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近年来随着科技的发展和社会的进步,工业用水日渐增大,城市人均用水资源日渐减少,为解决中国部分地区水资源短缺的矛盾,调水工程应运而生。本文结合湖北孝昌白沙应急调水工程实例,对应急输水工程中的管道工程进行了管线、管材、管径的优化比选,并对输水管道水锤及其防护措施进行软件模拟,确定最优的水锤防护方案。并通过三维非线性有限元对危险工况下危险管段进行受力分析,检验管段是否安全。本文主要工作包括:
1)通过对管材的使用寿命、抗渗性、抗腐蚀性、对地形的适应性等多方面性能进行比较,选出PCCP管适合于本次应急供水中管道工程。然后通过年费用最低法,比较不同管径在运行过程中的年耗电费与年折旧费之和,选择出最佳的管径。
2)通过Bentley hammer软件建立二维有限元模型,输入管道长度,高程,铺设线路,流量等信息进行停泵水锤的模拟,分析管道中正负水锤压力包络线的大小、压力变化的剧烈程度、水锤压力降至正常运行时管内压力水头以下所用时间,探讨使用何种水锤防护措施来降低最大正负水锤压力包络线,减缓压力变化的剧烈程度,缩短水锤压力降至正常运行时管内压力水头以下所用时间。得到最佳的水锤防护方案。
3)针对湖北孝昌白沙应急调水工程,使用ABAQUS建立PCCP管三维有限元计算模型,并通过计算分析对比水锤防护前后深埋管道的受力情况和最大水锤压力处管道的受力情况,从而验证水锤防护的有效性。
分析结果表明,采用空气阀与单向调压塔对本输水工程管道水锤防护有很好的效果,并且可以有效改善水力过渡过程,大幅缩减水锤消减所需时间。
1)通过对管材的使用寿命、抗渗性、抗腐蚀性、对地形的适应性等多方面性能进行比较,选出PCCP管适合于本次应急供水中管道工程。然后通过年费用最低法,比较不同管径在运行过程中的年耗电费与年折旧费之和,选择出最佳的管径。
2)通过Bentley hammer软件建立二维有限元模型,输入管道长度,高程,铺设线路,流量等信息进行停泵水锤的模拟,分析管道中正负水锤压力包络线的大小、压力变化的剧烈程度、水锤压力降至正常运行时管内压力水头以下所用时间,探讨使用何种水锤防护措施来降低最大正负水锤压力包络线,减缓压力变化的剧烈程度,缩短水锤压力降至正常运行时管内压力水头以下所用时间。得到最佳的水锤防护方案。
3)针对湖北孝昌白沙应急调水工程,使用ABAQUS建立PCCP管三维有限元计算模型,并通过计算分析对比水锤防护前后深埋管道的受力情况和最大水锤压力处管道的受力情况,从而验证水锤防护的有效性。
分析结果表明,采用空气阀与单向调压塔对本输水工程管道水锤防护有很好的效果,并且可以有效改善水力过渡过程,大幅缩减水锤消减所需时间。