[01560435]大型输供水泵站系统水力优化设计与水锤防护关键技术及应用

输供水泵站系统是实现水资源调配、城市供水、内涝防治和改善生态环境的核心基础设施。随着经济社会发展，建设大型泵站工程的需求日益迫切，但大型泵装置设计理论与技术研发滞后，效率低、稳定性差，核心设备长期依赖进口；受空间限制的大型泵站建筑物进出水系统流态紊乱、泥沙（污泥）淤积问题难以解决；长距离输水管道水锤理论不完善，缺乏可靠防护技术，爆管事故屡见报道。大型泵装置研发、建筑物水力优化、水力排沙与水锤防护技术亟待解决。 在国家科技支撑计划、省（市）重大工程科研项目等支持下，项目团队经过20多年的科研攻关，形成了大型泵站装置优化设计、整流措施、水力排沙、水锤防护的理论技术体系，取得如下创新性成果： 构建了大型泵站泵装置优化设计理论，开发了具有自主知识产权的大型灯泡贯流泵设计、制造成套技术。揭示了水泵稳态和瞬态过程内流演变规律与外特性参数的耦合机理，建立了,泵装置多目标优化设计理论，提出了三维非定常湍流与结构耦合作用下的大型泵站流激振动分析方法，研发了新型灯泡贯流泵叶轮水力模型和高性能贯流泵装置，效率与气蚀指标达到国际领先水平。 创建了大型泵站整体水力模型试验理论与组合式整流技术，攻克了小空间大泵站水力条件差、效率低的难题。率先开展了泵站水工模型与泵装置模型耦合的水力模型试验，首次构建了泵站整体水力模型试验理论体系；提出了泵站进出水流不良流态判别准则与整流建筑物体型设计参数理论公式，开发了导流墩、压水板、底坎、立柱、格栅等多措施组合整流技术，保障了大型泵站安全稳定高效运行。 发展了长距离输供水系统水锤理论，创建了泵站工程水锤防护技术体系。 建立了多种类型的含摩阻关阀水锤理论公式、停泵水锤计算与传播公式；提出了不同水锤防护方案的设置原则，发明了空气罐与阀门联合防护水锤等核心技术，创建了多种水锤防护措施的技术体系。 创建了城市排水泵站水力排沙技术，解决了泵站进出水建筑物泥沙（污泥）淤积难题。开创性地将“束水攻沙”理念应用于解决城市排水泵站泥沙（污泥）淤积问题，发明了建筑物底部沟槽和排沙廊道的水力排沙技术，提出了城市排水泵站水力排沙控制运行准则，实现了泵站泥沙的水力自清。 项目成果达到国际领先水平，获得行业/省部级科学技术奖一等奖3项，被4部国家行业规范及2部行业设计手册采用，获授权发明专利32项、软件著作权16项，出版专著7部，发表学术论文260篇，其中SCI/EI论文122篇。成果应用于南水北调东线、中线、东北大伙房、上海青草沙、上海合流污水治理等126座大型泵站工程的水力优化设计与水锤防护，产生了重大的经济社会效益。