【文章內容簡介】 ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 1 1i i i ii ic q t V CC V q t? ???? ?? (2) 1iV? 和 1iC? 兩個迭代式即為變水位水質均化池迭代計算數學模型。 給出 ,iicq（ i=0,1,2，?， n1） ， 00,tV C? ,則由式 (1) ,式 (2) 迭代計算 ,可得11iiVC??和[7]。 . 調節(jié)池水力特性的研究 . 直管式調量池一級數學模型 目前已建立大氣短管自由出流調節(jié)池的一級數學模型。 圖 16為典型的大氣中短管自由出流調節(jié)池的示意圖。在初始平衡條件下： 20 10? 進水量突然增加時，達到新的平衡條件： 21 11? ,水位維持在 1H 。兩種水量平衡下的流量公式分別為： 2 0 01 0 122ccQ A g HQ A g H???? (1)、（ 2） 1c ld?? ? ?????? (3) 式中 c? 是短管特性參數。由式（ 2）、（ 1）得流量與水位的對比關系式為： 221 21 110 20 10H Q QH Q Q?? (4) 圖 12 大氣中短管自由出流調節(jié)池示意圖 調節(jié)池特征參數包括調節(jié)池的水深、面積、出水短管特性、調節(jié)時間等。取任意0H 1H 進水 10 11() 出水 20 21() 池面積 0A 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ t時刻下。當 10Q 突然增大時，調節(jié)池水位逐漸上升到 H，取 dt時間微元，設池的面積為 cA ，進水流量為 11Q ,水位上升為 dH，則調節(jié)池水量平衡的微分關系如下： 11 2ccA dH Q dt A gH dt??? （ 5） 整理得出： 11 2ccAdt dHQ A gH?? ? （ 6） 取初始條件 t=0， H=H0，對式（ 6）積分： 00 11 2tH cH cAd t d HQ A g H?? ??? （ 7） 整理得出下式： 1 1 00 1 12112[ 2 ( ) l n ]2cccc cQ A g HAt A g H H QAg Q A g??? ??? ? ? ? （ 8） 1 2 1 1 3l n ( 2 )ct k H k Q A g H k?? ? ? ? （ 9） 其中 10 20,—— 低流量平衡時的進出水流量， 3/mh； 11 21,—— 大流量調節(jié)過程中的進出水流量， 3/mh； ,cAA—— 調 節(jié)池、出水短管面積， 2m ； 01,HH—— 低流量、大流量平衡時調節(jié)池水位， m ； ,HdH —— 大流量調節(jié)過程中某瞬時水位、水位變化量， m ； WH —— 出水短管阻力系數。 公式（ 8）包含了調節(jié)池的所有特性參數， 1 2 3,k k k 只取決于調量池和出水管的設計參數，對于已知的調節(jié)池為常數。公式（ 8）和公式（ 4）一起稱為調節(jié)池特征公式[8]。 本設計將建立泵提升式調量池的數學模型并通過實驗驗證數學模型。 . 已建立的泵提升式調量池數學模型 此前張孝燕學姐在她的畢業(yè)設計論文中已經建立了泵提升式調量池的數學模型。其表達式如下： 22139。12139。1 )( KKQKQeH M ???? 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 139。12139。112139。12139。1122139。12139。1239。2)()()(KQKQeKKQKQeKKKQKQeKQMMM???????????[9] 其中4139。1022139。12139。1 02 2)l n ( KAQtHKKQKQ HKM ?????? 但是，這個模型所得的 曲線與實驗所得的曲線有較大的差異，可能不適用于工程實際。因此，在本課題中，我將重新推導泵提升式調量池的數學模型。 . 調節(jié)池的分類 調節(jié)池主要分為水質調節(jié)池、水量調節(jié)池和混合調節(jié)池三類。其中混合調節(jié)池兼具水質調節(jié)與水量調節(jié)的功能。