汪建平　杜燕子

摘 要 長(zhǎng)距離重力流管道輸水是利用兩地的地勢(shì)高差，局部管道中壓力富余不可避免。富余壓力不僅會(huì)造成關(guān)閥水錘，而且會(huì)加劇斷流型水錘升壓，其破壞力極強(qiáng)。本文結(jié)合某縣重力輸水工程實(shí)例，分析富余壓力對(duì)水錘升壓的影響，采取相應(yīng)消能措施，給出最優(yōu)的水錘防護(hù)方案。

關(guān)鍵詞 重力輸水管道 水錘

中圖分類號(hào)：TU991.39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1工程實(shí)例

1.1工程概況

某縣城重力輸水，供水量為360m3/h，供水管長(zhǎng)約6.11km；0至2721.3采用DN400的PE管，承壓值為1.6MP，2721.3至3054.8采用DN400的PE管，承壓值為2.0MP，其余管道采用DN400的球墨鑄鐵管，承壓值為2.4MP。

其中，起端水池出流水頭為2m，沿線設(shè)有恒速緩沖排氣閥，末端閥門采用勻速關(guān)閉的方式，保證出流水頭10m。

1.2水錘計(jì)算

本工程在計(jì)算中選用的水錘防護(hù)措施為恒速緩沖排氣閥和箱式雙向調(diào)壓塔。就不同工況進(jìn)行非穩(wěn)定流計(jì)算分析，以確定最佳的防護(hù)措施。

統(tǒng)一在末端水池處安裝活塞閥，關(guān)閥方式采用勻速關(guān)閉，經(jīng)計(jì)算本工程末端閥總關(guān)時(shí)間在200～600s之間垘對(duì)水錘計(jì)算影響不大，為方便比較總關(guān)時(shí)間定為300s進(jìn)行分析。

指定樁號(hào)處安裝恒速緩沖排氣閥，樁號(hào)2+650.80、6+050.00處分別安裝箱式雙向調(diào)壓塔的暫態(tài)分析：其具體管道水錘升壓計(jì)算分析見圖1。

結(jié)論：從圖1可以看到，沿線局部管道最大壓力值遠(yuǎn)超出了管道的承壓范圍，對(duì)管道系統(tǒng)運(yùn)行的安全性構(gòu)成極大隱患，必須采取進(jìn)一步的防護(hù)措施。

1.2.1原因分析

從上面計(jì)算可以看出，加調(diào)壓塔幾乎沒有起到水錘降壓的效果，主要是由于管路末端富余壓力過大，具體分析原因有：

（1）末端閥門關(guān)閉造成了關(guān)閥水錘。由于地形高差大，末端管路的靜水壓力較大，當(dāng)管道輸水發(fā)生事故時(shí)，末端閥門事故關(guān)閉，可能會(huì)產(chǎn)生升壓很大的關(guān)閥水錘，在本工程中末端閥門采用勻速關(guān)閉的方式，并沒有在管路末端造成很大的關(guān)閥水錘升壓，但由于末端關(guān)閥，在管路局部產(chǎn)生了斷流型水錘。

（2）斷流型水錘產(chǎn)生了很大的水錘升壓。由于管道中富余壓力過大，在潰滅過程中兩股水柱再?gòu)浐蠒r(shí)將發(fā)生猛烈的撞擊，產(chǎn)生較大的水錘升壓，這使得箱式雙向調(diào)壓塔的防水錘效果降低。

1.2.2 采取措施

為了消除管道中的富余壓力，本設(shè)計(jì)先采用在2+550處設(shè)置中間水池的方法，將管線分隔開，作為兩段單獨(dú)計(jì)算，為了節(jié)省篇幅，將計(jì)算結(jié)果繪于一張圖上。

1.3設(shè)中間水池的水錘計(jì)算

在2+550處設(shè)置中間水池，在水池入口處設(shè)有勻速關(guān)閉的活塞閥，水池出口壓力為2.5mH2O。

指定樁號(hào)處安裝恒速緩沖排氣閥，樁號(hào)1+850、3+000處分別安減壓恒壓閥，樁號(hào)2+750處安裝箱式雙向調(diào)壓塔的暫態(tài)分析。其具體管道水錘升壓計(jì)算分析見圖2。

結(jié)論：從圖2可以看到，所有管道的壓力都降至管道的承壓范圍之內(nèi)，該方案防水錘效果非常好，能有效保證管道的安全運(yùn)行。

1.4最佳防護(hù)方案

從以上計(jì)算可以看出，末端閥門勻速關(guān)閉，關(guān)閥時(shí)間200s至600s，指定樁號(hào)處安裝恒速緩沖排氣閥，樁號(hào)1+850、3+000處分別安裝減壓恒壓閥，樁號(hào)2+750處安裝箱式雙向調(diào)壓塔，能夠保證管道安全有效的運(yùn)行。

2結(jié)論

從該縣重力流輸水工程的水錘計(jì)算分析中可以得到：

（1）重力流輸水管道中富余水頭造成的危害是非常嚴(yán)重的，因此在類似的重力流輸水工程中，應(yīng)充分利用地形，設(shè)置中間水池、減壓恒壓閥、超壓泄壓閥、水位控制閥、自消式對(duì)沖消能器等減壓消能措施來消除富余水頭；

（2）長(zhǎng)距離重力輸水工程應(yīng)重點(diǎn)防護(hù)斷流型水錘，建議優(yōu)先考慮防斷流型水錘效果較好的箱式雙向調(diào)壓塔；

（3）幾種水錘防護(hù)措施的聯(lián)合使用往往比只使用一種措施來防水錘效果更明顯。因此，在水錘計(jì)算時(shí)應(yīng)充分考慮多種水錘防護(hù)措施的聯(lián)合使用，并結(jié)合管道末端關(guān)閥時(shí)間，合理地給出各種邊界條件，進(jìn)行準(zhǔn)確的水錘計(jì)算模擬，給出最優(yōu)的防護(hù)方案。

參考文獻(xiàn)

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