悬浮管道水锤压力与振摆特性试验研究

吴国英，宋莉萱，来志强,2，武彩萍

(1.黄河水利委员会黄河水利科学研究院，水利部黄河泥沙重点实验室，郑州 450003；2.中国科学院 地理科学与资源研究所，北京 100101)

0 引 言

多沙河流水库为了保持库容，常需要各种方式进行排沙，目前常用的方式有水库调度排沙和管道排沙。管道排沙较水库调度排沙灵活，通过合理布设排沙管道扩大清淤范围以提高清淤效果[1]。采用管道排沙方式进行清淤作业时，大块胶泥、石块等杂物进入排沙管道导致管道淤堵或者管道阀门启闭，这将引起管道内压强急剧交替升高和降低，进而在管道内形成水锤效应[2,3]。水锤效应会对阀门及管壁会产生压力，严重时会导致管道破裂、塌瘪、管道接口位置改变和渗漏等现象[4-7]。另外，管道排沙需要在水库内布设管道系统输送泥沙，为了满足清淤范围及工作效率，管道系统常采用软连接将管段连接起来，管道布设的长度也常常大于清淤距离，这个富余出的长度与该距离的比值则定义为管道长度富余度。悬浮在水面或水中的排沙管道因为长度有富余，在水锤压力作用下将产生振摆现象。管道振摆幅度过大不仅对管道系统自身产生破坏，还会给管道系统周边水体附属设施带来财产损失，甚至有可能拖拽水面作业平台致其倾覆，危及操作人员的财产和生命安全。因此研究水中悬浮管道水锤压力以及由于水锤压力产生的管道振摆规律对于提高管道排沙技术实施安全十分重要。……