這里重點介紹前兩類調節(jié)池。 . 水質調節(jié)池 在水污染治理系統(tǒng)工程中，為了緩解因為水質變化過大而對后續(xù)處理構筑物造成的影響，需要設水質調節(jié)池。 常用調質池又分為普通水質調節(jié)池和穿孔導流槽式水質調節(jié)池。 普通水質調節(jié)池可寫出物料平衡方程： 1 0 2 2C QT C V C QT C V? ? ? 式中 Q —— 取樣間隔時間內的平均流量； C1 —— 取樣間隔時間內進入調節(jié)池污物的濃度； T —— 取樣間隔時間； C0 —— 取樣間隔開始時調節(jié)池內污物的濃度； V —— 調節(jié)池容積； C2 —— 取樣間隔時間終了時調節(jié)池出水污物的溶度； 假設在一個取樣時間內出水濃度不變，將上式變化后，每一個取樣間隔后的出水濃度為 102 //C T C V QC T V Q?? ? 當調節(jié)池容積已知時，利用上式可求出各間隔時間的出水污 物濃度。 對于穿孔導流式調節(jié)池：同時進入調節(jié)池的廢水，由于流程長短不同，使前后進入調節(jié)池的廢水相混合，以此來均和水質。 這種調節(jié)池的容積可按下式計算： 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ t ii=1q2TW ?? 考慮到廢水在池內流動可能出現(xiàn)短路等因素，一般引入 =? 的容積加大系數。則上式應為： t ii=1q2TW ??? 水質調節(jié)池的形式除上述矩形的調節(jié)池外還有方形和圓形的調節(jié)池。 . 水量調節(jié)池 在水污染治理系統(tǒng)工程中，為了緩解因 為水量變化過大而對后續(xù)處理構筑物造成的影響 ,需要設水量調節(jié)池。 常見的水量調節(jié)池如圖 。進水為重力流 ,出水用泵抽升 ,池中最高水位不高于進水管的設計水位 ,有效水深一般為 23cm。最低水位為死水位 [10]。 進水最高水位最低水位H泵出水 圖 13 水量調節(jié)池 常見的水量調節(jié)池有以下幾種： （ 1）直管式調量池 直管式調量池的示意圖如圖 12所示。 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 14 直管式調量池 直管式調量池的工作原理：當來水量大時通過溢流墻來保證出水水頭的穩(wěn)定，當來水水量較小時利用虹吸原理，保 證出水水頭恒定，從而穩(wěn)定出水流量。 （ 2）泵提升式調量池 泵提升式調量池的示意圖如圖 13 所示。 泵提升式調量池中，池子本身僅起到儲存原水的緩沖作用，它是依靠泵的工況點的改變來調節(jié)流量的。 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 15 泵提升式調量池 （ 3）浮筒式調量池 浮筒式調量池的示意圖如圖 14所示。 圖 16 浮筒式調量池 浮筒式均量調節(jié)池是利用出水孔口固定浸沒深度的自由出流的流量為恒定的這一原理而設計的調量池，其流量的大小可以通過改變孔口面積 和浸沒水深調節(jié)。 . 課題研究內容和意義 本課題的研究內容主要如下： （ 1） 建立進水流量呈階躍變化時泵提升式調量池水位、出流量隨時間變化的數學模型； （ 2） 通過實體模型試驗研究數學模型中參數變化對泵出流量的影響，得到實測曲進水流量 1Q 出水流量 2Q 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線，并與數學模型相比較； （ 3） 通過 LabVIEW 模擬進水流量呈連續(xù)階躍變化時泵的出流量隨時間的變化曲線，驗證數學模型在此條件下的可行性； （ 4） 根據數學模型和實驗結果分析可能影響泵提升式調量池調量效果的各因素，提出工程實際中調量池的優(yōu)化設計方案。 通過本課題的研究，得出可靠的泵提升式調量池數學模型，能夠更好地了解這 種調量池的水力學特征，為實現(xiàn)調量池的優(yōu)化設計打下基礎。 200m179。/h 水泵提升式調量池建模與設計 畢業(yè)設計 (論文 )說明書 共 63 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