城市排水管网水力学模型新方法及泵站节能技术研究

【摘要】：城市排水管网系统是重要的城市基础设施,也是城市水污染防治和城市排渍防涝的骨干工程,对消除和减少城市道路积水、合流制管道溢流等内涝灾害发挥着重要的安全保障作用。建立城市排水管网系统模型的目的是模拟或预测系统中各部分的水流状况,以便对排水系统进行管理和控制。 传统的管网汇流模型建模方法比较繁琐,耗时而且误差较大。本文提出了一个新的建模方法,在圣维南方程组的基础上获得传递函数模型。该模型以排水管网系统中的污水流量为条件,得出排水管道的水位高度变化曲线。通过阀门、泵站等控制设施对污水流量进行调节,进而使管道中的水位高度得到控制。这样就能充分发挥管道的污水承载能力,减小污水溢出。另外,由于排水泵站在实际应用中耗能极大,所以对泵站节能技术的研究具有很重要的实际意义。本文以泵站节能降耗的目标,通过调节水流和调速的方法实现节能,使排水泵站能长时间处于良性运行状态。 首先,通过圣维南方程组线性化推导出传递函数的水力学模型。掌握MIKE URBAN软件仿真的基本步骤,软件仿真作为传递函数模型的比较对照。运用传递函数模型对两个节点的一段管道模型进行分析,确定输入流量和管道长度如何影响管道水位。 其次,结合与道路网的相似性和图论的相关知识。通过对排水管网系统特性的分析,证明树状结构的模型适用于排水管网系统模型。在此基础上,建立四个节点三段管道的最简单的树状排水管网模型,利用传递函数对管网模型进行计算水深,分析了节点流量和阀门模型。 最后,为实现泵站节能,对其运行状态进行分析。首先对水泵工况点三种情况下的工况分析,说明水泵整个运行过程中是怎样改变流量和扬程的,怎样调节水流使泵站运行在高效区。然后分析水泵调速节能的基本原理,说明了运行效率与扬程,流量即水泵转速关系。以及确定水泵转速的三种方法,结合实例确定水泵运行效率最高时的最优转速。 【关键词】：圣维南方程组 传递函数 树状模型 污水溢出 泵站节能
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU992.0
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 城市排水概述9-10
• 1.1.2 城市排水存在的主要问题10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 城市排水管网水力学的研究发展11-13
• 1.2.2 泵站优化节能技术研究现状13-14
• 1.3 研究的目的和意义14-15
• 1.4 论文的主要工作与内容安排15-17
• 第二章 基础知识17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 地表汇流计算17-18
• 2.3 城市排水管道基本水力计算18-20
• 2.4 圣维南方程组20-22
• 2.4.1 圣维南方程组简介20-21
• 2.4.2 圣维南方程组求解21-22
• 2.5 泵站理论基础22-25
• 2.5.1 水泵的选择22-23
• 2.5.2 水泵工作类型23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 应用于排水管道的传递函数模型及软件选择26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 建立应用于排水管道的传递函数模型26-31
• 3.3 针对一段污水管道的具体分析31
• 3.4 MIKE URBAN软件介绍31-33
• 3.5 传递函数模型与软件仿真的比较33-37
• 3.5.1 软件仿真33-35
• 3.5.2 理论计算35-37
• 3.6 小结37-38
• 第四章 基于图的排水管网系统模型的研究38-48
• 4.1 图论的基本概念38-40
• 4.1.1 图和有向图38-39
• 4.1.2 树和生成树39-40
• 4.2 排水管网模型的属性40-41
• 4.2.1 管段的特征属性40
• 4.2.2 节点的特征属性40-41
• 4.3 排水管网系统网络特性分析41-42
• 4.4 基于三段管道，四个节点管网模型42-43
• 4.4.1 节点流量分析42-43
• 4.4.2 阀门模型分析43
• 4.5 模型分析43-47
• 4.6 小结47-48
• 第五章 泵站节能分析48-56
• 5.1 引言48
• 5.2 污水泵站运行工况分析48-49
• 5.3 调速节能49-55
• 5.3.1 调速节能原理49-51
• 5.3.2 最佳转速的确定51-53
• 5.3.3 调速方式53-54
• 5.3.4 实例分析54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-57
• 6.1 本文工作总结56
• 6.2 展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-61
• 附录61-62
• 详细摘要62-64

