大伙房水庫凈水廠支線爆管水錘分析及對策

張迪（朝陽縣水務局　遼寧　朝陽　122000）

大伙房水庫凈水廠支線爆管水錘分析及對策

張迪
（朝陽縣水務局遼寧朝陽122000）

長距離水庫輸水系統(tǒng)由于流量較大，供水范圍較廣，在工程運行過程中容易出現(xiàn)爆管事故。本文根據(jù)大伙房水庫輸水工程的具體情況，簡單介紹了支線爆管事故的預防及應急措施，又較詳細闡述了沈陽（2）凈水廠、遼陽凈水廠和鞍山凈水廠支線的爆管水錘分析，并給出了一些應對措施，對以后類似的工程管理工作具有一定的指導意義。

支線；水錘；爆管

1　工程概況

大伙房水庫輸水工程位于遼寧省沈陽市，該輸水工程共為沈陽、撫順、遼陽、鞍山等七座城市提供水源保障，工程流域涉及人口達到1000多萬人。大伙房水庫輸水（一期）工程隧洞總長度為85.32km，是完全重力流無壓引水隧洞，年調(diào)水能力達到17.78億m3。大伙房水庫輸水（二期）工程PCCP管線長度約154km，隧洞長度29.1km，大伙房水庫輸水工程的供水規(guī)模為327萬m3/d，由于該工程負責多個城市的供水任務，因此對整個輸配水系統(tǒng)運行的可靠性和安全性要求很高。

2　大伙房水庫輸水工程支線爆管事故預防及應急措施

大伙房水庫輸水（二期）工程的輸水系統(tǒng)具有輸水距離遠、輸水流量大、供水范圍廣等突出特點，因此在運行過程中存在發(fā)生支線爆管事故的可能性。所以相關(guān)部門要制定相應的預防措施和應急預案，盡可能避免事故發(fā)生，或者避免事故擴大從而造成二次災害。

在凈水廠支線分別停水時，各配水站支線上的閥門動作時間必須在對應凈水廠閥門關(guān)閉之后，在此之前應該盡量不動作或少動作，以避免由于閥后負壓造成支線破壞。

在實際運行中，考慮到如果由于意外事故造成了凈水廠的爆管，這時必須快速切斷該條支線的水流，一方面是為了避免水資源的浪費，另一方面是為了避免事故擴大化，造成二次災害，由于此時關(guān)閉凈水廠前閥門已經(jīng)沒有意義，必須對相關(guān)配水站的支線閥門進行操作。但是如果配水站支線閥門關(guān)閉不當，可能會導致主干線上壓力變化過大，影響其他支線的供水。所以在操作時各部門應聯(lián)系通暢，反應迅速［1］。

3　凈水廠支線爆管水錘分析

3.1沈陽（2）凈水廠支線爆管水錘分析

當沈陽（2）凈水廠支線發(fā)生爆管時，相應的沈陽（2）配水站支線閥門須快速關(guān)閉，發(fā)生爆管的沈陽（2）支線管道內(nèi)水壓力迅速降低到當?shù)卮髿鈮骸Ｉ蜿枺?）配水站支線閥門以120s、300s快速關(guān)閉。計算結(jié)果詳見下表1。

當沈陽（2）凈水廠支線發(fā)生爆管時，由于在沈陽（2）配水站處沒有平壓措施，而且沈陽（2）支線本身引用流量也相對較大，如果相應的沈陽（2）配水站支線閥門以120s關(guān)閉，在干線上將產(chǎn)生較大動水壓力，導致干線管道破壞；當沈陽（2）分支發(fā)生爆管，沈陽（2）配水站分支處閥門分別以120s和300s直線規(guī)律關(guān)閉，在沈陽（2）配水站分支處最大動水壓力分別達到92.9m和68.6m，前者不滿足管路的校核內(nèi)水壓力要求，后者超過了管路的設計內(nèi)水壓力，故當沈陽（2）分支發(fā)生爆管時，沈陽（2）配水站分支處閥門應該較慢關(guān)閉，但如果閥門關(guān)閉時間過長，從爆管處涌出流量過大，將會在主管線上產(chǎn)生較大的壓力降低，因此筆者建議以300s直線規(guī)律關(guān)閉閥門［2］。

當沈陽（2）分支發(fā)生爆管時，雖不會對干線造成破壞性影響，但對相鄰凈水廠的供水會造成一定的影響，例如1#、2#、3#穩(wěn)壓塔均發(fā)生了溢流現(xiàn)象，4#穩(wěn)壓塔雖然沒有溢流，但水位變化接近15m，由此導致相鄰的沈陽（1）配水站與遼陽配水站壓力出現(xiàn)了10m左右的變幅。

3.2遼陽凈水廠支線爆管水錘分析

當遼陽凈水廠支線發(fā)生爆管時，相應的遼陽配水站支線閥門須快速關(guān)閉，發(fā)生爆管的遼陽支線內(nèi)水壓力迅速降低到當?shù)卮髿鈮骸＿|陽配水站支線閥門以120s、300s快速關(guān)閉；

