城市供水管网物理漏失模型实验研究

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随着城市化进程提速,水资源需求与日俱增,供需矛盾逐步恶化,城市缺水问题已尤为突出,供水管网漏损控制工作已迫在眉睫。管网漏失模型作为漏损控制的基础,一直是供水管网漏损控制研究热点。目前对管网整体漏失模型的研究基本结合单管单漏点实验结论通过计算机模拟完成,鲜有人进行管网漏失实验研究,得出结论往往与供水管网漏点的物理性质联系较弱,难以由压力和漏失流量数据推测管网漏损状况。本课题基于单管单漏口漏失实验、管网单漏口漏失实验和管网多漏口漏失实验研究供水管网漏失流量—压力模型,总结管网漏点物理性质与漏失模型的直接联系,弥补管网漏失模型缺乏实验研究的不足。单管单漏口漏失实验由水泵调速运行得到不同面积(3mm2至24mm2)、不同形状(圆形、横向和纵向)和不同管材(PPR、PE和UPVC)共计72种漏口的漏失流量—压力关系,回归分析形成各漏口单管指数漏失模型。总结分析模型参数得出结论:漏失系数与漏口面积呈正比,比值由管材和漏口形状决定,且有横向漏口>纵向漏口>圆形漏口,UPVC管材>PPR管材>PE管材;漏失指数与漏口面积无关,由管材和漏口形状决定,且有纵向漏口>圆形漏口>横向漏口,PE管材>UPVC管材>PPR管材。管网单漏口漏失实验首先验证单管实验结论在管网中的适用性,证明分析管网漏失模型和单管漏失模型联系的可行性。然后研究不同尺寸、不同形状(圆形、横向和纵向)和不同管材(PPR、PE和UPVC)单个漏口对管网整体漏失流量—压力关系影响,以管网平均压力代表管网压力形成各漏口影响下管网指数漏失模型,拟合模型参数具体计算公式,并与单管指数漏失模型进行比较分析,建立二者联系,将单管漏失规律推广至管网中。多漏口管网漏失实验首先以管网平均压力作为管网压力,以各漏口漏失流量之和作为管网漏失流量,研究漏口数量不同、漏口尺寸不同及漏口形状不同对管网漏失流量—压力关系的影响,对比单管漏失模型得出模型参数计算方法,将单漏口管网漏失规律推广为多漏口。然后研究管网存在多漏口情况下,压力值选取入口压力、最不利点压力和最高用水量节点压力时管网漏失模型变化,发现取管网入口压力时漏失系数符合之前实验规律,但取值呈一定比例缩小;选取最不利点压力时,漏失指数符合之前实验规律,但取值稍小;选用最高用水量节点压力时,漏失指数符合之前实验规律,但取值稍大。若综合管网入口压力、最不利点压力和最高用水量节点压力可得出准确管网指数漏失模型,能为管网漏失量化提供依据。
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