城市供水大型輸水工程關鍵技術研究與應用

1 緒論

1.1 大型輸水泵站研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1.1 大型輸水泵站的建設概況

1.1.2 泵站的數(shù)值模擬優(yōu)化

1.1.3 泵站的設計節(jié)能優(yōu)化

1.1.4 大型泵站的深基坑技術

1.2 大型輸水管道研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1.2.1 典型工程

1.2.2 大規(guī)模管線增壓方式

1.2.3 大口徑頂管工程技術現(xiàn)狀和發(fā)展

1.2.4 大口徑鋼頂管中繼間技術

1.2.5 大口徑鋼管防腐技術

1.2.6 長距離管線水錘控制技術

1.3 典型案例——青草沙水源地原水工程

2 超大型輸水泵站數(shù)值仿真優(yōu)化設計集成技術

2.1 五號溝泵站工程特點

2.2 數(shù)值模擬方法

2.2.1 幾何建模及網格生成

2.2.2 控制方程

2.2.3 數(shù)值模擬計算的邊界條件

2.2.4 數(shù)值方法選定

2.3 泵站可行布置方案的優(yōu)選

2.3.1 初步總體布置系統(tǒng)方案

2.3.2 方案比選

2.4 可行性方案局部優(yōu)化

2.4.1 初步優(yōu)化后的矩形方案

2.4.2 矩形方案的三維流場分析

2.4.3 局部優(yōu)化

2.4.4 推薦方案

2.5 設計模型整體水力仿真

2.5.1 幾何建模

2.5.2 數(shù)值模擬結果分析

3 特大型水泵裝置優(yōu)化集成技術

3.1 輸水水量特征及工況分析

3.1.1 輸水水量特征

3.1.2 運行工況分析

3.2 大型泵站水泵選型

3.3 水泵配置可視化及優(yōu)化

3.4 水泵調節(jié)方式

3.5 模型泵試驗

3.6 水泵輔助裝置節(jié)能技術

3.6.1 水泵裝置的運行特點

3.6.2 變頻調速器選型

3.6.3 主變壓器容量優(yōu)化

3.6.4 諧波優(yōu)化

4 超大型輸水泵站操作安全保障集成技術

4.1 輸水泵站工程特點

4.1.1 支線1

4.1.2 支線2

4.1.3 支線3

4.2 水力過渡過程計算平臺

4.2.1 仿真原理和數(shù)學模型

4.2.2 仿真和試驗平臺

4.3 前池澭水計算

4.3.1 計算原型

4.3.2 計算工況及結果

4.3.3 計算分析與結論

4.4 泵站前池水位超降計算

4.4.1 計算原型

4.4.2 計算工況

4.4.3 計算分析與結論

4.5 水泵啟停機調度策略分析

4.5.1 計算工況

4.5.2 前池涌浪周期的理論分析

4.5.3 單泵運行啟停機操作分析

4.5.4 多泵啟停機操作分析

4.6 串聯(lián)加壓泵站調度策略分析

4.6.1 全線停水停泵關閥調度原則

4.6.2 泵站全部抽水斷電事故的處理

4.6.3 泵站部分抽水斷電事故的處理

目 錄

5 大波動高負載大型泵房結構設計集成技術

5.1 五號溝泵站泵房工程特點

5.2 大型基坑設計

5.2.1 基坑開挖支護方案

5.2.2 基坑開挖的三維計算模型

5.2.3 主要計算結果及分析

5.2.4 三維計算與實測結果對比

5.2.5 二維計算與實測結果對比

5.3 抗浮設計

5.3.1 工程概況

5.3.2 樁基實測

5.3.3 擴底抗拔樁性能的離散元數(shù)值模擬

5.4 泵房結構設計

5.4.1 結構方案

5.4.2 計算模型

5.4.3 計算工況

5.4.4 軸線2壁板彎矩值計算結果

5.4.5 三維計算值與結構設計值對比

5.5 泵房結構底板抗裂設計

5.5.1 底板抗裂設計方案

5.5.2 底板抗裂計算結果

5.5.3 分塊橫向比較分析

5.5.4 底板構造措施

5.6 泵房結構側墻抗裂設計

5.6.1 側墻抗裂設計方案

5.6.2 墻體應力仿真預測

5.6.3 三種墻體分幅方案比較

5.6.4 采用膨脹劑配合比的影響

5.7 沉降對泵房結構的影響

5.7.1 有限元分析模型

5.7.2 數(shù)值計算結果與實際監(jiān)測值的對比

6 輸水系統(tǒng)格局優(yōu)化技術

6.1 既有引水工程利用

6.2 泵站減量化

6.2.1 嚴橋支線中間輸水泵站

6.2.2 南匯輸水泵站

6.3 經濟管徑

6.4 水庫至陸域輸水方式優(yōu)化

6.4.1 輸水方式

6.4.2 輸水能耗研究及輸水方式優(yōu)化

6.5 雙管模式節(jié)能運行

6.5.1 運行工況分析

6.5.2 節(jié)能運行模式

6.5.3 投產初期復核

6.6 頂管井數(shù)量優(yōu)化

7 大口徑管道多級串聯(lián)疊壓集成技術

7.1 大口徑管道多級串聯(lián)疊壓技術

7.1.1 串聯(lián)疊壓技術的提出

7.1.2 多模式運行節(jié)能

7.1.3 串聯(lián)疊壓技術的應用

7.2 上級泵站的優(yōu)化

7.2.1 優(yōu)化目的

7.2.2 上級泵站運行配置方式

7.2.3 上級泵站*母管管徑尋優(yōu)

