注水管网拓扑结构与管径优化

在油田注水需求逐年调整的情况下,已建管网存在输送能力与注水系统配注量不匹配的问题,导致油田配注率不合格且能耗损失严重.现有油田注水管网优化研究主要集中于新开发区块的管网设计,而对于老区块注水管网改扩建的优化研究较少,其难点在于变量之间耦合关系复杂.基于原管网的输送能力和注水需求,考虑流量平衡约束、压力和流量约束,以运行费用和建设费用最小为目标函数,建立混合整数线性规划模型(MILP).模型主要的决策变量为新建管段的位置和管径、各站的外输压力和流量、管道的流量和流向以及建设和运行费用.该模型应用于塔河油田第二采油厂,结果表明:为满足现场工艺、压力要求和配注需求,该采油厂需扩建两条管道.最后进行了需求量的敏感性分析,进一步证明了该模型的实用性.该模型不仅为油田注水管网改扩建优化提供了决策支持,也为其他介质的输送管网提供了借鉴和参考.     

注水井水力帷幕防治海水入侵的机理与应用

为研究沿海地区海岸线海水入侵问题,探讨了注水井水力帷幕阻止海水入侵的方法。该方法利用排列注水井,提高注水井沿线的水头高度,阻止海水入侵的发展,驱使海水前锋向海洋方向后退。通过突变界面模型解释了注水井水力帷幕防治海水入侵的机理,证明了注水井水力帷幕的有效作用;利用井流理论得到了注水井水力帷幕各参数间的关系,并利用帷幕建设消耗费用最小的原则,给出了帷幕初步设计方案,通过简单算例进行了分析说明。〖JP〗     

红层地区地下水源热泵对地下水温场的影响

地下水源热泵是地源热泵中造价最低、发展较快的一种开发利用浅层地热能资源的热泵系统。此前的研究主要是以第四系松散层内孔隙水作为热源对象,而对红层地区地下水的研究尚为空白。选取重庆红层基岩裂隙水为热源研究对象,采用对井系统带制冷(热)荷载进行试验,同时布置观测孔和温度、水位、流量等测量装置,获得试验过程中各孔内不同深度水温和水位、流量等观测数据,分析得到地下水温度场初始温度分布特点、试验过程中各孔不同深度的温度变化特点、地下水温度场在空间上随时间的变化特点等。分析结果表明:场地内地下水温场的变化主要受天然地温场及初始温度、注水井位置、注水口深度与注水温度等因素的影响。推测注水导致的温度影响范围的边界为:平面上以注水点为圆心,呈不对称近椭圆状;空间上,则以注水点为球心,呈不对称近橄榄球状。研究成果可为红层地区地下水源热泵的进一步开发利用研究提供参考。     

可调延时自闭水嘴的阀芯设计与优化

为实现可调延时自闭水嘴在满足节水条件下的性能稳定可靠,设计了一种多口阀芯。基于孔板节流原理对水嘴流量特性进行分析,得到满足节水条件的阀芯结构参数,然后利用Fluent对水嘴内部流场进行模拟仿真,分析其内部流场特性,并对阀芯入口倾角进行优化设计,改善了水嘴内部流场特性。结果表明:在实际工况下对阀芯的定流量设计,能保证水嘴的节水要求,具有较高的实用价值。阀芯入口倾角在25°时,水嘴的性能最佳,为下一步延时部分的研究提供了理论依据。     

荆隆宫截渗墙质量检测模型试验研究

借助于模型试验，对荆隆宫截渗墙的工程质量进行了分析研究。结论认为：①应以原型单井注水量4．75m^3／d作为选择现场注水试验抽水设备容量的依据。②现场注水试验注水井间距应为0．7-1．0m，建议取1．0m，注水槽长度取40m。③为了使注水直接渗入透水层，模型注水管滤管长度为40cm，相应原型为24m。考虑到注水面积应尽量大，建议现场注水管花管长度取25m。④由模型试验实测注水位83．70、82．00和81．20m时，截渗墙前的等效水位分别为77．60、76．55、76．10m，以此水位作为现场注水试验和分析截渗墙防渗效果的重要依据。     