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

城市排水系统非恒定流模拟模型研究    周玉文,戴书健

城市立交桥暴雨积水数值模拟    丛翔宇;倪广恒;惠士博;田富强;赵月芬;

污水泵站系统的预测控制    汪雄海,石宏宇

泵站调速节能的自适应控制    段文泽;杨少林;

远程供水变频调速计算机控制系统设计    李洪斌 ,张承慧 ,宋军 ,万军

变频驱动并联水泵变压变流量运行优化调度    李洪斌,张承慧,宋军

针对行业特点强化城市排水管网管理    涂兆林;

城市雨水管道计算模型    岑国平,詹道江,洪嘉年

瞬时单位线法求雨水管网系统入流流量过程线的数值计算方法    周玉文,赵洪宾,李玉华

城市雨洪模型研究    刘俊

城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究    任伯帜

城市排水管网系统模拟方法和应用    谢莹莹

用PLC和变频调速实现恒压与消防供水    陈跃东,李永明

基于Capdet Works的污水厂工程项目快速概预算分析    李学翔,蔡昌凤,宫建龙

基于MATLAB的活性污泥法曝气量模糊控制的仿真实现    李学翔,蔡昌凤,周福来

GIS环境下洱海流域降雨径流模拟研究    张龙;杨昆;

矩形明渠非恒定渐变流水深的计算——圣维南(Saint-Venant)方程组的解析解    马震;

城镇污水管网现状调查及整改对策研究    邱鸿荣;罗建中;郑国辉;

上海南区污水输送干线世博期间排水安全保障    王娟;张新颖;许越;朱垚;王子龙;白涛;

包钢矿浆及供水管道线路设计及优化    王晓丽;

GIS技术在城市排水管网管理与地形三维可视化中的应用    赵连柱;孙亚军;

基于SWMM的低冲击开发模式水文效应模拟评估    王雯雯;赵智杰;秦华鹏;

GIS技术在城市排水管网管理与地形三维可视化中的应用    赵连柱;孙亚军;

城市排水综合优化调度系统研究与设计    程体;王建中;

SWMM模型降雨面源污染模拟适用性分析研究    韩娇;万金泉;马邕文;王艳;

济南市城区暴雨积水二维水动力模拟研究    李传奇;刘绍青;侯贵兵;

城市供水管网调度系统信息化建设    王强;刘遂庆;

大型给水管网系统水力计算方法的研究    秦芳芳;王松岭;

河南省城市污水处理厂能耗物耗统计与影响因素分析    高建磊;闫怡新;吴建平;

基于Matlab的水泵变频调速分析及其在工程上的应用    张增荣;

湛江市海湾西片给水管网改扩建设计    吴斯文;张建明;胡新立;陆中华;

济南市防洪预警决策支持系统的研究    徐永利;邢京君;

分区管理模式给水管网的水力分析与模拟技术研究    刁克功

城市雨水径流污染物输移规律研究    王宝山

水信息技术在城市雨洪系统中的应用研究    马立山

区域供冷多级泵系统能效研究    曹荣光

城市输配水管网可靠性研究    庄宝玉

长江三角洲地区小流域环境变化对水文过程影响研究    徐金涛

承压式合流制溢流深井淤积及清淤技术研究    陈勇民

城市污水处理工艺能量平衡分析研究和应用    高旭

平原河网地区水资源调度改善水质的机理和实践研究    阮仁良

单池分区优化及能量模型的研究    王涛

丘陵山区重力式村镇供水管网优化及安全调控研究    张峰

基于模糊控制的变频变压供水系统的研究与应用    杨旭

基于GIS和SWMM的城市洪水模拟与分析    史蕊

基于ArcEngine与DWGDirect.net的管网剖面可视化算法    王达

人工降雨模拟地表污染物冲刷规律及初期效应分析    何流

基于数据的城市污水泵站系统建模与控制应用研究    张学同

城市排水系统建模及其控制方法研究    金波

基于神经网络的排水管网预测模型的研究及应用    邬玲懿

基于预测控制方法的城市排水系统建模与控制研究    袁刚

基于情景模拟的城市暴雨内涝风险评估    孙阿丽

城市排水系统非恒定流模拟模型研究    周玉文,戴书健

小城市排水管网的合理规划和管理    陈敬瑜

城市立交桥暴雨积水数值模拟    丛翔宇;倪广恒;惠士博;田富强;赵月芬;

