[發明專利]一種輸水系統穩壓塔理論最小高度的計算方法

在審

• 申請號: 202210246598.7
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114611057A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 石林;張健;俞曉東;陳勝;杜暢;劉熠
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06N3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王美麗

本發明公開了一種輸水系統穩壓塔理論最小高度的計算方法，針對穩壓塔前設置了調流閥的長距離多支線有壓輸水系統，以穩壓塔內運行水位最大為目標建立了穩壓塔內運行水位的優化模型，通過粒子群算法求可解得到正常運行時穩壓塔內可能的最大運行水位，從而確定穩壓塔的理論最小高度，對于穩壓塔前設置了調流閥的長距離多支線輸水系統，可為穩壓塔高度的選擇提供理論指導，從而減小穩壓塔高度試算過程中的盲目性和工作量。本發明通過建立長距離多支線輸水系統中穩壓塔內最大運行水位的優化模型，提供了一種高效準確計算穩壓塔理論最小高度的方法，避免了穩壓塔高度選取過程中的盲目性，有效地減小了工作量。

技術領域

本發明涉及一種穩壓塔理論最小高度的計算方法，尤其涉及一種輸水系統穩壓塔理論最小高度的計算方法。

背景技術

長距離輸水工程是解決我國水資源時空分布不均和城市供水不足等問題最直接有效的方式。隨著城市的發展和城鎮化進程的不斷加快，長距離輸水工程不斷呈現大型化、多支線的發展趨勢，工程安全問題也日益突出。水泵抽水斷電或閥門突然關閉均會產生水錘，威脅輸水系統的安全。由于穩壓塔的工程投資相對低廉，且對水錘升壓與降壓波均具有較好的水錘防護效果，因此在長距離供水工程中備受青睞。

然而，穩壓塔往往會因輸水線路地形條件的限制而導致塔的高度過大，為了減小穩壓塔的高度，常在穩壓塔上游增設調流閥。當輸水系統流量較大時，穩壓塔底部調流閥需保持全開狀態；當輸水系統流量較小時，可以依靠調流閥將穩壓塔內的實際水位控制在某一臨界值，從而達到減小穩壓塔高度的目的。在穩壓塔與調流閥聯合設置方案中，穩壓塔內的最大臨界水位是影響穩壓塔高度的關鍵因素。如果臨界水位選取的較大，導致穩壓塔過高，達不到減小穩壓塔高度的目的；如果臨界水位選取的較小，導致穩壓塔過低，則會出現塔前調流閥過度削減壓力來防止穩壓塔溢流、而塔后需啟泵加壓來滿足下游供水要求的情況，造成運行成本增加。對于較簡單的輸水系統，穩壓塔內的最大臨界水位可通過試算方法得到。但在多支線輸水工程中，沿線支線水廠的流量可能取零和設計值之間的任意值，因此實際運行中存在無窮多種組合工況。每種工況對應的穩壓塔水位均可能不相同，常規的試算方法顯然已經無法滿足實際工程的需求。如何從海量的組合工況中找到穩壓塔的最大運行水位對于穩壓塔高度的選擇至關重要。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種輸水系統穩壓塔理論最小高度的計算方法，減小了穩壓塔高度選取過程中的盲目性和工作量。

技術方案：本發明穩壓塔理論最小高度的計算公式為：

h_tmin＝H_tmax-Z_d+H_sm (1)

式中，h_tmin為輸水系統滿足正常運行所需穩壓塔的理論最小高度；H_tmax為輸水系統正常運行時穩壓塔內可能存在的最大水位；Z_d為穩壓塔底部安裝高程；H_sm為穩壓塔預留的安全高度；

所述穩壓塔內的最大水位H_tmax的優化模型如下：

其中，公式(2)滿足以下約束條件

自流條件約束：

上游水庫水位上下限：

H_umin≤H_u≤H_umax (4)

支線水廠流量上下限：

0≤q_si≤q_di i＝1,2…n (5)