石砭峪水庫向西安市供水復線工程試通水運行操作方案淺析

劉衛華 李運昌 胡渭平 金鵬康

（1.西安市水利規劃勘測設計院 陜西 西安 710054；2.西安建筑科技大學 陜西 西安 710055；3.西安市渭浐河管理中心 陜西 西安 710054；4.核工業203研究所 陜西 咸陽 712000）

1 工程概述

1.1 工程基本情況

陜西省西安市石砭峪水庫事故應急供水復線工程位于西安市南郊30km長安區子午鎮境內，工程建設目的是為增強備用水源的應急供水規模，提高黑河供水體系的安全防范能力，積極應對黑河水質及輸水干線突發事件，保證西安市區供水安全而建設的城市安全供水項目。

1.2 工程建設概況

工程起點為東西干渠分水閘（0+000），整體輸水線路首末端高差為119 m，東西干渠分水閘（0+000）至1+133段為箱涵輸水部分，在1+133處設置壓力前池，之后采用壓力管道輸水方式，可利用水頭為120 m，全長8.65km，共分三段。1+133～5+816.1段設計流量為10m3/s，其中，1+133～3+016段為DN1600預應力鋼筋混凝土壓力管道，在2+016～2+036設消力池，3+016～5+602.6段應為DN1800預應力鋼筋混凝土壓力管道，5+602.6～5+816.1段為DN1400球墨鑄鐵管壓力管道。在5+816.1處設東西支線分水閘。5+816.1～東7+444.2（甫店匯流池）段為東支線，5+816.1～西8+102.9（見子河匯流池）為西支線。東西支線均為DN1400預應力鋼筋混凝土壓力管道，設計流量分別為5m3/s。

2 試通水的必要性

近年來由于城市用水規模不斷擴大，對水資源需求的快速增長，長距離壓力輸水管道工程越來越多。水錘防護是保障長距離輸水管道安全的關鍵問題，直徑大于DN1200的大型輸水管道，水錘防護問題尤其重要。由于本工程的壓力水頭過高，流速較大，在初始運行時若直接采用設計流量輸水，水流夾雜著氣流會在閥門、彎頭等輸水節點薄弱環節產生較大的水錘，嚴重時會導致管道滲漏甚至爆管現象。為了預防在非滿流狀態下較大的水錘對管道的損壞，在工程運行前期通過試通水，分析研究有效預防水錘破壞的方式，為確保工程的日后運行提供有力依據，因此，該工程運行前期的試通水是十分有必要的。

3 試通水運行

3.1 試通水目的和方法

3.1.1 試通水的目的

控制閥門開啟度，運用小流量充水至管道內以便形成滿流條件，避免氣水混合物以較高的流速沖擊管道系統內節點部分，造成管件或者閥門的松動進而導致管道泄漏。

3.1.2 試通水操作流程

將整個管線由調節池處分為上下兩個部分，對于調節池上下游兩段管道進行試通水流程如下：關閉下游檢修閥門，控制性的開啟上游閥，以小流量水注入管道，形成滿管流，管道內的氣體通過排氣閥排空。當下一段管道達到滿管流時，再以同樣的方式將其上游段的管道充水至滿管，依此法逐段控制小流量對管道進行注水，最終達到管道全程滿流狀態。

3.2 試通水前的準備工作

該工程供水管道范圍內共有閥（閘）門15處（其中檢修閥5處，泄水閥2處，超壓泄壓閥3處，閘門5處），排氣閥7處，均為較大水錘產生時的薄弱環節，也是節點控制環節。在試水前需對技術人員及操作人員進行培訓，按技術規程進行操作。在總指揮的指揮下按以下步驟操作：

（1）開啟管道上所有檢修閥門，并保證其開關靈活，狀態良好。

（2）開啟排氣閥下的所有檢修閥門。

（3）管道末端水廠進口端閥也應處于開啟狀態。

（4）關閉無良好排水條件的泄水閥。

（5）對于排水條件良好的泄水閥可根據需要設定初始開度，并根據充水運行過程的需要進行調節。

3.3 試通水操作規程

3.3.1 輸水管道開閥充水過程及注意事項

（1）為避免意外發生造成較大損失，本輸水管道試通水應采取一定應急保護措施，并加強觀測，如有異常現象，應及時向指揮部報告。

（2）開啟管道最上游閥門，使進入管道水流量為300 L/s。開啟最上游控制流量300 L/s(1100m3/h）～400L/s(即1500m3/h），開度小于1/10。

