長距離輸水工程項目設計的研究

王紅梅

(黑龍江建筑職業技術學院，哈爾濱 150025)

長距離輸水工程項目設計的研究

王紅梅

(黑龍江建筑職業技術學院，哈爾濱 150025)

隨著國家經濟的發展,區域開發的力度也越來越大,開發的第一步就是要解決水的問題,而長距離管道輸水,則是引水方式的首選。通過對輸水工程中各種管材的特點和適用性的介紹，明確了選用合適管材非常重要,這決定著工程的安全性和經濟性，同時清楚了選用合適的輸水管材對城市建設和發展意義重大。

長距離；輸水工程；經濟管徑

0 引言

在以往的長距離輸水工程設計中,由于受動力設備及輸水管材的限制，多采取設多級加壓泵站的方式來實現，不僅增加了投資，而且管理上很麻煩。近年來,隨著優質、新型給水管材的推廣,大功率、高揚程水泵技術的成熟，長距離輸水工程的設計得以優化。以下就長距離輸水工程中管材的選擇，經濟管徑的確定，排氣、排泥等輔助設施的設置談幾點看法，并列舉工程實例來說明在長距離輸水工程設計過程中應注意的問題。

1 長距離輸水工程管材的選擇

在長距離輸水工程中，管材的選擇一般要根據工程的規模，管道的工作壓力，輸水距離的長短，工程的進度與重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地質情況，當地管材的生產狀況，應用管材的習慣，特別是工程的資金落實情況，而后進行技術、經濟、安全等方面的論證，經綜合比較后確定。

我國地域廣闊，各地區的地形地質自然狀況不一樣，經濟形勢與應用管材的歷史狀況也不一樣，而每項工程又都具有自己的特殊性，因此長距離輸水工程管材的應用也是多種多樣的。某一種管材在一個地方、一個工程被選用，其經濟技術方面有其合理性，而在另一個地方、另一個工程上就不一定合理，這就形成市場經濟的今天，出現各種不同管材競爭的原因之一。

根據我們參加長距離輸水工程設計經驗，特別這幾年我國引進大量的新型管材和新的生產工藝，管材的優化尤為重要。目前長距離輸水工程大都在鋼管、球墨鑄鐵管、予應力砼管與予應力鋼筒砼管、玻璃鋼管等方面選擇。

2 長距離輸水工程水錘的防護技術與安全措施

凡是有泵及壓力管道的地方就會有水錘，因此水錘是長距離輸水工程的一個重要的技術問題，也是造成工程事故的一個主要原因。

對泵站及管路系統的水錘問題是國內外研究與防護的重要內容。長距離輸水采用壓力流輸水時，在泵站系統為防止水錘的危害，一般采用調壓井(雙向、單向)，水錘消除器、液控蝶閥、緩閉止回閥、旁通管泄壓等形式。另一方面長距離輸水管道較長，起動水泵時引起水錘造成管道破壞的現象也較多，因此大都要進行認真的分析研究。呼和浩特引黃工程在設計階段就聘請有經驗的部門對水泵不同的工況進行水錘分析計算和研究，一方面解決設計中的問題，同時也對將來的運行提出要求。

長距離輸水工程應充分認識到水柱彌合水錘的危害。在長距離輸水管道中，流速變化是經常出現的，管道中水流速度變化時，致使管道中水壓力升高或降低，在壓力低于水的氣化壓力時，水柱就被拉斷，出現斷流空腔，在空腔處的水流彌合時將產生強烈的撞擊，管道中的水升壓，則就形成斷流彌合水錘，彌合水錘升值很大，在實驗裝置觀測到的竟達到工作壓力的2～4倍，因此其對輸水安全性的危害很大。

水在輸水管道中運行時，實際上是水氣兩相流。因此在長距離輸水管道設計時，應依據輸水管道的縱向布置，分析研究計算可能出現的不同工況下水的流動狀態，選擇合適的位置(一般在駝峰處)布置一定數量的排氣閥，在管線的水平段，排氣的問題更突出，因此在設計時一般人為地把管線布置成一個高點，設置排氣閥，而且水平距段根據經驗一般在600m～1000m設置一處。另外排氣閥的選擇也很重要，因為管道中水在流動時，水的狀態很復雜。根據國外水錘研究者提供的氣水兩相流資料來看，可分為六種流態，即層狀流、波狀層、段塞流、氣團流、泡沫流、環狀流。由于水流流態的復雜性，也就產生了排氣的困難，因此除了確定排氣閥的合理數量、合適位置，對排氣閥種類與性能也應充分重視。

長距離輸水工程在工藝設計時，采用安全、合理、經濟的水錘防護措施，效果較好，但不能做到全部去除，因此在管道的結構設計中也對此問題有所考慮。我國的給水排水管道結構設計規范(報批稿)中已明確，管道的設計內壓力為管道工作壓力的1.4～1.5倍主要解決管道的試壓與管道產生的殘余水錘的危害，保證輸水工程的安全。

3 經濟流速與經濟管徑的選擇

長距離輸水工程經濟管徑的確定，關系著輸水工程的合理性和工程的總造價。在經過技術方案的論證、優化選擇了最佳方案后，還要進行管材的論證比較，然后再進行經濟流速的計算，確定經濟管徑。

經濟流速的計算方法種類很多，各國都有不同的計算方法。一般講有采用公式直接計算的，有采用基建投資+20年電費(有的也采用10年電費)進行計算比較的。改革開放以來，我們與國外接觸交流頻繁，引進了較為流行的動態法。動態法種類也有不同的形式，目前我們在亞行、世行、日元貸款項目中應用年值法與凈現法較多。

4 結語

由于經濟的發展，我國各個地區用水量都普遍增加，而另一方面，由于經濟發展和人類的活動，環境的污染也漸嚴重。很多地區附近的水不能應用(如溫州市),這樣就使長距離輸水工程近些年來發展很快，長距離輸水工程的許多技術問題都有待更深入地研究和提高。上述幾方面的論述僅為幾個部分,還有一些設計、施工、運行管理方面的問題有待于進一步加強研究。

[1]劉霆. 地應力測量在深圳市東水西調輸水工程構造穩定性評價中的應用[J];地質災害與環境保護;2000年03期.

[2]王亞平. 長距離管道輸水工程設計的幾點體會[J];水力采煤與管道運輸;2000年03期.

[3]朱滿林,楊曉東,田峰巍. 長距離輸水泵站管道優化設計[J];水利學報;1998年S1期.

[4]劉光臨,劉梅清,匡許衡. 長管道系統中的水錘及其防護研究[J];武漢水利電力大學學報;1996年05期.

(編輯 趙欣宇)

Research on the Design of Long Distance Water Delivery Project

WANG Hongmei

(Heilongjiang College of Construction, Harbin 150025, China)

With the national economic development, regional development efforts are also increasing, and the first step of development is to solve the problem of water, and long distance pipeline water is the preferred way of water diversion. Through the introduction of characteristics and applicability of various pipes in water delivery engineering, clear the selection of suitable pipes, which determines the safety and economy of engineering, and clears the selection of suitable water pipe has very important significance to the urban construction and development.

long distance; water delivery project; economic pipe diameter

2015-11-25

王紅梅(1981-)，女。本科，副教授。主要研究方向：環境工程。

G712

B

1672-0601(2016)03-0001-02