上海城市排水遥控遥测公共平台研究    张欲平,吴钟

北京地区坡面径流计算模型的比较研究    符素华,刘宝元,吴敬东,段淑怀

泵站调速节能的自适应控制    段文泽;杨少林;

编制暴雨强度公式中应用P——Ⅲ曲线与指数曲线的比较    夏宗尧

北京市区降雨径流关系分析与综合    徐向阳,杜文成,李文起

城市暴雨公式统计中若干问题    邓培德

城市雨水管道计算模型    岑国平,詹道江,洪嘉年

城市道路排水检查井周围局部区域路面设计的探讨    张伟;弓成;王亮;

城市设计暴雨及雨水径流计算模型研究    任伯帜

城市雨洪关系分析与模拟    刘翔

浅谈城市排水管网模型校准与模拟监测技术    常天佑;朱挺峰;

江西:《赣州市城市排水许可管理办法》将出台    

城市排水管网自动清理系统的可行性分析    陈乐;

政策法规    

邯郸完成城市排水管网信息管理系统的研究与开发    

论城市排水管网的建设与管理    黄翠柳;

浅议市政排水管网效能    徐诚瑞;

浅谈城市排水管网GIS系统数据处理    向元佳;王峰;

探讨城市排水设施的建设与管理    卢兆强;

城市排水管网的现代化管理    杨光;

城市地下排水管网GIS控件的设计与开发    贺力;

水泵站节能对策分析    叶莉;储训;

泵站目标电耗节能技术的控制理论介绍    

城市供水管网模型与预测方法研究    黎杰;朱波;穆利;

复杂供水管网简化的计算分析    高金良;赵洪宾;陈兵;

基于案例推理的自来水调度系统    张国祥;汪定伟;

BENTLEY Haestad概况介绍    

钢厂供水管网智能化信息管理研究与应用    赵雪兵;秦潇;彭冲;阳思聪;

流体输配管网水力计算中克罗斯法的模糊化分析    王树刚;孙金鹏;

基于图论的钢铁企业煤气管网仿真模型的研究    贾天云;顾佳晨;徐化岩;

110个电子眼监控城市排水管网    记者 张翰轩

保障城市排水管网“血脉”畅通    程宇东 刘芸

铁路系统排水逐步并入城市集污管网    记者 谢亚东

治理城区“积水病”需四剂“药方”并用    本报记者 吉存

今起10万经营户需“领证”排水    记者 闫雪静

红塔区落实四项重点工作全力创卫    记者 赵琳

泰州市发放首批排水许可证    蒋鸣 钱舜

广州拟整治违法直排污水    本报见习记者 邓慧玲

四地直面水灾考验    

抓好旅游景区灾后重建工作    沈府

基于模型的城市排水管网积水灾害评价与防治研究    王磊

基于瞬变流动分析的给水管网事件模型基础研究    谢善斌

基于fmGA的供水管网系统模型自动校核及模型应用    舒诗湖

给水管网水力模型校正研究    许刚

城市排水管网水力学模型新方法及泵站节能技术研究    何杨

城市排水管网水力建模及其监测点优化布置研究    袁景冬

MSDF在山地城市排水管网监测系统中的应用研究    段军

基于GIS的城市排水管网动态规划系统的设计与实现    彭海琴

城市排水管网地理信息系统功能设计    马骏

基于预测控制方法的城市排水系统建模与控制研究    袁刚

城市排水管网数据采集系统的设计    潘琳

杭州市污水系统监测网构建研究    任志远

城市排水管网GIS系统的设计与实现    张培斯

污水处理水力学分析、控制与泵站节能分析    曹力群