齊成新

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心牟平管理站，山東 煙臺(tái) 264100）

0 引言

引水工程建設(shè)活動(dòng)在實(shí)際開展時(shí)，應(yīng)該重視一些細(xì)節(jié)問題，這是一項(xiàng)需要重點(diǎn)關(guān)注的建設(shè)工程，其基本工作內(nèi)容涵蓋著管道水錘防護(hù)問題。長(zhǎng)距離大型輸水工程建設(shè)活動(dòng)的開展對(duì)施工工作人員的要求比較高，在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)遇到爆管等多種問題，這為長(zhǎng)距離多起伏輸水管道工程施工活動(dòng)的開展帶來了很大的安全隱患。在實(shí)際運(yùn)送水資源的過程中，長(zhǎng)距離承壓輸水管道很容易因防護(hù)不到位發(fā)生水柱分離現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)整個(gè)輸水管道造成非常嚴(yán)重的損壞。因此，長(zhǎng)距離多起伏輸水管道水錘防護(hù)措施的研究具有非常重要的積極意義。

1 膠東調(diào)水工程項(xiàng)目概述

膠東調(diào)水工程是山東省“百”字形骨干水網(wǎng)的重要組成部分，由引黃濟(jì)青工程和膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程組成，其中膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程是山東省投資的遠(yuǎn)距離、跨流域、跨區(qū)域大型水資源調(diào)配工作。工程自濱州市博興縣打漁張引黃閘引水，途徑濱州、東營(yíng)、濰坊、青島、煙臺(tái)、威海6市16個(gè)縣（市、區(qū)），輸水線路總長(zhǎng)482 km（其中利用引黃濟(jì)青既有輸水線路172 km，新辟輸水線路310 km），是實(shí)現(xiàn)全省水資源優(yōu)化配置、環(huán)節(jié)膠東地區(qū)水資源供需矛盾、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的重要水利基礎(chǔ)設(shè)施。

膠東調(diào)水工程管道暗渠段管道總長(zhǎng)約120 km，多經(jīng)過山地、丘陵，起伏較大，根據(jù)沿線管道埋深、地質(zhì)等情況，采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP 管）、螺旋鋼管和玻璃鋼管三種管材；根據(jù)沿線管道壓力不同，管材直徑為2 200、2 000、1 800 mm和1 600 mm四種型號(hào)。輸水管道運(yùn)行時(shí)受到威脅或爆管的主要因素是水錘和高壓氣柱，為解決這個(gè)問題，暗渠調(diào)水工程沿線根據(jù)高程不同設(shè)高位水池、無壓水池、泄壓閥、調(diào)流調(diào)壓閥和多個(gè)閥門井、排氣井。

2 水錘的危害

水錘現(xiàn)象會(huì)對(duì)整個(gè)輸水工程的安全性產(chǎn)生較大的影響，甚至情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，對(duì)輸水工程帶來巨大的損失，致使輸水工程的安全性大大降低。而且在水力過渡的過程中，很可能造成水柱的相互分離以及在管道內(nèi)部產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，這樣不僅會(huì)對(duì)整個(gè)輸水管道造成嚴(yán)重的破壞，而且還會(huì)對(duì)整個(gè)輸水工程建設(shè)造成巨大損失。在實(shí)際輸水過程中，許多安全性操作的失誤都會(huì)導(dǎo)致水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)而對(duì)整個(gè)供水工程的安全性造成較為嚴(yán)重的破壞。由于中國(guó)地形環(huán)境較為特殊，因此這也導(dǎo)致長(zhǎng)距離多起伏輸水管道經(jīng)常發(fā)生水錘事故，尤其是在一些海拔位置較高的西北和西南區(qū)域。水錘事故會(huì)對(duì)整個(gè)輸水工程造成嚴(yán)重影響，水錘現(xiàn)象會(huì)引發(fā)輸水管道的破裂，進(jìn)而對(duì)正常供水造成嚴(yán)重的不良影響，情況嚴(yán)重時(shí)水錘事故甚至可能導(dǎo)致整個(gè)輸送泵站被淹。除此之外，水錘事故不僅會(huì)對(duì)整個(gè)輸水工程造成不良影響，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大的危險(xiǎn)。水錘結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 水錘結(jié)構(gòu)圖

