王紅梅

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150025)

長距離輸水工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的研究

王紅梅

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150025)

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,區(qū)域開發(fā)的力度也越來越大,開發(fā)的第一步就是要解決水的問題,而長距離管道輸水,則是引水方式的首選。通過對輸水工程中各種管材的特點(diǎn)和適用性的介紹，明確了選用合適管材非常重要,這決定著工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)清楚了選用合適的輸水管材對城市建設(shè)和發(fā)展意義重大。

長距離；輸水工程；經(jīng)濟(jì)管徑

0 引言

在以往的長距離輸水工程設(shè)計(jì)中,由于受動(dòng)力設(shè)備及輸水管材的限制，多采取設(shè)多級加壓泵站的方式來實(shí)現(xiàn)，不僅增加了投資，而且管理上很麻煩。近年來,隨著優(yōu)質(zhì)、新型給水管材的推廣,大功率、高揚(yáng)程水泵技術(shù)的成熟，長距離輸水工程的設(shè)計(jì)得以優(yōu)化。以下就長距離輸水工程中管材的選擇，經(jīng)濟(jì)管徑的確定，排氣、排泥等輔助設(shè)施的設(shè)置談幾點(diǎn)看法，并列舉工程實(shí)例來說明在長距離輸水工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題。

1 長距離輸水工程管材的選擇

在長距離輸水工程中，管材的選擇一般要根據(jù)工程的規(guī)模，管道的工作壓力，輸水距離的長短，工程的進(jìn)度與重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地質(zhì)情況，當(dāng)?shù)毓懿牡纳a(chǎn)狀況，應(yīng)用管材的習(xí)慣，特別是工程的資金落實(shí)情況，而后進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面的論證，經(jīng)綜合比較后確定。

我國地域廣闊，各地區(qū)的地形地質(zhì)自然狀況不一樣，經(jīng)濟(jì)形勢與應(yīng)用管材的歷史狀況也不一樣，而每項(xiàng)工程又都具有自己的特殊性，因此長距離輸水工程管材的應(yīng)用也是多種多樣的。某一種管材在一個(gè)地方、一個(gè)工程被選用，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面有其合理性，而在另一個(gè)地方、另一個(gè)工程上就不一定合理，這就形成市場經(jīng)濟(jì)的今天，出現(xiàn)各種不同管材競爭的原因之一。

根據(jù)我們參加長距離輸水工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，特別這幾年我國引進(jìn)大量的新型管材和新的生產(chǎn)工藝，管材的優(yōu)化尤為重要。目前長距離輸水工程大都在鋼管、球墨鑄鐵管、予應(yīng)力砼管與予應(yīng)力鋼筒砼管、玻璃鋼管等方面選擇。

2 長距離輸水工程水錘的防護(hù)技術(shù)與安全措施

凡是有泵及壓力管道的地方就會(huì)有水錘，因此水錘是長距離輸水工程的一個(gè)重要的技術(shù)問題，也是造成工程事故的一個(gè)主要原因。

對泵站及管路系統(tǒng)的水錘問題是國內(nèi)外研究與防護(hù)的重要內(nèi)容。長距離輸水采用壓力流輸水時(shí)，在泵站系統(tǒng)為防止水錘的危害，一般采用調(diào)壓井(雙向、單向)，水錘消除器、液控蝶閥、緩閉止回閥、旁通管泄壓等形式。另一方面長距離輸水管道較長，起動(dòng)水泵時(shí)引起水錘造成管道破壞的現(xiàn)象也較多，因此大都要進(jìn)行認(rèn)真的分析研究。呼和浩特引黃工程在設(shè)計(jì)階段就聘請有經(jīng)驗(yàn)的部門對水泵不同的工況進(jìn)行水錘分析計(jì)算和研究，一方面解決設(shè)計(jì)中的問題，同時(shí)也對將來的運(yùn)行提出要求。

長距離輸水工程應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到水柱彌合水錘的危害。在長距離輸水管道中，流速變化是經(jīng)常出現(xiàn)的，管道中水流速度變化時(shí)，致使管道中水壓力升高或降低，在壓力低于水的氣化壓力時(shí)，水柱就被拉斷，出現(xiàn)斷流空腔，在空腔處的水流彌合時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)烈的撞擊，管道中的水升壓，則就形成斷流彌合水錘，彌合水錘升值很大，在實(shí)驗(yàn)裝置觀測到的竟達(dá)到工作壓力的2～4倍，因此其對輸水安全性的危害很大。