半高导叶对离心泵水力性能与压力脉动强度影响数值模拟研究

采用ＳＳＴｋ－ω湍流模型分析半高导叶叶高对离心泵水力性能与压力脉动强度的影响,研讨半 高导叶对其性能的影响规律。结果表明,小流量工况时,导叶叶高对离心泵水力性能影响较小,随着流 量增大,其影响越明显。随着流量增加,离心泵扬程与效率随着导叶叶高降低而增大,高效区变宽,并向 大流量偏移。各流量工况下,导叶叶高对叶轮做功影响较小,而对导叶与蜗壳内总压损失影响较大,随 着流量增加,导叶叶高降低明显减小导叶与蜗壳内总压损失。在各流量工况时,叶轮、导叶与蜗壳内压 力脉动强度随着导叶叶高降低而逐渐降低。     

配水井单侧过流下连续侧堰的过流特性

采用基于VOF方法捕捉自由面的三维紊流数值模拟方法,研究不同来流流量下配水井单侧连续侧堰的过流特性。结果表明:设置连续侧堰的配水井在单侧过流时,分流特性在小流量和大流量条件下存在明显差异;小流量下,相邻侧堰的相互影响较大,配水井主渠中心线的水位沿程变化较小,各侧堰单宽流量的分布相对无序;大流量下,相邻侧堰的相互影响较小,配水井中心线的水位沿程为壅水曲线。根据流量系数特征将侧堰分为两类,分别建立了对应的流量系数与相对水头的关系式,可用于预测各堰的流量和整体的分流效果,为设计院对于污水处理厂配水井的工程设计和安全高效运行提供依据。     

水源井设备的选配与运行

发挥水源井作用的关键在于其配套设备选置的合理性。通过多年农田水利建设实践，正确的选配机、泵、管、带，特别是机泵，不仅直接关系到井灌的效益和成本，也影响到设备的使用年限。如选配不当，会造成不应有的浪费和损失。例如：给出水量大的水井选配了流量相对小的水泵，就不能充分发挥水井的作用；给出水量小或者出砂的水井选配了大流量的水泵，     

水平井分段注采产能模型研究

该文针对面积较小或井场开采条件受限的油气藏提出了采用水平井的分段注采的开发方式,它利用水平井的长井段优势,在一定注采管柱条件下实现水平井分段注采,以达到维持地层能量的目的.利用势能叠加原理推导出了定压边界时不同水平井的井段长度、注采封隔间距下的产能模型,并给出了定注入段的注入压力与生产段的生产流压下的产能关系及沿程流量分布,若要保持注采平衡,只需要给定注入压力和生产井流压中的一个即可由注采平衡为约束条件通过迭代进行求解另外一个压力;研究结果表明,注水井对生产井的跟端和趾端干扰不同,生产井流量分布不对称,且井段越长干扰程度越大;注采井段封隔间距对流量分布具有一定影响,封隔间距越大注入段对生产段的干扰越小;当总井长度一定时,产量与注采压差呈正比关系,且随着生产井段长度增加产量逐渐增加,因此对大位水平井进行配产配注时,需要充分考虑注采压差的限制.     

自激波动注水振荡波传播规律实验

本文提出了自激波动注水新思想,目的在于改进油田注水井中传统的注水方式,降低注水压力、延长修井周期。首先介绍了自振空化喷嘴工作原理。其次,在地面实验台架上测试了喷嘴出口射流的频谱特性、不同频率下压力振荡沿套管径向和轴向的传播及衰减规律。实验发现,套管内自振空化射流频谱具有宽频带噪声特性,空化射流产生的振荡波能量主要集中在20KHz以内的频率段,在该频率段内,5KHz以内的振荡信号沿套管轴向衰减较慢,之后衰减加快;流体振荡沿套管径向传播距离达100cm以上,沿轴向传播距离可达600cm以上。     