3 膠東調(diào)水工程中長(zhǎng)距離多起伏輸水管道水錘防護(hù)措施

長(zhǎng)距離多起伏輸水管道中很容易產(chǎn)生水柱分離現(xiàn)象，水錘的產(chǎn)生對(duì)整個(gè)輸水管道會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的危害。因此在長(zhǎng)距離多起伏輸水管道的實(shí)際運(yùn)行過程中，一定要結(jié)合輸水管道的實(shí)際運(yùn)行狀況，為長(zhǎng)距離多起伏輸水管道建立一套科學(xué)且合理的水錘防護(hù)措施，以此來充分保證整個(gè)輸水管道的正常運(yùn)行。

3.1 調(diào)壓塔

調(diào)壓塔主要是通過補(bǔ)水的方式讓長(zhǎng)距離多起伏輸水管道在輸水過程中達(dá)到穩(wěn)壓的效果。通常情況下調(diào)壓塔分為單向調(diào)壓塔和雙向調(diào)壓塔兩種模式。其中一種是充水調(diào)壓塔，這種調(diào)壓塔是由水箱、止回閥、注水管以及單向調(diào)壓共同構(gòu)建而成，將這些裝置共同設(shè)置于一個(gè)裝滿水的管道容器塔內(nèi)，這樣就能夠有效防止網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的水柱產(chǎn)生分離現(xiàn)象，對(duì)減少斷流水錘也能夠發(fā)揮一定的影響作用。單向調(diào)壓塔在實(shí)際輸送水資源的過程中輸送方向是屬于單向的，只有調(diào)壓塔內(nèi)部的水才能夠被允許進(jìn)入管道中，但是不允許產(chǎn)生回流現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)用的過程中這種單向調(diào)壓塔的安裝不僅可以顯著降低水箱的整體高度，而且對(duì)水箱整體體積的要求并不嚴(yán)格，這可以有效降低安裝成本。在單向壓力調(diào)節(jié)塔的作用下，當(dāng)長(zhǎng)距離多起伏輸水管道處于負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，可以長(zhǎng)時(shí)間保持注水的連續(xù)性，防止在長(zhǎng)時(shí)間輸水過程中因水柱產(chǎn)生破裂現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)用過程中，一定要密切關(guān)注可能對(duì)長(zhǎng)距離多起伏輸水管道造成水錘影響的因素，以此來保證單向調(diào)壓塔函數(shù)能夠自始至終保持最小值，以此來促使單向調(diào)壓塔在實(shí)際運(yùn)用過程中最大限度地發(fā)揮其自身應(yīng)有的預(yù)防性作用，能有效增強(qiáng)長(zhǎng)距離多起伏管道在實(shí)際運(yùn)用過程中對(duì)水擊的防護(hù)。在單向調(diào)壓塔利用的過程中，環(huán)境問題也是一個(gè)重點(diǎn)，考慮到北方特殊的氣候，應(yīng)該做好相應(yīng)的防凍細(xì)節(jié)，通過將冷水箱排空，達(dá)到保護(hù)成效，盡可能地減少長(zhǎng)距離多起伏輸水管道調(diào)壓保護(hù)設(shè)備受到的威脅，以免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。見圖2。

