摘要：隨著城市的不斷發(fā)展和水資源的地域分配不合理，長(zhǎng)距離輸水管線被廣泛興建。通過(guò)分析影響長(zhǎng)輸管線的運(yùn)行安全的主要危害就是水錘，針對(duì)水錘的產(chǎn)生在設(shè)計(jì)、減少和運(yùn)行過(guò)程中采取相應(yīng)的控制措施，避免長(zhǎng)輸管線的水錘破壞，保障長(zhǎng)輸管線供水的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管線水錘

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平迅速發(fā)展，人民生活水平的提高，對(duì)水的需求要求是越來(lái)越高，也越來(lái)越迫切。而我國(guó)水資源的地域分配不合理，促使全國(guó)各地的長(zhǎng)距離輸水管線被廣泛興建。通過(guò)長(zhǎng)距離輸水管線把位于較遠(yuǎn)的水源輸送到缺水的城鎮(zhèn)，解決了許多城鎮(zhèn)水源短缺的問(wèn)題，但長(zhǎng)距離輸水管線多為單管，其運(yùn)行安全問(wèn)題成為輸水工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。長(zhǎng)輸管線隨地勢(shì)高低起伏敷設(shè)，不但節(jié)約能源，線路布置靈活、造價(jià)偏低。但這種長(zhǎng)距離輸水管線要著重考慮運(yùn)行過(guò)程中的安全。因?yàn)樵谳斔退倪^(guò)程中，由于大部分長(zhǎng)輸管線都是利用天然地形落差靠重力流輸水，運(yùn)行中的管道在突然啟閉閥時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，當(dāng)水錘壓力超過(guò)管道的允許承受的壓力時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆管事故，從而影響正常供水。因此需要采取一些有效措施來(lái)降低和消除長(zhǎng)輸管線的水錘破壞。

2 工程概況

克拉瑪依獨(dú)山子區(qū)某輸水工程始于取水首部（滲管取水區(qū)），止于城區(qū)蓄水池，本工程為遠(yuǎn)距離輸水管線，輸水管線總長(zhǎng)61.774公里，采用有壓重力流輸水，供水規(guī)模3000萬(wàn)方每年，水源水為地表水，采用河床滲管取水。引水口地面高程870米，輸水管末端地面高程為700米，首尾兩地地形差170米。采用單管輸水，管線主體材質(zhì)采用PCCP管。該管線主要為煉化企業(yè)提供工業(yè)用水，長(zhǎng)輸管線的安全運(yùn)行的可靠性要求更高。

3 長(zhǎng)輸管線安全運(yùn)行的防護(hù)措施

當(dāng)輸水管道中的液體速度因閥門(mén)啟閉等外界原因造成劇烈波動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)部液體壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生迅速交替，這種交替變化的力作用管道、閥門(mén)或其它管路元件上時(shí)就會(huì)向錘子錘擊物體一樣，形象叫做水錘效應(yīng)。水錘可以分為水柱連續(xù)的水錘現(xiàn)象（無(wú)水柱分離）和伴有水柱分離的水錘現(xiàn)象[1]。對(duì)長(zhǎng)距離輸水管道中的閥門(mén)啟閉時(shí)發(fā)生的水錘效應(yīng)采用的防護(hù)措施主要有管線分段、安裝進(jìn)排氣和彌合水錘閥、安裝管線穩(wěn)壓泄壓閥、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳監(jiān)控優(yōu)化操作等手段。

3.1 長(zhǎng)輸管線分段

長(zhǎng)輸管線分段就是把一條管段按距離或者高程分割為若干段，在每一段的末尾設(shè)置消能閥和清水池，清水池直接通大氣，消除因管道設(shè)計(jì)存在問(wèn)題而產(chǎn)生額剩余水頭，這樣就能把前段的壓力降到自然壓力，減少了各段管道的工作壓力，也減少了長(zhǎng)水管線的水錘壓力。

對(duì)長(zhǎng)距離重力流輸水管段進(jìn)行水錘防護(hù)時(shí)，用中間清水池對(duì)管道進(jìn)行分段或者分級(jí)不但技術(shù)上可行且易于實(shí)現(xiàn)，清水池容積一般可取5分鐘管道的最大輸水流量，并設(shè)置液位高低限，一是保證供水管道滿管運(yùn)行，二是避免因溢流造成水的流失。

根據(jù)末端壓力需求和長(zhǎng)輸管線的地形地勢(shì)，克拉瑪依獨(dú)山子區(qū)某輸水工程輸水管線分為兩段。第一段為取水口至中間匯水池，輸水管道總長(zhǎng)21.835km，設(shè)計(jì)流量Q=1.5m3/s ，流速1.77m/s，首尾高差110米。第二段為中間匯水池至城區(qū)蓄水池，輸水管道總長(zhǎng)39.939km，設(shè)計(jì)流量Q=1.5m3/s ，流速1.77m/s。首尾高差70米。