計算結(jié)果見表2。

表1　　沈陽（2）配水站附近水力過渡過程主要控制參數(shù)變化情況

表2　　遼陽配水站附近水力過渡過程主要控制參數(shù)變化情況

表3　　鞍山加壓站鞍山支線附近水力過渡過程主要控制參數(shù)變化情況

當遼陽凈水廠支線發(fā)生爆管時，由于在遼陽配水站處的平壓措施距離遼陽配水站較遠，雖然遼陽支線本身引用流量也不大，但在干線上也產(chǎn)生了較大動水壓力；沈陽（2）配水站壓力變化接近6m，3#、4#穩(wěn)壓塔均不同程度發(fā)生溢流，5#穩(wěn)壓塔雖然沒有發(fā)生溢流，但水位變幅超過了20m，與之相關(guān)配水站及干線閥門均需要在遼陽凈水廠支線爆管過后進行適當調(diào)整；當遼陽分支發(fā)生爆管，遼陽配水站分支處閥門分別以120s和300s直線規(guī)律關(guān)閉時，遼陽配水站處最大動水壓力達到分別54.9m和51.5m，雖然滿足管路設計要求，但安全裕量較少，所以仍建議遼陽配水站分支以300s規(guī)律關(guān)閥以保證管線安全［3］。

3.3鞍山凈水廠支線爆管水錘分析

當鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時，相應的鞍山配水站支線閥門快速關(guān)閉，發(fā)生爆管的鞍山支線泵后內(nèi)水壓力迅速降低到當?shù)卮髿鈮?。鞍山加壓站鞍山支線閥門以120s快速關(guān)閉；計算結(jié)果見表3。

當鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時，雖然在鞍山加壓站附近存在平壓措施，但由于鞍山加壓站位于重力流供水系統(tǒng)最末端，同時又屬于加壓供水，故當鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時，在干線上也產(chǎn)生了較大動水壓力；當鞍山加壓站鞍山支線處閥門以120s直線規(guī)律關(guān)閉，在加壓站鞍山分支處最大動水壓力也達到了56.9m，但滿足管路設計要求，由于該壓力產(chǎn)生于重力流的水流慣性，故對于鞍山加壓站鞍山支線而言只要能夠安全停泵即可，沒有必要再加大停泵時間；鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管，導致了鞍山加壓站下游營盤支線單臺水泵最終抽水流量變化0.3m3/s左右，鞍山加壓站泵后營盤支線穩(wěn)定壓力上升15m左右，遼陽配水站壓力變幅相對較大，達到了30m，主要是由于5#穩(wěn)壓塔水位變化所引起的［4］。

4　爆管事故對策分析

當沈陽（2）凈水廠、遼陽凈水廠、鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時，為保證其他支線正常供水，相應的配水站支線閥門均應快速關(guān)閉，由于在干線上設置了6個雙向穩(wěn)壓塔，對緩解由于爆管事故帶來的關(guān)閥水錘起到了良好消除作用，除沈陽（2）凈水廠外，120s關(guān)閥均沒有在干線上產(chǎn)生較大的動水壓力，當然由于穩(wěn)壓塔溢流，其他凈水廠的流量將會發(fā)生一定的變化，需要在爆管事故發(fā)生后，對干線主閥及各支線的閥門進行適當調(diào)整，由于沈陽（2）配水站沒有設置穩(wěn)壓塔，在120s快速關(guān)閉沈陽（2）配水站支線閥門時，對主干線會造成較大影響，但是通過延緩閥門關(guān)閉時間可以得到有效控制。

5　結(jié)語

通過分析可以得出：當干線上隔斷閥工作時，即使單線供水，只要下游各配水站干線及支線調(diào)流閥適當動作，重新合理分配各凈水廠水量，基本可以保證下游各凈水廠的水量要求。當支線凈水廠停泵關(guān)閥或支線爆管時，只要采用合理的關(guān)閥順序以及合理的關(guān)閉閥門速度，可以保證干線上所產(chǎn)生的最大動水壓力在管道的校核壓力之內(nèi)，不會影響整個輸水系統(tǒng)的正常運行。綜合來看，這對輸水工程管理部門提出了較高的要求。為此，在輸水工程管理中應保證管理部門之間聯(lián)絡的通暢性，能夠做到統(tǒng)一調(diào)度，科學指揮，制定一些應急預案，在面對事故時才能夠從容應對。陜西水利

［1］王鶴，陸金龍.壓力供水管道試通水爆管原因分析及探討 ［J］.供水技術(shù)，2014，01: 42-44+47.

［2］結(jié)少鵬，張健，黎東洲，喬艷偉.多支線長距離重力流輸水系統(tǒng)的水錘防護 ［J］.人民黃河，2014，08:130-133.

［3］張立秋，張朝升，李淑更.市政給水管道爆管原因與對策研究［J］.廣州大學學報（自然科學版），2009，02:72-76.

［4］張小平.為防止水錘現(xiàn)象長距離輸水系統(tǒng)設計 ［J］.中國水運 （下半月），2012，10: 163+178.

（責任編輯：唐紅云）

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