大石峡水电站进水口叠梁门分层取水试验研究

为分析电站进水口采用叠梁门型式分层取水方案的可行性,本文通过1：21.05的水工模型对大石峡水电站叠梁门分层取水进水口水力特性进行了系统研究。主要研究内容包括对不同叠梁门高度取水时,进水口的水流流态、叠梁门体的压力分布、叠梁门顶及竖向流道的流速分布、进水口段总的水头损失系数等。试验结果表明：电站进水口设置叠粱门后,叠梁门顶水头大于18.0 m时不产生有害吸气旋涡,门体压力分布接近静水压力分布;进水口段的水头损失在1.17~1.30 m之间;靠近叠梁门门顶部位的水流流速较大,表层水流流速较小;叠梁门后不同高程竖向流道的水流流速接近于梯形分布,主流偏于进水塔靠下游挡墙侧。在进水口设置叠梁门进行分层取水方案是可行的。     

FLOW PATTERN AND PRESSURE LOSS OF OIL-WATER TWO-PHASE FLOW IN HORIZONTAL STEEL PIPE

Experimental Study on oil-water two-phase flow patterns and pressure loss was conducted on a horizontal steel pipe loop with 26. 1mm inner diameter and 30m total length. The working fluids are white oil, diesel oil and tap water. Several instruments, including a new type of liquidprobe are successfully integrated to identify 7 different flow patterns. The characteristics of the flow patterns and the transition process were observed and depicted in this paper.Investigation revealed that the pressure loss was mainly depended on the flow paiterns.     

大型电站叠梁门分层取水进水口水力特性研究

电站进口前加设叠梁门后引起局部水流条件复杂,本文以模型试验和数值模拟为研究手段,系统阐述了叠梁门分层取水进口水流流态、门顶最小运行水深、水头损失和叠梁门反向附加水击压力等。研究表明,加设叠梁门后机组各栅孔进流较为均化,门井水面波动加大,主要引流区间在门顶以下10 m—门顶以上25 m水域,叠梁门门顶最小运行水深一般为15~30 m,进口段水头损失1.20~1.95 m(水头损失系数为0.45~1.15),较无叠梁门时增大1.11~1.63 m,对机组发电经济效益将产生一定影响,机组甩负荷对叠梁门下游面板产生的附加水击压力(2.9~3.0)×9.81 k Pa。     

无坎宽顶堰水噪声产生机理物理模型试验研究

为降低城市水利景观设施给人们生活带来的水噪声影响,利用物理模型试实验,研究了无坎宽顶堰在不同上游流量、不同下游水深、不同堰高的条件下水噪声的产生机理。对下泄水流产生的水噪声及堰趾产生的水压力进行测量,分析了水噪声和水压力的产生规律及二者之间的关系。结果表明：噪声值与压力值均会随上游流量和堰高的增加而增加,随下游水深的增加而减少。通过对试验数据进行分析,推测城市水利景观设施的水噪声主要是由两部分组成：一部分为下泄水流对堰趾冲击作用产生的水噪声;另一部分为水流自身紊动产生的水噪声。今后将分别对冲击水噪声及紊动水噪声展开研究,找出针对无坎宽顶堰的水噪声主动降噪措施。     

节点流量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响

供水管网的节点用水量和水损系数具有明显的不确定性,为研究节点用水量和水损系数的不确定性对供水管网水力特性的影响,提出了在假定他们的随机变化服从正态分布的条件下,采用蒙特卡罗随机抽样法,对所获的每组节点用水量和水损系数的抽样值,应用稳态的水力模型计算相应的节点测压管水头和管段流量,得出节点测压管水头和管段流量的统计值的计算方法。文中给出了该算法在两管网中的应用。     

尼泊尔上莫迪水电站引水系统布置设计

上莫迪水电站位于尼泊尔第二大城市博克拉以西37km,在卡里甘塔河主要支流莫迪河谷上,是该河流上开发的第二个梯级电站。电站引水系统由进水口从调节池中引水到厂房,主要建筑物包括进水口、引水隧洞、调压井、压力竖井和平洞,全长约3．5km。引水系统采用有压引水方式,其中对于引水隧洞采用部分衬砌、部分锚喷的支护方式,对引水系统的布置设计进行了简要论述。     

