低压输水管道淤积的原因及防治

低压输水管道是目前广泛应用的一种节水灌溉工程,它具有节水、节能、省工、省地、省时等优越特点。但是因多种原因,管内淤积严重制约了管道发挥效益,有的甚至使管道报废。 管道淤积的原因有多种,具体分析如下: 1、设计不合理。在设计中,有时为了加大管道过水量保险系数,管径选择偏大,流速小于不淤流速;有时管道过设计流量时流速为不淤流速,而平常运用时流量小,流速也小于不淤流     

山地灌区重力流下管道极限流速探讨

在民勤县红崖山水库对管径为110、75 mm的PVC管进行了过水时间、过水流量、管道首部供水水头、管道沿程动水压力等项目的测试,探讨了不同坡度下两种管道的最大流速。结果表明:120 m内重力输水条件下管道极限流速为3.80～4.88 m/s,远远大于以往设计中所采用的经济流速1.50 m/s,因此4 m/s的流速可作为山地灌溉管材选择的流速标准。     

台风多发区域涉海工程设计极值流速的计算

半埋式海底输油管线等海洋工程建设以后,由于底层水流的作用,会导致管道附近海域海床遭受冲刷,给管道安全带来很大的隐患。为了给海底管道等涉海工程选址提供设计参数,避免因底层流速过大而造成管道冲刷悬空,影响到管道的安全,采用三维风暴潮流模型计算了管道区域重现期风暴潮流流速,并推算了海域表层、底层极值流速的分布情况。研究结果表明:2号站10 a一遇、20 a一遇和50 a一遇的表层最大流速分别为257,284 cm/s和323 cm/s,底层最大流速分别为188,203 cm/s和222 cm/s。20 a一遇的风暴潮流流速与潮流最大可能流速基本相近,因此风暴潮流影响不可忽略。     

圆形断面排水管道水力特性探讨

圆形断面管道在工程中的应用十分广泛。排水管道设计中,常需要计算某一充满度下非满流的流量及流速。根据水动力学基本原理及数学分析方法,提出了充满度与流量比、流速比的统一解析表达式,并对圆形断面管道流独特的水力特性进行了研究分析。采用试验手段,进一步对圆形断面管道无压均匀流流量—充满度的非单一性、水深—流速关系进行了分析研究,进而提出了更为合理的表达式。     

压力管道中有压气囊运动的试验研究

为探讨压力管道中滞留气囊运动引起压力振荡的影响因素，更全面地表征气囊运动的瞬态效应，区别于以往简单管道系统末端的无压气囊运动试验，以较为复杂的试验管道系统的有压气囊为研究对象，探讨了不同流量和不同气囊体积条件下气囊运动引起的升压规律。试验结果表明：管道系统流量及气囊体积这两个单因素与气囊通过末端阀门产生的最大升压均不成线性关系，而是成上凸形抛物线关系；末端阀门的开度、气体排出引起的水体流速梯度变化、剩余气囊的缓冲作用三者共同决定最大升压值。     

毕托巴流量测定仪在管道流量测验中的应用

本文详细介绍了毕托巴流量测定仪的工作原理和使用方法.同时运用线性相关法,以毕托巴流量测定仪实测流量值与传统流速仪实测值进行对比,对本溪地区10处断面的实测流量的误差进行了分析计算.并推求出毕托巴流量测定仪实测值与传统流速仪实测值的相关系数,论证了毕托巴流量测定仪在管道流量测验中的实用性.     

尾矿管道输送原型观测分析

本文介绍了1986年我们对辽宁大孤山选矿厂尾矿管道所进行原型观测情况,观测的主要内容为管道压力坡降、管道浓度分布、管道流速分布以及管中流量,文中给出了测试手段和成果.     

蛋形断面排水无压管道水力计算及其水力要素分析

通过计算将蛋形断面管道与圆形断面管道进行比较,显示在同坡度、同截面面积条件下,当充满度α≤0.183时;或在同坡度、同流量条件下,当充满度α≤0.195时,蛋形断面管道流速大于圆形断面管道流速,易于系统的自净.此外,结合计算结果阐述了蛋形断面管道在流量波动比较大,特别是长期处于低充满度运行的工况条件下比圆管更为适用;其断面形状特性使其在地下管网布置、竖向承载能力、方便人工作业等方面比圆管更有优势.     

