【摘要】本文重點(diǎn)介紹了高揚(yáng)程大流量條件下長(zhǎng)距離輸水條件產(chǎn)生的水錘特點(diǎn)，研究了從管材粗糙度的選擇、高揚(yáng)程大流量輸水中減壓?jiǎn)栴}水力學(xué)問題研究，介紹了高揚(yáng)程大流量輸水容易產(chǎn)生的水錘類型，對(duì)此類工程的安全運(yùn)行起到一定指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】高揚(yáng)程；大流量；水錘；防護(hù)措施

近些年來，我國(guó)不斷將聯(lián)系各地區(qū)間發(fā)展的遠(yuǎn)距離輸水工程納入建設(shè)的重點(diǎn)。而在頻繁不斷的工程建設(shè)環(huán)節(jié)中，安全這一問題日益考驗(yàn)著人們對(duì)于該類工程的信心。普遍來說，我國(guó)南方地區(qū)屬于多水地帶，要想合理引送水資源，就要考慮當(dāng)?shù)氐那鹆甑赜騿栴}，此地形高低差距大，綿延不絕。因此，在引送水的管道建設(shè)中出現(xiàn)的安全隱患較多。此間最為嚴(yán)峻的便是水錘問題，這類問題一直是引水工程建設(shè)中的一大難點(diǎn)，如果發(fā)生了這樣的問題，便會(huì)導(dǎo)致供水體系出現(xiàn)損毀，進(jìn)而為周圍的居民帶來生活上的困擾，所以更多的人們將目光聚焦于引水工程建設(shè)中的管道安全問題上。

1、高揚(yáng)程大流量輸水的水錘防護(hù)

1.1高揚(yáng)程大流量輸水的水力學(xué)研究

流量范圍廣，起伏差度大，運(yùn)送距離遠(yuǎn)的引水工程可以納入重力運(yùn)輸水的范疇中，由于該工程所覆蓋的范圍廣，并且流量較大，在很大的可能性中會(huì)出現(xiàn)同普通的重力運(yùn)輸水有所差異的情況。比如在管道的材質(zhì)的選擇上，關(guān)乎著該管道能否承受較大的水壓，并且在檢測(cè)管道出現(xiàn)的問題與修理當(dāng)中，工作人員也要加倍注意，這些均在保障該地區(qū)人們生活上起到舉足輕重的作用。

1.1.1管材粗糙度的選取

在運(yùn)送跨距離較遠(yuǎn)的水資源時(shí)，因?yàn)樗枰墓艿辣容^長(zhǎng)，所以其在這個(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)于水的損耗是最為大的，不計(jì)部分的水頭損耗，而是將這段路程中的水輸送損耗納入計(jì)算的范圍內(nèi)。并且，由于在施工時(shí)水源經(jīng)過的地帶一般都為阻力平方區(qū)，因此在一般的工程計(jì)算當(dāng)中以下列的公式作為參考：

根據(jù)以上的式子知得到，運(yùn)輸環(huán)節(jié)的水管在路途中損耗同水流的速度以及水管表面的粗

糙程度的平方呈正相關(guān)的關(guān)系，如果水流的流量和管道的橫截面積已經(jīng)知曉，那么水資源的損耗則只跟水管表面的粗糙程度有關(guān)聯(lián)。所以，水管表面的粗糙程度在施工環(huán)節(jié)扮演著舉足輕重的角色。

1.1.2 高揚(yáng)程大流量輸水中的減壓?jiǎn)栴}

大高差重力流輸水工程，其原理主要是通過自然形成的地貌特點(diǎn)，從而依靠重力對(duì)水進(jìn)行輸送。在一般的情況下，測(cè)壓管的水壓會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜水壓?？梢坏┧苤械拈y門被鎖定，水管內(nèi)的壓力便跟高低的起伏有著十分緊密的關(guān)聯(lián)。此間，地勢(shì)的起伏越大，管道中的壓力也會(huì)隨之攀升。這就對(duì)水管抵御強(qiáng)壓的品質(zhì)提出了較高的要求，對(duì)于資金的投入上也是一大難點(diǎn)。所以，科學(xué)合理地設(shè)立減少壓力的蓄水池，同時(shí)對(duì)閥門的松緊程度作出適當(dāng)調(diào)整都是解決該類問題的有效辦法。

