[发明专利]一种输水系统稳压塔理论最小高度的计算方法

说明书

本发明公开了一种输水系统稳压塔理论最小高度的计算方法，针对稳压塔前设置了调流阀的长距离多支线有压输水系统，以稳压塔内运行水位最大为目标建立了稳压塔内运行水位的优化模型，通过粒子群算法求可解得到正常运行时稳压塔内可能的最大运行水位，从而确定稳压塔的理论最小高度，对于稳压塔前设置了调流阀的长距离多支线输水系统，可为稳压塔高度的选择提供理论指导，从而减小稳压塔高度试算过程中的盲目性和工作量。本发明通过建立长距离多支线输水系统中稳压塔内最大运行水位的优化模型，提供了一种高效准确计算稳压塔理论最小高度的方法，避免了稳压塔高度选取过程中的盲目性，有效地减小了工作量。

技术领域

本发明涉及一种稳压塔理论最小高度的计算方法，尤其涉及一种输水系统稳压塔理论最小高度的计算方法。

背景技术

长距离输水工程是解决我国水资源时空分布不均和城市供水不足等问题最直接有效的方式。随着城市的发展和城镇化进程的不断加快，长距离输水工程不断呈现大型化、多支线的发展趋势，工程安全问题也日益突出。水泵抽水断电或阀门突然关闭均会产生水锤，威胁输水系统的安全。由于稳压塔的工程投资相对低廉，且对水锤升压与降压波均具有较好的水锤防护效果，因此在长距离供水工程中备受青睐。

然而，稳压塔往往会因输水线路地形条件的限制而导致塔的高度过大，为了减小稳压塔的高度，常在稳压塔上游增设调流阀。当输水系统流量较大时，稳压塔底部调流阀需保持全开状态；当输水系统流量较小时，可以依靠调流阀将稳压塔内的实际水位控制在某一临界值，从而达到减小稳压塔高度的目的。在稳压塔与调流阀联合设置方案中，稳压塔内的最大临界水位是影响稳压塔高度的关键因素。如果临界水位选取的较大，导致稳压塔过高，达不到减小稳压塔高度的目的；如果临界水位选取的较小，导致稳压塔过低，则会出现塔前调流阀过度削减压力来防止稳压塔溢流、而塔后需启泵加压来满足下游供水要求的情况，造成运行成本增加。对于较简单的输水系统，稳压塔内的最大临界水位可通过试算方法得到。但在多支线输水工程中，沿线支线水厂的流量可能取零和设计值之间的任意值，因此实际运行中存在无穷多种组合工况。每种工况对应的稳压塔水位均可能不相同，常规的试算方法显然已经无法满足实际工程的需求。如何从海量的组合工况中找到稳压塔的最大运行水位对于稳压塔高度的选择至关重要。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种输水系统稳压塔理论最小高度的计算方法，减小了稳压塔高度选取过程中的盲目性和工作量。

技术方案：本发明稳压塔理论最小高度的计算公式为：

h_tmin＝H_tmax-Z_d+H_sm (1)

式中，h_tmin为输水系统满足正常运行所需稳压塔的理论最小高度；H_tmax为输水系统正常运行时稳压塔内可能存在的最大水位；Z_d为稳压塔底部安装高程；H_sm为稳压塔预留的安全高度；

所述稳压塔内的最大水位H_tmax的优化模型如下：

其中，公式(2)满足以下约束条件

自流条件约束：

上游水库水位上下限：

H_umin≤H_u≤H_umax (4)

支线水厂流量上下限：

0≤q_si≤q_di i＝1,2…n (5)