（3）保持充水流量不變，充水流速對DN1400管道為0.2m/s～0.3m/s，充水約2 h～3 h。

（4）當水至東支線（甫店匯流池前進口端）檢修閥（樁號7+373）時，完全關閉檢修閥，閥前壓力表讀值應逐漸上升，保持進水流量不變。當水充至西支線（見子河匯流池前進口端）閥（樁號8+075）時，也完全關閉該檢修閥。

（5）保持充水流量不變，當中部減壓池（樁號2+013）溢流時，緩慢關閉減壓池進口檢修閥至全關。

（6）各池檢修閥全部關閉后，應密切觀察并記錄各閥前壓力表讀值。

3.3.2 輸水管道本次試通水過程中的管道巡視及閥門操作

（1）管道充水過程中，應安排專人巡視，對水位充到的管道密切觀察，及時發現異常點，如管道是否漏水、爆裂等問題。

（2）檢查已充滿水管道上的各種閥門是否工作正常，接頭法蘭處是否漏水等，泄水閥是否按要求進行關閉或開啟。

（3）充水期間排氣閥操作方式：由于本輸水管道距離遠，高低起伏大，管道變徑較多，易形成氣囊式被壓偏在管頂的現象，因此管道排氣應特別重視。在充水初始階段，每個排氣閥應設專人觀察并記錄排氣閥排氣的起始終止時間，有無異常現象，如有應及時向指揮部報告。

3.3.3 匯流池及減壓池進口處節點控制方法

（1）在匯流池進口端檢修閥門均關閉后，各壓力表讀值應依次應為東支線73 m，西支線72 m，干線（消力池前）2+013處52 m水柱或接近該值。如有異常應及時檢查，分析原因并采取措施，同時并注意考查管道在此靜壓力情況下的承壓能力。

（2）開啟東支線（甫店匯流池）進口端閥門，進口端壓力表讀值應從73 m下降0.5 m～1.0 m水柱。開啟西支線（見子河匯流池）進口端檢修閥，使進口端壓力表讀值從72 m下降0.5m～1m水柱。同時密切觀察中部消能池水位變化。

（3）當中部（樁號2+013）處減壓池的水位下降0.5 m～1.0 m時，開啟中部減壓池進口閥門，使壓力表讀值從52 m下降0.5 m～1.0 m。如水池水位繼續下降，應加大閥門開度，反之，則減小開度，總之應保持水位恒定不變。

（4）所有閥門調整結束，保持穩定狀態2 h～3 h，使中部減壓井處于溢流和非溢流臨界狀態，并觀察所有排氣閥終止排氣2 h后，可進一步加大進水流量。

（5）每次調整閥后，均應保持穩定狀態2 h～3 h，使減壓井處于溢流和非溢流臨界狀態。

（6）東支線和西支線檢修閥每次調節開度增大應按壓力表讀值降低2 m方式進行，并按要求保持中部減壓池處于溢流、非溢流臨界狀態調節干線2+013處的檢修閥。

（7）逐漸加大各檢修閥開度。當東支線檢修閥前壓力表讀值為10 m～15 m，西支線檢修閥前壓力表讀值為5 m～10 m時，即達設計流量。如管線各處無異常，即為通水成功。

（8）停止運行時，采用逐漸關小進口端閥門方式即可。

3.3.4 試通水存在問題及應采取的措施

（1）建議為防止管道在試通水期間出現問題危害擴大，應在管道首段控制閥派專人負責，確定在整個試通水期間保證可隨時關閉進水閘門。

（2）在試通水期，派足夠的巡線人員隨行，不間斷檢查管道是否有爆管、漏水等故障現象，并能及時向指揮部報告。確保在第一時間關閉上、下游閥門，分析出現故障的因素，并提出補救措施；對滲漏的管道基礎段進行修補，對已損壞的管道采用同徑管道進行替換。

4 結語

對于長距離重力流壓力管道輸水工程，非恒定流時的氣水沖擊和關閥水錘是威脅管道安全的最不利因素。通過對控制閥門開啟度控制管內流量為小流量對管道充水，最終達到滿流工況，有力地回避了氣水混合物產生的沖擊力對管道節點造成的損失。在試通水過程中記錄的詳細試水過程及試水過程中產生的不利影響及及時應對補救措施也能客觀詳細的反應日后運行中不可避免的問題，也能為該工程日后的正常運行提供比較完善的實驗基礎，確保工程日后運行順利，提高供水保證率。

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