辛亞娟 梁沙莎

摘 要：闡述咸陽(yáng)市石頭河水庫(kù)供水工程情況及管線壓力特點(diǎn)，考慮采用重力流"U"字型輸水管道系統(tǒng)中防水錘的減壓方法，對(duì)該實(shí)際工程進(jìn)行全面數(shù)據(jù)分析和總結(jié)，通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)一級(jí)、二級(jí)減壓閥防護(hù)方案比較，提出了有效降低管道承壓的技術(shù)防護(hù)方案，以提高工程的經(jīng)濟(jì)性、保證此類(lèi)工程安全運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：重力流；降壓措施；減壓閥

一、基本工程情況

陜西省咸陽(yáng)市石頭河水庫(kù)供水工程位于關(guān)中盆地中部，主要用來(lái)解決咸陽(yáng)市及周邊多年來(lái)缺水問(wèn)題。此供水工程主要由取水口、輸水工程和凈水廠等三部分組成。輸水管線采用單管輸水，管線全長(zhǎng)59.645km，設(shè)計(jì)引水量4.24m3/s， 輸水管全線采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（簡(jiǎn)稱(chēng)PCP管，總長(zhǎng)17.973km）和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡(jiǎn)稱(chēng)PCCP管，總長(zhǎng)41.672km）。

輸水管路沿線高程變化大，取水口設(shè)在已建成的石頭河向西安市供水暗渠工程12#隧洞出口處與馬家溝渡槽的箱涵連接段，輸水管末端為凈水廠的進(jìn)水口。管道縱斷面整體呈U字型，最大高差約113m，首末端高差為76m，可利用水頭66.4m，（凈水廠要求10米壓頭）。此輸水工程屬于高落差、重力流管路輸水工程。

二、管線壓力特點(diǎn)及分析內(nèi)容

落差較大的“U”字型重力流管路系統(tǒng)是否需要減壓和分幾級(jí)減壓，主要取決于輸水管總落差的大小和管道的承壓能力。落差越大，管道允許承壓能力越低，需要設(shè)置減壓的級(jí)數(shù)就越多。針對(duì)重力流管路系統(tǒng)，降低管材承壓等級(jí)、減少工程造價(jià)，并預(yù)防水錘的發(fā)生是重點(diǎn)；消減管線運(yùn)行中的關(guān)閥水錘，將借助于緩閉蝶閥和減壓措施，防護(hù)管道某些部位可能產(chǎn)生水柱中斷，以及斷流水錘升壓，減少爆管事故。

針對(duì)咸陽(yáng)石頭河輸水工程的管線特點(diǎn)，為了減低工程造價(jià)，保證管線安全運(yùn)行，對(duì)本系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的水錘問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并采取合理措施對(duì)工程進(jìn)行水錘防護(hù)，從而減少經(jīng)濟(jì)損失。

三、水管減壓優(yōu)化方案及運(yùn)行水壓狀況

由于本輸水管道呈U字型，輸水管道按常規(guī)設(shè)計(jì)Q=4.24 m3/s時(shí)，大部分內(nèi)壓都將超過(guò)90m水柱，根據(jù)一般工程經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)壓超過(guò)80m水柱時(shí)，管道接頭，閥門(mén)連接，管件連接等處易出現(xiàn)故障，且影響管道整體安全。下面對(duì)采用減壓閥方案進(jìn)行研究。（b）圖為樁號(hào)15+860、43+987兩處設(shè)減壓閥時(shí)管線壓力情況。

鑒于本系統(tǒng)為重力流管路，優(yōu)化方案采用減壓恒壓閥消減多余水頭，從而降低靜水壓力的方法，保證管路正常運(yùn)行，減少管路漏失水量。根據(jù)設(shè)計(jì)專(zhuān)家組審查意見(jiàn)，最終確定為兩級(jí)減壓方案，其輸水管縱斷面線及水壓線圖如下。

經(jīng)過(guò)與其他減壓方案的結(jié)果比較，推薦二級(jí)減壓方案。二級(jí)減壓后管道約44km后的壓力降到約14m，而且整體管道靜壓力都有明顯降低，這對(duì)管道減少故障，降低漏損水量，消減爆管事故提高安全運(yùn)行可靠性意義重大。

四、結(jié)論

當(dāng)在（樁號(hào)15+860m，43+987m） 兩處裝設(shè)減壓恒壓閥，且將其動(dòng)作壓力整定為管道通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的壓力值，根據(jù)減壓閥的工作原理，水錘計(jì)算結(jié)果表明，減壓閥的設(shè)定對(duì)整個(gè)管線的最大水錘壓力有明顯的降低作用，并且末端閥的關(guān)閉時(shí)間越長(zhǎng)，壓力降低效果越好，越接近設(shè)計(jì)工作壓力。當(dāng)5分鐘關(guān)閥時(shí)

2#減壓閥前點(diǎn)的壓力比不減壓時(shí)低了90多米水柱，末端閥前點(diǎn)最大壓力比不減壓時(shí)的壓力降低了近120m水柱，可見(jiàn)降壓效果明顯。通過(guò)分析，20分鐘勻速關(guān)閥時(shí)全線壓力值滿足要求，但是考慮操作難度的問(wèn)題，建議用180s快關(guān)20分鐘關(guān)閉的兩階段關(guān)閥程序。

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