3.2 安裝防水錘的閥門(mén)

長(zhǎng)輸管線因隨地形敷設(shè)，高低起伏。在長(zhǎng)輸管線凸起點(diǎn)裝設(shè)進(jìn)排氣閥，對(duì)防止管道水錘破壞，保證輸水管道安全至關(guān)重要，排氣不暢極有可能造成管線被抽癟或者爆管。只有當(dāng)管道內(nèi)的壓力低于大氣壓力時(shí)通過(guò)進(jìn)排氣閥吸入空氣，防止管線抽真空造成管線被抽癟;當(dāng)管道中壓力上升高于大氣壓時(shí)，氣體向管線凸起處匯集，并通過(guò)排氣閥排出，防止空氣排不出時(shí)形成氣阻，導(dǎo)致斷流彌合水錘發(fā)生，使管道升壓。

在主線閥門(mén)前安裝穩(wěn)壓泄壓閥，穩(wěn)壓泄壓閥的主要作用是當(dāng)管道中發(fā)生水體流速變化時(shí)，會(huì)造成某點(diǎn)的壓力過(guò)高，在此的穩(wěn)壓泄壓閥檢測(cè)到壓力限值時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)閥門(mén)泄流掉一部分流量，維持管道在此點(diǎn)的壓力，當(dāng)壓力降到設(shè)定的安全值后，穩(wěn)壓泄壓閥再自動(dòng)關(guān)閉。

在管線中設(shè)置減壓閥，減壓閥主要是降低因部分管段落差大，低位管線需要承受較高的靜壓，致使低位管線需要承受更大的水錘壓力。通過(guò)在中間設(shè)置減壓閥，降低低位的管壓同時(shí)可以減少管線的建造成本。

克拉瑪依獨(dú)山子區(qū)某輸水工程輸水管線根據(jù)管線走勢(shì)，在管線沿線高點(diǎn)共設(shè)置進(jìn)排氣閥門(mén)60臺(tái)，彌合水錘閥2臺(tái)，穩(wěn)壓泄壓閥7臺(tái)。防止管線水錘影響正常供水。

3.3 運(yùn)行控制

開(kāi)工前應(yīng)按照小流量對(duì)管線進(jìn)行充水，使管線處于滿管裝態(tài)并檢查各點(diǎn)靜壓值都顯示正常，然后通過(guò)控制出口閥門(mén)調(diào)節(jié)進(jìn)口閥門(mén)和進(jìn)口水池水位保持滿管運(yùn)行。

根據(jù)輸水管道輸水要求的流量，在管道輸水限制流量下運(yùn)行。正常運(yùn)行工況下，從下游向上游依次緩慢調(diào)節(jié)閘閥開(kāi)度，使流量保持一致。每次調(diào)節(jié)流量不大于設(shè)計(jì)給出的值，調(diào)節(jié)間隔時(shí)間不小于最小間隔時(shí)間，保持各源頭和中間匯水池的水位在指標(biāo)范圍內(nèi)穩(wěn)定，各水池?zé)o棄水，管道進(jìn)口不進(jìn)氣。

需加大供水流量時(shí)，相應(yīng)增大注入源頭和中間匯水池的水量，同時(shí)加大尾端調(diào)節(jié)的開(kāi)度并控制增加流量不大于設(shè)計(jì)給出的值，調(diào)節(jié)間隔時(shí)間不小于最小間隔時(shí)間。

需要減少供水流量時(shí)，相應(yīng)減少注入源頭和中間匯水池的水量，同時(shí)調(diào)節(jié)末端和源頭的調(diào)節(jié)閥控制流量，每次調(diào)節(jié)流量不大于設(shè)計(jì)給出的值，調(diào)節(jié)間隔時(shí)間不小于最小間隔時(shí)間，保持各源頭和中間匯水池的水位在指標(biāo)范圍內(nèi)穩(wěn)定，各水池?zé)o棄水，管道進(jìn)口不進(jìn)氣。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)長(zhǎng)輸管線供水時(shí)的水錘破壞，提出了預(yù)防長(zhǎng)輸水線水錘的預(yù)防和防護(hù)措施，并在工程實(shí)例中進(jìn)行應(yīng)用，很好的解決了水錘對(duì)該管線的安全平穩(wěn)運(yùn)行的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金錐.停泵水錘及其防護(hù)（第二版）：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004年11月

作者簡(jiǎn)介：趙先甲，男，1984年9月出生，籍貫湖北松滋，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，主要從事供水生產(chǎn)運(yùn)行。