提升膠東調(diào)水工程管道運行能力的對策措施

周雪楊，崔春梅

（1.山東省調(diào)水工程運行維護(hù)中心福山管理站，山東 煙臺265500；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南250014）

膠東調(diào)水工程是南水北調(diào)東線工程中“T”字型調(diào)水大動脈的組成部分，是緩解煙臺、威海兩市供水危機(jī)，防止萊州灣地區(qū)海水入侵，改善生態(tài)環(huán)境，保證社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的特大型水利工程。2014 年以來，膠東地區(qū)發(fā)生連年嚴(yán)重干旱和城鄉(xiāng)供水危機(jī)，膠東調(diào)水工程自2015 年開始連續(xù)6 年實施向煙臺、威海應(yīng)急調(diào)水，極大緩解了供水危機(jī)，保障沿線城鄉(xiāng)生產(chǎn)生活用水需求，極大改善了沿線生態(tài)環(huán)境，補(bǔ)充地下水，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。

膠東調(diào)水工程福山段包括高疃泵站、管道工程及暗渠工程三部分。暗渠管道段上接棲霞，下至萊山區(qū)外夾河，跨越5 個鎮(zhèn)街，先后穿越白楊河、大沽夾河、S802 省道、煙青威繞城高鐵、藍(lán)煙鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施。管道工程全長25 km，其中包括高位水池1 座，控制性閥門井12 座，排氣井34座，排水井10 座，穿越河道3 處，分別為穿越清洋河2 處，穿越內(nèi)夾河1 處。暗渠管道工程是膠東調(diào)水工程的重要組成部分，但在運行中卻暴露出不少問題，嚴(yán)重影響調(diào)水工程的安全運行，因此，亟需探索科學(xué)有效的措施解決管道工程存在的隱患問題，進(jìn)一步提升管道工程運行能力。

1 存在的問題

1.1 管道運行時有發(fā)生水錘風(fēng)險

管道工程位于山區(qū)地帶，高疃泵站設(shè)計高程28.66 m，走向4 km 后，挑至高位水池，高程85.6 m；沿線走向7 km，至內(nèi)夾河穿河處最低點高程3.37 m，福山管道段沿線設(shè)有12 個閥門井，內(nèi)設(shè)電動蝶閥來調(diào)節(jié)流量，主要作用是解決管道中不利工況下的負(fù)壓問題，但管道走向地勢起伏較大，在如此近距離且大落差的工況下，運行中若下游閥門井發(fā)生緊急事件，導(dǎo)致下游閥門緊急關(guān)閉，將造成水錘現(xiàn)象。水錘引起管道中的壓力升高，可以超過管道中正常工作壓力的幾十倍至幾百倍沖擊管道，以致管壁產(chǎn)生很大的應(yīng)力，而壓力的反復(fù)變化將引起管道和設(shè)備的振動，造成管道、管件和設(shè)備的損壞，甚至造成管道爆裂等事故。

1.2 管道調(diào)水運行能力空間不足

膠東調(diào)水工程管道目前處于單管道高負(fù)荷運行狀態(tài)，設(shè)計流量為5.5～4.8 m3/s，運行能力有限。高位水池平面凈尺寸為20 m×10 m，出水管頂高程86.7 m，運行設(shè)計水工況水位87.53 m，主要功能是調(diào)節(jié)高疃泵站和桂山調(diào)流閥各工況下流量不匹配和控制的時間差容積偏小，要求遇到最不利工況時，保障管頂處于淹沒狀態(tài)，但經(jīng)計算需要調(diào)節(jié)下游管道最大水量約有4 000 多立方米，但現(xiàn)有的高位水池容積僅200 m3，水池容積量嚴(yán)重偏小，遇到不利工況時，容易造成管道進(jìn)氣，下游局部高點管道拉空，影響工程運行安全。

1.3 管道管護(hù)環(huán)境復(fù)雜

管道工程屬于隱蔽工程，材料大多數(shù)是玻璃鋼管，在管道接縫處用橡膠帶、焊接等措施止水，經(jīng)過長時間運行，接縫處易出現(xiàn)老化滲漏，有些只是初期產(chǎn)生暗漏，但管道走向跨越農(nóng)田、山地和穿越河道，均處于偏僻山區(qū)，地下管道是否運行正常、是否出現(xiàn)滲漏，均無法從表面發(fā)現(xiàn)，只有形成了小流量滲漏，方能通過肉眼識別發(fā)現(xiàn)。近年來，煙威地區(qū)連年干旱，管道出現(xiàn)漏水流量較小的情況，為了不影響城鄉(xiāng)居民正常用水，只能采取觀察、引渠道排水的保守方式處理，若出現(xiàn)嚴(yán)重漏水或爆管事件，只能停水進(jìn)行檢修，嚴(yán)重影響煙威地區(qū)用水需求。

