 | f j l| 蒋咀*靼*丑蜮茁壮心麓鹾皋魁靼哲啉匾k 8 明匝 _ 、i l l 目 * i i ； 广- t ! 辑陬*授*丑诔鲁靶卿捌嚣扛蕃档督聪器制 一h n 豇 l i l | * 、 厂、 77 萎、 t ， i 7 jl | 广、 | l 1 ! ff c ： f i | 嚣阻*捌*罚琼曹靶唧堰士螂鞘著聪髫基 o _ 【n 匝 l 华丰 = = 卜 ， fj r ，|j | |l。 善 j | f 葛 l ， y 1 | 、 ， _ | l 第二章水力过渡过程恒定流计算 2 4 各泵站出水道水体体积流量之间的关系 为便于工程运行调度和管理，计算机监控系统的设计需要知道各恒定流运行状况下 在供水线路不同水道( 太园一莲湖一旗岭金湖1 的水体保持时间( 或可供应时间) 与流 量之间的函数关系，或者是在不同水道的保持水体容量( 或可供应容量) 与流量之间的 函数关系，或者是在不同水道的贮水体积与流量之间的函数关系。 对此，本节对各泵站出水道计算了进水池不同水位条件下的水道贮水体积与流量之 间的相关关系。由于水道中的恒定流与上下游边界条件有关，计算中对水道上游给出的 是流量边界条件，下游给出的是水位边界条件。 2 4 1 各输水道稳定运行时的水体体积计算 ( 1 ) 太园泵站出水道 太园泵站出水道恒定流计算时取下游边界条件为莲湖泵站的进水池水位，上游边界 条件为太园泵站输送的流量。由于莲湖泵站进水池最低水位为3 5 m ，最高水位为5 5 m ， 太园泵站的单泵流量为2 0 o m 3 s ，计算中取下游边界条件为莲湖泵站进水池不同水位 3 5 m 、4 o m 、4 5 m 、5 0 m 、5 5 m ，上游边界条件为太园泵站提水流量，从1 0 o m 3 s 到 1 0 0 o m 3 s ，以1 0 o m 3 s 间隔递增。 太园泵站出水道恒定流状态下水体体积计算结果如表2 ，8 所示。 表2 8太园泵站出水道水体体积计算结果 下游边界上游边界 计算结果 条件条件 莲湖泵站 莲湖泵站进 太园泵站 太园泵站太园泵站太园莲湖 总水体 进水池水 水池水体体 提水流量出水池水出水池水 水路中水体 体积 位 积( m 3 ) ( m 3 s ) 位( m )体体积( m 3 )体积( m 3 )( m ) ( m ) 1 0 0 0 4 6 4 5 3 7 8 8 4 1 0 0 7 9 1 7 01 6 2 2 9 3 2 9 2 0 0 05 0 55 9 4 2 o l1 3 3 8 2 6 8 81 9 5 8 9 1 6 4 3 0 0 0 5 4 2 6 4 3 7 6 9 1 6 1 4 8 5 8 42 2 4 0 4 6 2 8 4 0 0 05 7 56 8 9 5 3 418 6 1 4 7 2 92 4 9 1 6 5 3 8 5 0 0 06 0 77 3 2 9 2 62 0 8 8 2 0 9 8 2 7 2 2 7 3 o o 3 5 05 6 1 2 2 7 5 6 0 0 06 3 87 7 4 8 3 32 3 0 1 2 8 5 32 9 3 9 9 9 6 2 7 0 o o6 6 88 1 5 7 9 9 2 5 0 5 3 5 0 33 1 4 8 1 5 7 7 8 0 0 06 9 88 5 6 2 4 72 7 0 3 5 9 4 03 3 5 0 4 4 6 2 9 0 0 07 2 78 9 “6 42 8 9 7 6 6 9 63 5 4 8 5 4 3 5 1 0 0 0 07 5 89 3 8 4 9 33 0 8 8 3 3 7 03 7 4 3 41 3 8 1 0 o o4 6 55 3 9 2 6 11 2 0 1 8 9 3 31 8 6 1 