长距离输水工程项目设计的研究

王红梅

(黑龙江建筑职业技术学院，哈尔滨 150025)

长距离输水工程项目设计的研究

王红梅

(黑龙江建筑职业技术学院，哈尔滨 150025)

随着国家经济的发展,区域开发的力度也越来越大,开发的第一步就是要解决水的问题,而长距离管道输水,则是引水方式的首选。通过对输水工程中各种管材的特点和适用性的介绍，明确了选用合适管材非常重要,这决定着工程的安全性和经济性，同时清楚了选用合适的输水管材对城市建设和发展意义重大。

长距离；输水工程；经济管径

0 引言

在以往的长距离输水工程设计中,由于受动力设备及输水管材的限制，多采取设多级加压泵站的方式来实现，不仅增加了投资，而且管理上很麻烦。近年来,随着优质、新型给水管材的推广,大功率、高扬程水泵技术的成熟，长距离输水工程的设计得以优化。以下就长距离输水工程中管材的选择，经济管径的确定，排气、排泥等辅助设施的设置谈几点看法，并列举工程实例来说明在长距离输水工程设计过程中应注意的问题。

1 长距离输水工程管材的选择

在长距离输水工程中，管材的选择一般要根据工程的规模，管道的工作压力，输水距离的长短，工程的进度与重要性，以及工程所在地的地形、地貌、地质情况，当地管材的生产状况，应用管材的习惯，特别是工程的资金落实情况，而后进行技术、经济、安全等方面的论证，经综合比较后确定。

我国地域广阔，各地区的地形地质自然状况不一样，经济形势与应用管材的历史状况也不一样，而每项工程又都具有自己的特殊性，因此长距离输水工程管材的应用也是多种多样的。某一种管材在一个地方、一个工程被选用，其经济技术方面有其合理性，而在另一个地方、另一个工程上就不一定合理，这就形成市场经济的今天，出现各种不同管材竞争的原因之一。

根据我们参加长距离输水工程设计经验，特别这几年我国引进大量的新型管材和新的生产工艺，管材的优化尤为重要。目前长距离输水工程大都在钢管、球墨铸铁管、予应力砼管与予应力钢筒砼管、玻璃钢管等方面选择。

2 长距离输水工程水锤的防护技术与安全措施

凡是有泵及压力管道的地方就会有水锤，因此水锤是长距离输水工程的一个重要的技术问题，也是造成工程事故的一个主要原因。

对泵站及管路系统的水锤问题是国内外研究与防护的重要内容。长距离输水采用压力流输水时，在泵站系统为防止水锤的危害，一般采用调压井(双向、单向)，水锤消除器、液控蝶阀、缓闭止回阀、旁通管泄压等形式。另一方面长距离输水管道较长，起动水泵时引起水锤造成管道破坏的现象也较多，因此大都要进行认真的分析研究。呼和浩特引黄工程在设计阶段就聘请有经验的部门对水泵不同的工况进行水锤分析计算和研究，一方面解决设计中的问题，同时也对将来的运行提出要求。

长距离输水工程应充分认识到水柱弥合水锤的危害。在长距离输水管道中，流速变化是经常出现的，管道中水流速度变化时，致使管道中水压力升高或降低，在压力低于水的气化压力时，水柱就被拉断，出现断流空腔，在空腔处的水流弥合时将产生强烈的撞击，管道中的水升压，则就形成断流弥合水锤，弥合水锤升值很大，在实验装置观测到的竟达到工作压力的2～4倍，因此其对输水安全性的危害很大。

水在输水管道中运行时，实际上是水气两相流。因此在长距离输水管道设计时，应依据输水管道的纵向布置，分析研究计算可能出现的不同工况下水的流动状态，选择合适的位置(一般在驼峰处)布置一定数量的排气阀，在管线的水平段，排气的问题更突出，因此在设计时一般人为地把管线布置成一个高点，设置排气阀，而且水平距段根据经验一般在600m～1000m设置一处。另外排气阀的选择也很重要，因为管道中水在流动时，水的状态很复杂。根据国外水锤研究者提供的气水两相流资料来看，可分为六种流态，即层状流、波状层、段塞流、气团流、泡沫流、环状流。由于水流流态的复杂性，也就产生了排气的困难，因此除了确定排气阀的合理数量、合适位置，对排气阀种类与性能也应充分重视。

长距离输水工程在工艺设计时，采用安全、合理、经济的水锤防护措施，效果较好，但不能做到全部去除，因此在管道的结构设计中也对此问题有所考虑。我国的给水排水管道结构设计规范(报批稿)中已明确，管道的设计内压力为管道工作压力的1.4～1.5倍主要解决管道的试压与管道产生的残余水锤的危害，保证输水工程的安全。

3 经济流速与经济管径的选择

长距离输水工程经济管径的确定，关系着输水工程的合理性和工程的总造价。在经过技术方案的论证、优化选择了最佳方案后，还要进行管材的论证比较，然后再进行经济流速的计算，确定经济管径。

经济流速的计算方法种类很多，各国都有不同的计算方法。一般讲有采用公式直接计算的，有采用基建投资+20年电费(有的也采用10年电费)进行计算比较的。改革开放以来，我们与国外接触交流频繁，引进了较为流行的动态法。动态法种类也有不同的形式，目前我们在亚行、世行、日元贷款项目中应用年值法与净现法较多。

4 结语

由于经济的发展，我国各个地区用水量都普遍增加，而另一方面，由于经济发展和人类的活动，环境的污染也渐严重。很多地区附近的水不能应用(如温州市),这样就使长距离输水工程近些年来发展很快，长距离输水工程的许多技术问题都有待更深入地研究和提高。上述几方面的论述仅为几个部分,还有一些设计、施工、运行管理方面的问题有待于进一步加强研究。

[1]刘霆. 地应力测量在深圳市东水西调输水工程构造稳定性评价中的应用[J];地质灾害与环境保护;2000年03期.

[2]王亚平. 长距离管道输水工程设计的几点体会[J];水力采煤与管道运输;2000年03期.

[3]朱满林,杨晓东,田峰巍. 长距离输水泵站管道优化设计[J];水利学报;1998年S1期.

[4]刘光临,刘梅清,匡许衡. 长管道系统中的水锤及其防护研究[J];武汉水利电力大学学报;1996年05期.

(编辑 赵欣宇)

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

王红梅(1981-)，女。本科，副教授。主要研究方向：环境工程。

G712

B

1672-0601(2016)03-0001-02