电机转速对文丘里混合充氧机工作性能的影响

为了解决传统混合充氧机能耗高、水下安装维护难的问题,研制了新型文丘里混合充氧机,重点研究了电机转速对文丘里混合充氧机工作性能的影响。结果表明,在电机转速200~1 400 r/min条件下,文丘里混合充氧机的循环水量与电机转速呈线性关系;建立了基于气泡羽流模型的径向混合水流运动模型,并利用实测流速数据优化了水流的能量损失系数及夹带系数,成功模拟了不同电机转速条件下的径向水流速度分布;研究了不同电机转速条件下的有效混合半径,确定了文丘里混合充氧机的合适安装间距。电机转速400~1 200 r/min条件下,当电机转速逐渐增大时,水体复氧速率、氧的总传质系数和氧的传质效率均随之增大,混合充氧性能随之改善。     

基于熵产理论的水泵水轮机反S区水力损失机理分析

水泵水轮机在水轮机工况运行时易进入反S不稳定区,影响机组的安全稳定运行。传统压差法在计算水力损失时不能获得损失的具体分布和详细来源,因此水泵水轮机在反S区水力损失机理仍有待深入研究。本文采用雷诺时均方法对某原型抽蓄电站水泵水轮机在活动导叶开度分别为12°和35°下的反S区运行工况进行了数值模拟,基于熵产理论对各个过流部件和不同类型的水力损失进行了定量分析,并结合流场分布情况进一步明确了水力损失的分布特点和产生原因。结果表明,水泵水轮机进入反S区会引起导叶段水力损失占总水力损失的比例逐渐增大,而转轮段水力损失逐渐减小。在不同类型的能量损失中,湍流熵产占据主导,壁面熵产次之,直接熵产最小。随着水泵水轮机进入深度反S区,转轮区湍流熵产损失较大区域从转轮进口的叶片压力面转移到转轮出口叶片吸力面。水泵水轮机位于反S区时,转轮对水流做功输入能量,使无叶区总压大幅上升,活动导叶开度增大会显著增大无叶区水流能量幅值。     

Basement Groundwater as a Complementary Resource for Overexploited Stream-Connected Alluvial Aquifers

The use of groundwater from alluvial aquifers largely affects stream discharge by capturing the stream resources. This affects hydrological processes and riparian biodiversity. In this study, complementary water resources are investigated in an effort to ease human pressure on alluvial systems and, eventually, on stream-aquifer relationships. Discharge and hydrochemical data along a 5 km reach of the Tordera River (NE Spain) provide evidence that groundwater fluxes, associated with a regional hydrogeological system related to the basement fracture network, contribute to alluvial recharge and to stream flow. End-member mixing analysis considering upstream discharge, groundwater flows, and human inputs to the stream as major flow sources shows that regional basement groundwater fluxes are responsible for as much as 20 % of the total discharge, which also explains unexpected rises in stream flow. This suggests a possible new approach to local water resources planning, indicating that conjunctive use might actually be feasible.     

瓯江河口入海水沙通量的变化规律

根据瓯江流域圩仁水文站1950-2008年的实测流量资料和1956-1998年的实测输沙量资料,采用水文学和数理统计学方法,分析瓯江河口入海水、沙通量的变化规律及其相关性,并对人类活动的影响进行了探讨。研究结果表明:瓯江多年平均入海流量和悬沙通量分别为442m3/s、61.9kg/s;入海水、沙通量具有明显的年际和季节变化特征,沙通量的变幅要大于水通量;瓯江洪枯季流量、输沙量悬殊,洪峰暴涨暴落,是输水、输沙最集中时期;入海水、沙通量之间具有较好的峰、谷对应关系,但1975年特大洪水导致流域侵蚀模量发生较大变化;紧水滩、石塘水库的建成和运行,对瓯江入海径流起到了明显的调节作用,水沙通量年内分配趋于均匀化。