1.4 應(yīng)急處置機(jī)制有待提升

膠東調(diào)水工程福山管道段自2015 年開始正式運行，管道已連續(xù)運行了近6 年，期間暴露出暗渠管道運行中不免會出現(xiàn)各種意外事件，但由于工程設(shè)立較晚，人員配備、基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，遇到緊急事件有效應(yīng)對方式有待改善。

2 對策及建議

2.1 依靠技術(shù)手段減小水錘發(fā)生風(fēng)險

一是考慮在管道最高點、低凹處、上坡坡角處等重要節(jié)點設(shè)置安全閥及抗水錘的專用閥門，當(dāng)管道中壓力升高值超過允許數(shù)值時，安全閥自動開啟泄壓，釋放出管道中部分水量，使管道內(nèi)部壓力升高變緩，從而消除水錘壓力；二是充分利用現(xiàn)有的排氣閥，可排除管道中的空氣，保證系統(tǒng)內(nèi)是單相流，不致出現(xiàn)水錘升級的情況，同時還可在管道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓時補(bǔ)氣，防止產(chǎn)生負(fù)壓水錘；三是設(shè)置逆止閥，緊急事件導(dǎo)致的水錘較復(fù)雜，可在閥門井中出口安裝逆止閥或緩閉止回閥加以保護(hù)；四是通過采集近6 年運行以來的管道參數(shù)，研究管道運行特性，結(jié)合現(xiàn)有的自動化設(shè)備來調(diào)整各類電動閥門啟閉時間，適當(dāng)延長閥門的啟閉順序及速度，避免發(fā)生水錘現(xiàn)象。

2.2 依靠工程手段擴(kuò)大管道輸水能力

一是建議增加一條新的有壓輸水管道，按照能夠滿足其中一條管道出現(xiàn)事故停水檢修，另一條管道仍然可以正常運行的原則來建設(shè)，兩條管道互為配用，在輸水壓力大的條件下，雙管道也可以同時運行。新管道的選材和管徑，要在現(xiàn)有管道材料的基礎(chǔ)上，在可預(yù)計的最大流量需求的前提下，選擇安全可靠的材料，管線要盡可能沿現(xiàn)有管道走向鋪設(shè)，兩條管道之間要保持安全距離，盡量避開村鎮(zhèn)密集區(qū)，選擇地質(zhì)條件較好的地帶，減少管道拐點，便于施工和日后的管理維護(hù)。二是對現(xiàn)有高位水池進(jìn)行擴(kuò)容施工，根據(jù)高疃泵站蝶閥和桂山調(diào)流閥設(shè)計流時閥門關(guān)閉時間，計算出新增高位水池需要的調(diào)蓄容積，在現(xiàn)有的20 m×10 m 高位水池占地面積上，盡量選擇周邊不涉及林地、農(nóng)田、生態(tài)紅線的土地進(jìn)行施工，高位水池擴(kuò)容工程池頂高程可適當(dāng)降低，出口管道管頂與水池池底持平，從而加大水池可利用容積。

2.3 依靠科技手段監(jiān)測管道運行狀態(tài)

結(jié)合近幾年管道多次出現(xiàn)大小流量不等的滲水情況，為實時監(jiān)測到管道內(nèi)部具體方位的滲水點，可考慮利用自由行進(jìn)式管道監(jiān)漏技術(shù)。該技術(shù)是以智能球為主體，智能球是一個安裝有聲音傳感器的專門用來檢測泄漏點的球體，該球體通過現(xiàn)有的閥門井和排水排氣井可進(jìn)入管道內(nèi)部，隨水流向前移動。管道發(fā)生漏水時，流出管道的水與漏口摩擦、以及與四周介質(zhì)等撞擊，會產(chǎn)生不同頻率的振動，球體在行進(jìn)過程中利用聲學(xué)檢測技術(shù)，通過傳感器識別和定位到滲漏點，辨別滲水流量的大小。

2.4 依靠制度提升應(yīng)急響應(yīng)處置能力

根據(jù)膠東調(diào)水工程管道段的地質(zhì)條件和運行實際，成立應(yīng)急響應(yīng)小組，統(tǒng)一組織、統(tǒng)一指揮，對內(nèi)協(xié)調(diào)調(diào)水管理系統(tǒng)內(nèi)部力量，對外協(xié)調(diào)相關(guān)地方政府和部門，確保應(yīng)急調(diào)水環(huán)境安全；制定調(diào)水管道工程應(yīng)急處置機(jī)制，配備備用電源、抽水設(shè)備等必要物資，定期對人員進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)演練；依靠現(xiàn)有的水質(zhì)檢測系統(tǒng)，對水質(zhì)變化進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，及時制止惡化水質(zhì)流入水源地。