4 1 3 3 2 0 o o5 0 65 9 5 3 7 3 1 4 5 4 5 3 4 32 11 9 6 6 5 4 3 0 0 05 4 26 4 4 5 4 61 6 9 3 5 2 1 32 3 6 3 5 6 9 7 4 0 06 0 5 5 9 3 84 0 0 05 7 66 9 0 0 5 2 1 9 1 7 2 4 8 42 5 9 1 8 4 7 4 5 0 0 06 0 77 3 3 2 6 72 1 2 8 0 8 5 02 8 0 7 0 0 5 5 6 0 0 06 3 87 7 5 0 3 8 2 3 2 8 3 5 8 33 0 1 1 4 5 5 9 7 0 0 06 6 88 1 5 8 8 12 5 1 9 8 9 9 73 2 0 7 0 8 1 6 第二章水力过渡过程恒定流计算 续表2 8太园泵站出水道水体体积计算结果 下游边界上游边界 条件条件 计算结果 莲湖泵站 莲湖泵站进 太园泵站 太园泵站太园泵站太园莲湖总水体 进水池水 水池水体体 提水流量 出水池水出水池水水路中水体体积 位 积( m 3 )( m )位( m )体体积( m 3 )体积( m 3 )( m 3 ) ( m ) 8 0 o o6 9 88 5 6 】6 62 7 0 4 1 0 ，7 43 3 9 5 3 1 7 8 4 0 06 0 5 5 9 3 89 0 0 07 2 78 9 6 1 7 72 8 8 2 0 5 _ 8 23 5 7 7 2 6 9 7 1 0 0 0 0 7 5 79 3 7 8 1 l3 0 5 5 0 5 1 33 7 5 4 4 2 6 3 1 0 0 04 7 65 5 4 5 8 415 8 7 6 9 6 82 2 9 3 1 1 5 4 2 0 0 05 1 26 0 3 8 8 01 7 4 2 1 0 1 3 2 4 5 2 4 4 9 4 3 0 0 05 4 66 5 0 1 6 31 9 1 6 1 4 3 】2 6 3 1 1 1 9 5 4 0 0 05 7 96 9 4 0 0 52 0 9 5 4 0 9 92 8 1 4 7 7 0 6 5 0 0 06 1 07 3 6 1 8 52 2 7 4 5 0 7 72 9 9 8 0 8 6 3 4 5 0 6 4 9 9 6 o l 6 0 0 0 6 4 07 7 7 2 6 02 4 51 2 9 6 4 3 1 7 8 9 8 2 5 7 0 0 06 6 98 1 7 6 2 62 6 2 4 9 8 2 93 3 5 6 7 0 5 7 8 0 0 06 9 98 5 7 5 8 32 7 9 5 3 5 8 03 5 31 0 7 ，6 5 9 0 0 07 2 88 9 7 3 5 02 9 6 2 4 7 2 23 7 0 2 1 6 7 3 1 0 0 0 07 5 89 3 9 0 1 l3 1 2 6 9 9 7 03 8 7 0 8 5 8 3 1 0 0 0 5 1 06 0 0 4 8 5 2 0 8 4 4 4 7 92 8 3 8 8 2 2 9 2 0 0 05 3 36 3 1 7 0 42 1 6 7 7 3 2 12 9 2 5 2 2 8 9 3 0 0 05 6 06 6 8 8 9 42 2 8 1 4 6 8 13 0 4 2 6 8 4 0 4 0 0 05 8 97 0 7 5 9 72 4 1 2 2 3 1 53 1 7 7 3 1 ，7 6 5 0 0 0 6 1 7 7 4 6 5 5 9 2 5 5 2 6 3 5 9 3 3 2 1 6 1 8 3 5 0 0 6 9 4 3 2 6 5 6 0 0 06 4 67 8 5 4