小水电站压力管道水动力学特性研究

为研究我国西南地区小水电站压力管道内水动力学特性,以贵州省小东风水电站为例,采用流体计算软件CFD进行了三维湍流流动数值计算.研究结果表明:水电站平均流量下的压力管道水力损失为0.056 m,水力损失较小;不同流量下压力管道出口的流速均匀度均在92％以上,变化幅度在1％以内;不同流量下压力管道靠近转轮处的弯管内侧均存在...     

管内冲淤流场数值模拟研究

为解决引水式电站压力管道内淤积、不便清理等问题,结合某工程压力管道淤积实际情况,采用数值模拟方法提出了在管道底部设置喷嘴,进行水下射流方式的冲淤方案。其结果与前人模型试验数据对比,验证了数值模拟的可靠性;给出了不同尺寸和形式的喷嘴射流流速分布,通过对圆形喷嘴、开孔排沙和矩形喷嘴三种方案进行对比发现,在管道底部开孔,利用管内压力排淤的方式不可行;圆形喷嘴虽然能满足冲淤要求,但引用流量过大;矩形喷嘴利用较小的流量,能够达到全断面冲淤的效果。     

上游并联双调压室水电站瞬变流特性分析

由于长引水式水电站受地质地形条件、工程施工条件和系统运行稳定性等因素限制,为保证其安全运行,设置并联双调压室。通过建立调压室上游侧各支路阀门瞬变流水力特性的分析模型,以及考虑并联调压室水力特性的稳定性分析模型,深入分析了系统特殊的爆管瞬变流过程和水力振动特性。结果表明:在对应不同的爆管口直径同一爆管点位置,蝶阀至调压室之间管段最大瞬时流量为额定流量的1.14~2.21倍。随着爆管口直径的加大,不同特征管段的最大瞬时流量增大。考虑同一爆管口直径对应不同的爆管点位置,蝶阀至调压室之间管段最大瞬时流量为额定流量的1.25~1.67倍。随着爆管点和调压室距离增大,不同特征管段的最大瞬时流量增大。在任一支路爆管等不利情况下,通过相应支路阀门的控制可以降低复杂的瞬变流过程对另一正常运行支路的影响。研究所得水力—机械系统特征值分析成果对揭示引水系统水力振动特性具有参考价值。     

小浪底水库泥沙管道输送的阻力损失分析

阻力损失是管道水力输送的关键参数之一。本文基于小浪底水库的管道排沙试验,研究不同流速、粒径、浓度下管道输送的阻力损失,采用实测数据与已有模型对比分析的方法,选取拟合效果最好的模型。流速为2.08m/s时,阻力模型与费祥俊模型拟合最好,杜兰德模型次之。因此在试验参数确定中综合考虑费祥俊与杜兰德模型。在本次试验流量为620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为279 kg/m3(浓度10.53%)、中值粒径为0.0512 mm的参数组合下,管道排沙效果相对较好,月排沙量为4.15×104t;而基于本次试验条件,预测高浓度时的输沙情况,最佳输送参数应是流量620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为950 kg/m3(浓度35.85%)、中值粒径为0.0512 mm,月排沙量为14.14×104t。     

重力流输水管道关阀水锤模拟研究

确定重力流输水管道最合理的关阀时间需要考虑如下因素:一是管道的水锤压力不要过高,防止管道破裂;二是水锤压力不要过低,严禁管道沿线出现断流弥合水锤,防止出现负压压瘪管道;三是要有利于操作方便、保护设备。以北京市某南水北调配套工程为例,选择HAMMER软件模拟管道瞬变流,分析重力流输水管道关阀过程中的水锤现象。结果表明:关阀时间越长,管道最大压力越小,最小压力越大,水流条件越好。蝶阀关闭时间为50 s时管道最大压力达169.27 m,关闭时间为500 s时管道最大压力为65.18 m。在线性关阀时间不小于200 s时,管道沿线不产生负压,且最大压力小于管道的设计压力。综合考虑保护管道、操作方便、便于管理、保护设备等因素,确定蝶阀线性关闭时间为300 s。研究成果对重力流输水管道阀门管理和保护具有参考价值。     

有压输水管道系统含气水锤防护研究

本文通过在有压输水管道系统安装空气阀对含气水锤防护进行了实验研究和数值计算。研究表明,在有压输水管道顶端安装空气阀可明显地减轻管道中的正压冲击、降低负压,安装空气阀较没有安装空气阀其最高压力降幅达84％左右、最大真空度降低60％。空气阀进、排气时的流量系数对其压力影响十分明显,在保持较高的空气阀进气时的流量系数Cin的情况下,应尽量降低排气时空气阀的流量系数Cout.     

