摘要：针对汾湖圩区内河流网络复杂、水流动性差、水质量日益下降等严重问题，针对汾湖区莘塔南联圩12条河流、外围5座水闸、1座泵站（安装4台轴流泵机组）的活水系统，基于实地测得的河流资料，建立系统水量-水力耦合模型，在保证河流生态流速的前提下，求解得到优化的系统各水闸开度、泵站机组运行台数及工况，节省泵站能耗。主要研究工作如下：

（1）收集、现场测定了汾湖区莘塔南联圩内各河道断面数据，计算河道过流断面面积和湿周；根据百度卫星地图，测量各条河道相关断面间的长度和总长度，测得的结果准确且节省人力物力。

（2）根据各河道参数，建立了各河道输水水力损失与流量的关系式；拟合了泵站水泵流量-扬程、流量-效率关系式。

（3）建立了系统所有水闸闸门全开、泵站分别开机1、2、3、4台机组时系统流量流速-水力扬程耦合模型，求解各河道流速、泵站机组运行参数。

（4）建立了系统流动阻力最大线路入流闸门全开、统一主要河道流速、泵站分别开机1、2、3、4台机组时系统流量-水力耦合模型，求解其他水闸水头损失及开度、河道流速及泵站运行参数。

（5）比较了为达到河道生态流速要求，实现闸站联合优化调度泵站节能89.2%。

本文成果可用于汾湖区莘塔南联圩活水工程的优化运行，其研究方法可为类似大型活水工程的优化调度提供参考，成果具有重要的学术和应用意义。

关键词：平原河网地区；水质；活水；闸站联合调度；优化运行；节能

目录

摘要

Abstract

1 绪论-4

1.1 研究目的-4

1.2 研究意义-4

1.3 国内外研究现状-4

2 工程情况-6

2.1 汾湖区水环境-6

2.2 莘塔南联圩区情况-6

2.3 泵站和闸门情况-7

2.3.1 闸门情况-7

2.3.2 泵站情况-8

3 河道与泵站资料-9

3.1 河道资料-9

3.1.1 河道断面间长度-9

3.1.2 河道过流断面面积-10

3.1.3 河道断面湿周-10

3.2 系统模型构建-11

3.2.1 概化河网和水工建筑物-11

3.2.2 确定最低生态流速-12

3.3 活水泵站水泵机组参数-13

3.3.1 泵站水泵机组资料-13

3.3.2 水泵性能参数-13

3.3.3 泵性能曲线拟合-13

3.3.4 水泵管路水力损失系统计算-15

4 泵站-河道活水系统流量-水力耦合模型建立与求解-17

4.1 各河道水位差-流量关系计算确定-17

4.2 泵站需要扬程曲线-18

4.3 外围水闸全开时方程组建立与求解-18

5 系统活水闸站调度优化-22

5.1 优化方案-22

5.2 单条河道流速调控-28

5.3 能耗计算与比较-29

6 结论与建议-31

6.1 结论-31

6.2 建议与展望-31

参考文献-32

致谢-35