圖2 單向調(diào)壓塔結(jié)構(gòu)原理圖

3.2 全壓高速排氣閥

全壓高速排氣閥重點(diǎn)是運(yùn)用至輸送水和其他液體的管道之上，用于排除管道中的氣體，為管道提供有效的保護(hù)，避免受到氣爆破壞，也可適當(dāng)?shù)靥嵘斔男?。全壓高速排氣閥的基本特征是用浮球杠桿機(jī)構(gòu)通過浮力有效控制排氣閥大排口啟閉，達(dá)到理想目的。其結(jié)構(gòu)如圖3所示，1代表液壓缸；2代表全壓高速排氣閥的活塞桿；3是靶體的排氣蓋板；4是全壓高速排氣閥的排氣口；5代表浮筒；6是殼體。全壓高速排氣閥可以很好地滿足多段水柱、氣柱相間條件下的高速排氣需求。

圖3 全壓高速排氣閥結(jié)構(gòu)圖

3.3 超壓泄壓閥

長(zhǎng)距離多起伏輸水管道的水力可以在瞬間發(fā)生變化，這種變化可引起輸水管道中較為顯著的壓力變化。當(dāng)長(zhǎng)距離多起伏輸水管道中的壓力過高時(shí)，超壓泄放裝置應(yīng)該處于打開狀態(tài)，以這樣的方式來充分發(fā)揮此裝置的效果，有效降低長(zhǎng)距離多起伏輸水管道的內(nèi)部壓力。同時(shí)使輸水管道恢復(fù)正常輸送狀態(tài)，減壓閥關(guān)閉后長(zhǎng)距離多起伏輸水管道內(nèi)部的壓力也會(huì)隨之下降，進(jìn)而使減壓閥恢復(fù)到自動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)。超壓泄壓閥結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 超壓泄壓閥結(jié)構(gòu)圖

3.4 其他水錘防護(hù)措施

其他水錘防護(hù)措施在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，也需結(jié)合基本的情況加以分析，確保保護(hù)效果充分體現(xiàn)。在泵系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，因水泵壓水側(cè)水壓明顯高于吸水側(cè)的水壓，止回閥關(guān)閉。在事故斷電時(shí)，泵會(huì)突然停止，水泵站出口位置的壓力急劇降低，吸水側(cè)壓力則會(huì)迅速升高。面對(duì)這樣的差壓，吸水總管中的瞬態(tài)高壓水會(huì)將止回閥板流向壓水總管的瞬態(tài)低壓水，讓此處的低水壓明顯升高。此外，讓水泵吸水側(cè)的水錘及時(shí)升壓也會(huì)有所降低。由此可見，水泵站兩側(cè)的水錘升壓或者是降壓，均能得到有效地控制，以此可以合理地減少水錘危害。長(zhǎng)距離輸水管道在每一段管道位置都會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，但是這也在一定程度上對(duì)長(zhǎng)距離多起伏輸水管道產(chǎn)生很好的保護(hù)作用。然而在長(zhǎng)距離多起伏輸水管道中增加了幾個(gè)止回閥，這也增添了水錘防護(hù)的工作量，致使長(zhǎng)距離多起伏供水的成本大大增加。但是在各工作系統(tǒng)的防護(hù)環(huán)節(jié)方面，也有效增強(qiáng)了水泵的功率，最終致使水泵的實(shí)際功率能夠保持在正常運(yùn)行的狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人民群眾的生活水平也有了很大提升，人們對(duì)水資源的需求量也在逐步增加，這也大大促進(jìn)了水利工程建設(shè)的進(jìn)步和發(fā)展。在開展輸工程建設(shè)活動(dòng)的過程中，最重要的內(nèi)容便是長(zhǎng)距離多起伏輸水管道的水錘防護(hù)工作。在實(shí)際工作的過程中，水資源對(duì)輸送管道內(nèi)部壓力的作用會(huì)受到多種因素的影響，因此在運(yùn)用實(shí)際防護(hù)措施的過程中一定要結(jié)合輸送管道的實(shí)際情況，對(duì)影響長(zhǎng)距離多起伏輸水管道的因素進(jìn)行合理性分析，進(jìn)而建立起一套科學(xué)且合理的防護(hù)措施，以此來充分提升長(zhǎng)距離多起伏輸水工程安全性，進(jìn)而保證中國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。