1.2高揚(yáng)程大流量輸水容易產(chǎn)生的水錘

1.2.1 關(guān)閥水錘

在一般的運(yùn)行狀態(tài)下，承載利用重力輸送水資源的管道所有地方的靜水壓都遠(yuǎn)高于測(cè)壓管的水壓；如果水管中的閥門被鎖定，那么重力流管道從起始到終止的高度差距便會(huì)小于管道中的所能承受的靜水壓值，同時(shí)，地勢(shì)的起伏越大，管道中的壓力也會(huì)隨之攀升。一旦有操作上的失誤，便會(huì)導(dǎo)致瞬間管道內(nèi)的水壓激增。這種情況一旦出現(xiàn)，水管中的水錘波便會(huì)成為先從頭傳導(dǎo)到尾的負(fù)壓波，而負(fù)壓波也會(huì)讓水管中的一些地方的壓力遠(yuǎn)小于汽化壓，從而導(dǎo)致水流汽化，進(jìn)而產(chǎn)生斷流水錘；當(dāng)傳導(dǎo)至尾端時(shí)，還會(huì)重新以正壓波的形式進(jìn)行傳導(dǎo)，這樣下來，不斷碰撞中，水管便會(huì)經(jīng)受一波又一波的沖擊，從而對(duì)管道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成了極大的損毀。

1.2.2斷流彌合水錘

對(duì)于管道的直徑較大，起伏差值高，距離長(zhǎng)遠(yuǎn)的重力引水工程建設(shè)中，由于高度的干擾，水流也隨著受到很大的影響。斷流彌合水錘一般是出現(xiàn)于泡沫較少的地帶，而其所能導(dǎo)致的壓力陡升情況非常明顯，實(shí)際狀態(tài)下能夠提高到2至4倍。因此，施工人員在該地帶的管道材質(zhì)選取上務(wù)必要嚴(yán)格地把關(guān)質(zhì)量。從而科學(xué)推測(cè)出斷流彌合水錘發(fā)生的位置尤為必要，這樣能夠事前對(duì)其加以防范，進(jìn)而規(guī)避不必要事故的發(fā)生。

2、工程實(shí)例

2.1工程概況

閻王鼻子水庫(kù)工業(yè)區(qū)的引水建設(shè)工程主要是通過河流出口上的6km地帶進(jìn)行水流的引導(dǎo)，依靠長(zhǎng)為46.675km的管道路線到達(dá)工業(yè)區(qū)，總體的長(zhǎng)度為51.482km，而具體的高低差距達(dá)到682m。同時(shí)，施工方將引導(dǎo)水源的流量設(shè)置為1.0m3/s。工程將該河水引入，計(jì)算得出的引水總量可以達(dá)1175萬m3/a。對(duì)于管道的水量安排則是保證能夠在第1次引水中就能達(dá)到效果，從而可以得到試驗(yàn)河流每月的具體引導(dǎo)水量圖：

2.2解決方案

對(duì)于樁號(hào)7個(gè)地方可以分別設(shè)置一臺(tái)箱式雙向調(diào)壓塔，而在樁號(hào)4個(gè)地方分別設(shè)置一臺(tái)泄壓閥，同時(shí)根據(jù)情況1中相同的位置設(shè)置用于緩沖的排氣裝置，將其流速控制在0.8m/s，同時(shí)把關(guān)閉閥門的時(shí)長(zhǎng)控制在300～400s。緩沖泄氣裝置的具體流速為0.8m/s，在較為合適的地方安裝一個(gè)泄壓閥，同時(shí)再找一個(gè)合適的地方安置箱式雙向調(diào)壓塔，關(guān)閉閥門的時(shí)長(zhǎng)控制在300～400s的前提下，我們可以知道：首先，可以保證水管的承壓能力可以抵御水錘的最大壓強(qiáng)；其次，在彼此差異較大的工作當(dāng)中，關(guān)閉閥門的時(shí)長(zhǎng)并沒有對(duì)水管內(nèi)的壓力變化造成任何影響；最后，相較于方案1，本次方案對(duì)水錘的壓力調(diào)控更為到位。值得工作人員注意的一點(diǎn)便是要將閥門的滯后效果納入考察的范圍內(nèi)，因?yàn)樗苤泻艽蟪潭壬蠒?huì)在極短時(shí)間發(fā)生壓強(qiáng)暴增的情況，所以對(duì)于泄壓閥的滯后效果務(wù)必要控制在1秒內(nèi)。如果無法保證，將會(huì)出現(xiàn)極其嚴(yán)重的后果。

3、結(jié)論

通過對(duì)運(yùn)送距離遠(yuǎn)的重力引水工程的研究，從而得出了有關(guān)解決水錘防治問題的有效辦法。對(duì)于運(yùn)輸水資源的工程建設(shè)環(huán)節(jié)，施工方不單單需要將符合當(dāng)?shù)鼐用袼啃枨蟮牧髁恐导{入考察的范圍，同時(shí)也要在生態(tài)的保護(hù)上作出努力，從而促使整個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)不斷完善。而科學(xué)合理地設(shè)立減少壓力的蓄水池，同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制水流的效果，并且積極對(duì)各個(gè)分級(jí)的水力條件進(jìn)行穩(wěn)固，設(shè)立流量水位雙控閥也不失為控制水流的一大有效辦法。

參考文獻(xiàn)：

[1]王樹人.水擊理論與水擊計(jì)算[M].北京：清華大學(xué)出版社，1981