7.2.4 上級泵站系統(tǒng)水頭損失對比

7.3 下級泵站的優(yōu)化

7.3.1 優(yōu)化目的

7.3.2 下級泵站運行配置方式

7.3.3 下級泵站*母管管徑尋優(yōu)

7.3.4 下級泵站站內管線布置方式

7.3.5 水泵變頻配置

7.3.6 多級串聯(lián)加壓泵站安全調度策略

8 基于流態(tài)優(yōu)化的非標管配件設計技術

8.1 理論分析

8.2 幾何模型和網格模型

8.3 計算結果分析

8.4 管道局部損失

9 大口徑壓力曲線鋼頂管仿真設計優(yōu)化關鍵技術

9.1 工程背景與難點

9.2 大口徑鋼頂管結構穩(wěn)定

9.2.1 鋼頂管穩(wěn)定數(shù)值分析方法

9.2.2 基本荷載下的鋼頂管穩(wěn)定分析

9.2.3 組合荷載下的鋼頂管穩(wěn)定分析

9.3 曲線鋼管的溫度應力

9.3.1 數(shù)值分析方法

9.3.2 鋼管內外溫差引起的溫度應力

9.3.3 曲線鋼管整體溫度變化的內力

9.3.4 曲線頂管曲率對溫度應力的影響

9.4 曲線鋼頂管接口受力性能

9.4.1 曲線鋼頂管的接頭形式

9.4.2 焊接鋼頂管的彎曲性能分析

9.4.3 承插式管道接頭的受力分析

9.5 工程應用

10 鋼頂管中繼間設計優(yōu)化技術

10.1 工程特點及優(yōu)化出發(fā)點

10.1.1 工程特點

10.1.2 優(yōu)化出發(fā)點

10.2 中繼間結構形式及仿真模擬

10.2.1 中繼間的結構形式

10.2.2 受力工況

10.2.3 仿真模擬計算模型

10.2.4 仿真模擬結果分析

10.3 中繼間閉合分析

10.3.1 結構形式3受外壓作用

10.3.2 結構形式3受外壓、內壓共同作用

10.3.3 結構形式3受外壓、溫度作用

10.3.4 結構形式3受外壓、內壓、溫度共同作用

10.3.5 四種工況下結果對比

10.4 焊縫高度對中繼間閉合的影響

10.4.1 焊縫高度為14mm

10.4.2 焊縫高度為21mm

10.4.3 焊縫高度為28mm

10.4.4 焊縫高度變化結果對比

11 大口徑鋼頂管防腐組合技術

11.1 大口徑鋼頂管防腐工程特點

11.2 高性能外防腐耐久設計優(yōu)化

11.2.1 外防腐層選擇

11.2.2 熔結環(huán)氧粉末防腐層(FBE)

11.2.3 環(huán)氧玻璃鱗片涂層

11.2.4 加強級環(huán)氧煤瀝青涂層

11.2.5 埋地鋼質管道外防腐涂層的典型性能

11.2.6 外防腐層比較與選擇

11.3 超穩(wěn)定內防腐耐久設計

11.3.1 內防腐層選擇

11.3.2 試樣取樣、制備

11.3.3 內防腐層涂覆

11.3.4 化學性質檢測

11.3.5 浸泡試驗

11.3.6 水泥砂漿裂縫實驗

11.4 現(xiàn)場補傷、補口技術

11.4.1 補口技術分析

11.4.2 補口方法對比

11.4.3 焊接施工溫度對補口材料的影響

11.5 雜散電流和犧牲陽極技術

11.5.1 雜散電流的分類和特點

11.5.2 雜散電流的檢測

11.5.3 鋼管陰極保護

12 輸水系統(tǒng)水錘控制集成技術

12.1 水力過渡過程計算原理及數(shù)學模型

12.2 *支線末端閥門關閉過渡過程計算分析

12.3 多級串聯(lián)疊壓支線末端閥門關閉水力過渡過程計算

12.3.1 計算工況

12.3.2 計算結果分析

12.4 水情變化支線末端閥門關閉過渡過程計算分析

12.4.1 計算工況

12.4.2 非咸潮期計算結果分析

12.4.3 咸潮期計算結果分析

12.5 各供水支線穩(wěn)壓措施復核計算

12.5.1 復核的條件

12.5.2 *支線穩(wěn)壓措施設置方案復核

12.5.3 多級串聯(lián)疊壓支線穩(wěn)壓措施設置方案復核

12.5.4 水情變化支線穩(wěn)壓措施設置方案復核

12.6 串聯(lián)加壓支線泵站調度策略

12.6.1 全線停水停泵關閥調度原則

12.6.2 下級泵站抽水斷電，惠南水廠、航頭水廠響應

12.6.3 上級泵站抽水斷電，下游泵站與水廠停泵關閥

12.7 串聯(lián)加壓支線供水初期水力過渡過程復核

12.7.1 計算說明

12.7.2 計算工況及事故調度原則

12.7.3 母泵站與上級泵站抽水斷電計算分析

參考文獻