長距離輸水工程有關(guān)技術(shù)問題的探討

■鐘 瑞 ■榆林市水務(wù)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000

我國是一個(gè)水資源較為豐富的國家，但是由于我國人口基數(shù)大，人均水資源占有量非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界人均水資源占有量，被聯(lián)合國列為貧水國。另外，我國幅員遼闊，存在嚴(yán)重的水資源分布不均現(xiàn)象，南方的水資源占全國水資源的80%左右。而且，隨著氣候變暖，我國北方的水資源越來越少，因此，跨流域調(diào)水工程成為緩解這種水資源分布極度不均衡的重要方法措施，從而帶來了長距離輸水工程。長距離輸水一般可以分成重力流輸水和壓力流輸水兩種形式，在有條件的情況下，選擇重力流輸水能取得更好得節(jié)能效果。下面就長距離輸水工程中的技術(shù)問題進(jìn)行分析。

1 長距離輸水工程中管材的合理選擇

長距離輸水工程中，管材的選擇需要依據(jù)工程的規(guī)模、工程的重要級別、壓力等級、輸水距離的長度、沿途地質(zhì)水文條件、管道的性能等因素，進(jìn)行技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面的綜合評估，然后確定管材。

我國幅員遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件等有很大差異，同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和管材的應(yīng)用情況也有很大差異。而每一項(xiàng)長距離輸水工程都具有其獨(dú)有的特點(diǎn)，這使得管材的選型也非常復(fù)雜。某一種管材在一個(gè)工程中運(yùn)用取得較好的經(jīng)濟(jì)、安全、質(zhì)量效果，但是在另一個(gè)工程項(xiàng)目中可能就取不到這樣的效果了。根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，長距離輸水工程中的管材主要有離心球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃鋼管、預(yù)應(yīng)力混凝土管、鋼筒混凝土管這幾種。其中，預(yù)應(yīng)力混凝土管是成本最低的管材，在我國已被廣泛運(yùn)用到長距離輸水工程中，但是其自重大，因此選用該管材時(shí)必須嚴(yán)格控制工作壓力，將其控制在0.4-0.8MPa 之間為宜，也正是因?yàn)檫@一缺點(diǎn)，影響了預(yù)應(yīng)力混凝土管在長距離輸水工程中的應(yīng)用推廣。

某市政長距離輸水工程中，其原定設(shè)計(jì)中選擇鋼筒混凝土管作為重力流管道，選用鋼管作為壓力流管道，在局部地方進(jìn)行陽極保護(hù)。由于該項(xiàng)目是重點(diǎn)項(xiàng)目，對單管的輸水安全性要求高，且為長距離輸水，在實(shí)際施工中，將管材改為K9 級離心球墨鑄鐵管，有效保證了輸水的安全性，減少了后期維護(hù)量。

2 水錘的安全防護(hù)措施

凡是有泵和壓力管道的地方就有水錘，因此水錘也是長距離輸水工程中的一個(gè)重要技術(shù)問題，做好其安全防護(hù)措施是保證長距離輸水工程安全輸水的重要措施。

在長距離輸水工程中采用壓力流輸水方式時(shí)，需要采用水錘消除器、調(diào)壓井、液控蝶閥、旁通管泄壓等方式實(shí)現(xiàn)水錘的防護(hù)，避免其對泵站造成危害。同時(shí)，由于長距離輸水工程輸水管道長，在起泵時(shí)也很容易出現(xiàn)因水錘導(dǎo)致管道損壞現(xiàn)象，因此，必須進(jìn)行合理的水錘安全防護(hù)設(shè)計(jì)。

對于啟停泵，一般采用先開泵后開閥、先關(guān)閥后停泵的控制方式，因此在斷流彌合水錘上，對壓力下降部位注入水或空氣，避免產(chǎn)生空腔問題，能有效保證水錘的安全性。

水在輸水管道中流動時(shí)，也就是水和空氣的共同流動，當(dāng)輸水管道中出現(xiàn)排氣不通暢現(xiàn)象時(shí)，氣囊可能會因?yàn)樗鞯臄y帶作用而運(yùn)動，在水流速度過快時(shí)就可能出現(xiàn)氣囊的破裂。因此，我們在長距離輸水工程管道設(shè)計(jì)中，一般采用縱向布置方法，通過分析不同工況下水的流動狀態(tài)，然后合理安排排氣閥的位置以及合理的排氣閥選型。例如，選擇高點(diǎn)位置便于排氣，在高點(diǎn)位置設(shè)置雙口排氣閥，管道充水時(shí)采用大孔排氣，平常情況下采用小孔排氣。同時(shí)，在出現(xiàn)水流壓力大波動并出現(xiàn)負(fù)壓情況下，采用大孔進(jìn)氣，從而避免產(chǎn)生斷流彌合水錘，保護(hù)輸水管道。為保證輸水管道的正常、穩(wěn)定、安全運(yùn)行，我們往往還需要設(shè)置超壓泄壓閥，削弱峰壓。某長距離輸水工程中，其在泵房出水管上設(shè)置氣囊式水錘消除器。在水泵正常運(yùn)行時(shí)，罐內(nèi)的氣體被壓縮并儲備能量;在水泵停止時(shí)，管道內(nèi)的壓力驟然下降，此時(shí)罐內(nèi)氣體迅速膨脹給管道內(nèi)補(bǔ)充水，避免出現(xiàn)管道內(nèi)壓力的猛然大幅度降低現(xiàn)象。在管道內(nèi)壓力逐漸上升時(shí)，向罐內(nèi)充水，此時(shí)水錘波的部分能量就被吸收了，減少了管道內(nèi)壓力的上升。

3 管道的穩(wěn)定性問題分析

在長距離輸水工程中，若為單管高壓輸水管道工程，此時(shí)受到長距離、地質(zhì)地形條件等的影響，必須采取有效措施保證管道的穩(wěn)定性，可以從管線、管材、水壓、地形等方面合理處理該問題。一般來說，需要遵循以下幾個(gè)原則:(1)在布置管線時(shí)盡量避開山體滑坡地段、淤泥地段、水流沖刷地段等，這些地段極容易在出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)發(fā)生較大的地形變化，影響到輸水管道的穩(wěn)定性。另外，在條件允許時(shí)，盡量減少埋設(shè)管道，這樣可以降低溫度、滾石等對管道穩(wěn)定性的影響。(2)受地形影響，管線存在上坡和下坡段，根據(jù)管道與土壤的摩擦系數(shù)的關(guān)系，應(yīng)將明設(shè)管道坡度控制在20%以上，將埋設(shè)管道的坡度控制在25%以上，同時(shí)在埋設(shè)管道的承口處澆筑混凝土支墩，起到良好的加固效果。3.對管徑≥350mm、試驗(yàn)壓力＞10kg/cm2的管線，在其彎頭處設(shè)置混凝土支墩，起到固定作用，用被動土壓力和支墩的摩擦力來抵抗管道內(nèi)水壓產(chǎn)生的一個(gè)向外推力，確保管道的穩(wěn)定性。4.對于明設(shè)管道，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置管道伸縮器，通過計(jì)算滑動支座和固定支座的受力，從而實(shí)現(xiàn)支座形式與伸縮器之間受力的均衡性。

4 結(jié)束語

隨著輸水工程的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長距離輸水工程將會越來越多，相應(yīng)的長距離輸水工程的要求也在不斷提高，正確認(rèn)識長距離輸水工程中的關(guān)鍵性問題，并針對問題采取必要的措施解決問題，確保長距離輸水工程的建設(shè)質(zhì)量，保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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