南水北调中线干渠弧形闸门过流能力校核分析

精确的计算过闸流量十分重要,它可以保障渠道保质保量的配水,确保渠道安全运行。基于现有南水北调中线工程总干渠的设计资料,按照弧形闸门闸孔淹没出流的计算原理,应用现行的几种计算弧形闸门过闸流量的公式对南水北调中线总干渠节制闸的过流能力进行计算,并将其结果和设计流量、加大流量进行比较和分析,结果显示部分闸门的过闸流量达不到其渠段设计流量,得出如果按设计流量调水时,渠道的设计流量无法通过闸门,从而导致渠道有漫顶危险的结论。总结了在计算过程中误差存在的原因,并给出了加大闸门宽度以确保实际工程运行安全和经济社会效益最大化的建议。     

往复流作用下海底管线冲刷模拟研究

海底管线冲刷悬空是诱发管道涡激振动破坏的一个主要原因。为更好地对管线冲刷悬空情况进行评估,本文应用水动力-泥沙冲刷耦合模型,对往复潮流作用淤泥质海床海底管线局部冲刷过程进行了模拟研究,模型采用标准k-ε紊流方程对N-S方程进行封闭,控制方程采用有限差分法进行离散,模拟结果表明,双向潮流作用下,管道局部冲刷轮廓基本呈现对称状态,其最大冲刷深度位置因水流流速的转向而有所摆动,往复流引起的冲刷深度较恒定流情况减小约20%左右。     

下游水位对水平旋转内消能泄洪洞水力特性的影响

通过试验研究与分析,发现下游水位对水平旋转内消能泄洪洞的各种水力特性均有较大的影响,且均与环流内空腔压强P0的变化有关。随下游水位的变化,洞内可能出现不同的流态区。在一定的下游水位范围内,泄流量具有最大值。通气孔的通风是由于两种完全不同的机理所致：在相对下游水位等于1左右,通风量变化急剧且具有最大值。空腔直径随下游水位的降低而增大,并趋向于常数,随下游水位上升而减小并趋向于零。在较高的上游水位时,壁面压强随下游水位的上升呈幂指数增大或线性增大;在相对下游水位等于1左右,不同的上游水位时消能率几乎为常数,但在相对下游水位大于1后,下游水位的增大会导致消能率较大的衰减。     

Hydraulic characteristics of a siphon-shaped overflow tower in a long water conveyance system: CFD simulation and analysis

The siphon-shaped overflow tower is a new type of pressure-suppressing structure used in long water conveyance systems,and it plays a crucial role in guaranteeing the system’s stability and safety during hydraulic transient processes.The flow in the tower is characteristic of weir flow in a closed duct,and is thus a complex air-water two-phase flow.Intensive studies of the flow patterns,the pressure pulsations,and the discharge capacity are necessary for better understanding of the flow processes and for the purpose of design.In this paper,we simulate the flow in a siphon-shaped overflow tower under both steady and unsteady flow conditions.Through a steady-flow field simulation,the relationship between the overflow discharge and the pressure in the connected pipeline is analyzed and an empirical formula for evaluating the discharge capacity is provided.Through a transient-flow field simulation,the negative-pressure distributions on the weir crest,the pressure pulsations on the crest and in the falling pond,and the transformation of the air-water two-phase flow in the downstream outlet pipe are analyzed.Moreover,the major influencing factors of the flow patterns,especially,the sectional area of the air vents,are clarified.It is indicated that the siphon-shaped overflow tower can regulate the pressure surge during hydraulic transients and guarantee the safety and stability of the pipeline system,if the shape and the vents are properly designed.     

三峡工程左厂1号排砂管动态测试及初析

介绍三峡工程左厂1号排砂管道在开闸、关闸及正常通水工况下的全过程动态测试。测试成果显示：排砂管在闸门开关过程中钢管的振动响应明显，特别是在闸门开度约为闸门高度的2／3时，所试部位的动力响应达到最大值。反映了排砂全过程中在水流激励下排砂管的动力响应特性。