水在輸水管道中運(yùn)行時(shí)，實(shí)際上是水氣兩相流。因此在長距離輸水管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)輸水管道的縱向布置，分析研究計(jì)算可能出現(xiàn)的不同工況下水的流動(dòng)狀態(tài)，選擇合適的位置(一般在駝峰處)布置一定數(shù)量的排氣閥，在管線的水平段，排氣的問題更突出，因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般人為地把管線布置成一個(gè)高點(diǎn)，設(shè)置排氣閥，而且水平距段根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般在600m～1000m設(shè)置一處。另外排氣閥的選擇也很重要，因?yàn)楣艿乐兴诹鲃?dòng)時(shí)，水的狀態(tài)很復(fù)雜。根據(jù)國外水錘研究者提供的氣水兩相流資料來看，可分為六種流態(tài)，即層狀流、波狀層、段塞流、氣團(tuán)流、泡沫流、環(huán)狀流。由于水流流態(tài)的復(fù)雜性，也就產(chǎn)生了排氣的困難，因此除了確定排氣閥的合理數(shù)量、合適位置，對排氣閥種類與性能也應(yīng)充分重視。

長距離輸水工程在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，采用安全、合理、經(jīng)濟(jì)的水錘防護(hù)措施，效果較好，但不能做到全部去除，因此在管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也對此問題有所考慮。我國的給水排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(報(bào)批稿)中已明確，管道的設(shè)計(jì)內(nèi)壓力為管道工作壓力的1.4～1.5倍主要解決管道的試壓與管道產(chǎn)生的殘余水錘的危害，保證輸水工程的安全。

3 經(jīng)濟(jì)流速與經(jīng)濟(jì)管徑的選擇

長距離輸水工程經(jīng)濟(jì)管徑的確定，關(guān)系著輸水工程的合理性和工程的總造價(jià)。在經(jīng)過技術(shù)方案的論證、優(yōu)化選擇了最佳方案后，還要進(jìn)行管材的論證比較，然后再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)流速的計(jì)算，確定經(jīng)濟(jì)管徑。

經(jīng)濟(jì)流速的計(jì)算方法種類很多，各國都有不同的計(jì)算方法。一般講有采用公式直接計(jì)算的，有采用基建投資+20年電費(fèi)(有的也采用10年電費(fèi))進(jìn)行計(jì)算比較的。改革開放以來，我們與國外接觸交流頻繁，引進(jìn)了較為流行的動(dòng)態(tài)法。動(dòng)態(tài)法種類也有不同的形式，目前我們在亞行、世行、日元貸款項(xiàng)目中應(yīng)用年值法與凈現(xiàn)法較多。

4 結(jié)語

由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國各個(gè)地區(qū)用水量都普遍增加，而另一方面，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類的活動(dòng)，環(huán)境的污染也漸嚴(yán)重。很多地區(qū)附近的水不能應(yīng)用(如溫州市),這樣就使長距離輸水工程近些年來發(fā)展很快，長距離輸水工程的許多技術(shù)問題都有待更深入地研究和提高。上述幾方面的論述僅為幾個(gè)部分,還有一些設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理方面的問題有待于進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

[1]劉霆. 地應(yīng)力測量在深圳市東水西調(diào)輸水工程構(gòu)造穩(wěn)定性評價(jià)中的應(yīng)用[J];地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù);2000年03期.

[2]王亞平. 長距離管道輸水工程設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J];水力采煤與管道運(yùn)輸;2000年03期.

[3]朱滿林,楊曉東,田峰巍. 長距離輸水泵站管道優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];水利學(xué)報(bào);1998年S1期.

[4]劉光臨,劉梅清,匡許衡. 長管道系統(tǒng)中的水錘及其防護(hù)研究[J];武漢水利電力大學(xué)學(xué)報(bào);1996年05期.

(編輯 趙欣宇)

Research on the Design of Long Distance Water Delivery Project

WANG Hongmei

(Heilongjiang College of Construction, Harbin 150025, China)

With the national economic development, regional development efforts are also increasing, and the first step of development is to solve the problem of water, and long distance pipeline water is the preferred way of water diversion. Through the introduction of characteristics and applicability of various pipes in water delivery engineering, clear the selection of suitable pipes, which determines the safety and economy of engineering, and clears the selection of suitable water pipe has very important significance to the urban construction and development.

long distance; water delivery project; economic pipe diameter

2015-11-25

王紅梅(1981-)，女。本科，副教授。主要研究方向：環(huán)境工程。

G712

B

1672-0601(2016)03-0001-02