城市供水管網(wǎng)瞬變流態(tài)模擬及應用研究.pdf

1、同濟大學環(huán)境科學與工程學院博士學位論文城市供水管網(wǎng)瞬變流態(tài)模擬及應用研究姓名：陳凌申請學位級別：博士專業(yè)：市政工程指導教師：劉遂慶20070601摘要按照以上課題目標，完成了以下研究內(nèi)容：(1)提出了應用特征線法求解實際管網(wǎng)瞬變流的數(shù)學模型、邊界條件方程、編碼方法、技術流程，并對特征線法進行了改進以提高求解的精度和速度，并結合具體實例進行了驗證。(2)對穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)兩種水力模型的異同進行了研究，認為在滿足修正管網(wǎng)簡化原則和補充必要數(shù)據(jù)的前

2、提下，基于供水管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)水力模型建立瞬態(tài)水力模型不但是可能的，而且也是可行的。(3)對不同規(guī)模的供水管網(wǎng)進行了研究，提出了基于穩(wěn)態(tài)水力模型建立瞬態(tài)水力建模的系統(tǒng)方法，包括建模數(shù)據(jù)的組織、激勵機制的分析、計算范圍的確定、拓撲結構的建立、初始和終止條件的確定、系統(tǒng)參數(shù)的設置、計算誤差的分析與模型的校驗等內(nèi)容，并通過工程實例進行了驗證。(4)提出了瞬變流分析技術在管網(wǎng)運行工況模擬、規(guī)劃設計、安全運行調(diào)度、事故預防和預測等方面的應用前景。并重點論

3、述其在管網(wǎng)事故預防和預測方面的應用：一，對管道的承壓抗拉能力和瞬變流態(tài)的破壞作用進行了具體分析，認為當管網(wǎng)實際壓力超過管道強度就會導致管網(wǎng)事故的發(fā)生，因此從水力學方面考慮，降低瞬變流引起的管網(wǎng)增壓和提高管網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)的承受壓力的能力，就可以有效防止管網(wǎng)事故，并結合實例分析提出了相應的防護措施；二，以模糊數(shù)學為基礎，應用模糊關系合成原理，構建一個供水管網(wǎng)水力安全評價體系，實現(xiàn)了對管網(wǎng)安全的綜合評價，該綜合評價有利于發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)中可能存在的問題，

4、以指導管網(wǎng)安全運行和維護更新。(5)進行了系統(tǒng)集成，開發(fā)城市供水管網(wǎng)瞬變流分析和應用軟件。在軟件功能和數(shù)據(jù)需求分析的基礎上，對管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)計算模塊、瞬態(tài)計算模塊、水力安全評價模塊以及數(shù)據(jù)輸入輸出模塊進行了設計與開發(fā)。本論文提出在供水管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型計算的基礎上，將非恒定流理論用于供水管網(wǎng)的計算中，以此建立供水管網(wǎng)系統(tǒng)瞬態(tài)水力模型并進行求解，進一步完善動態(tài)分析的理論及方法。主要創(chuàng)新工作包括：(1)對特征線法進行了改進，以適合于復雜供水管網(wǎng)的瞬