长距离输水工程有关技术问题的探讨

■钟 瑞 ■榆林市水务集团有限责任公司，陕西 榆林 719000

我国是一个水资源较为丰富的国家，但是由于我国人口基数大，人均水资源占有量非常低，远远低于世界人均水资源占有量，被联合国列为贫水国。另外，我国幅员辽阔，存在严重的水资源分布不均现象，南方的水资源占全国水资源的80%左右。而且，随着气候变暖，我国北方的水资源越来越少，因此，跨流域调水工程成为缓解这种水资源分布极度不均衡的重要方法措施，从而带来了长距离输水工程。长距离输水一般可以分成重力流输水和压力流输水两种形式，在有条件的情况下，选择重力流输水能取得更好得节能效果。下面就长距离输水工程中的技术问题进行分析。

1 长距离输水工程中管材的合理选择

长距离输水工程中，管材的选择需要依据工程的规模、工程的重要级别、压力等级、输水距离的长度、沿途地质水文条件、管道的性能等因素，进行技术性、经济性、安全性等方面的综合评估，然后确定管材。

我国幅员辽阔，不同地区的地质条件等有很大差异，同时经济发展状况和管材的应用情况也有很大差异。而每一项长距离输水工程都具有其独有的特点，这使得管材的选型也非常复杂。某一种管材在一个工程中运用取得较好的经济、安全、质量效果，但是在另一个工程项目中可能就取不到这样的效果了。根据多年的实践经验，长距离输水工程中的管材主要有离心球墨铸铁管、钢管、玻璃钢管、预应力混凝土管、钢筒混凝土管这几种。其中，预应力混凝土管是成本最低的管材，在我国已被广泛运用到长距离输水工程中，但是其自重大，因此选用该管材时必须严格控制工作压力，将其控制在0.4-0.8MPa 之间为宜，也正是因为这一缺点，影响了预应力混凝土管在长距离输水工程中的应用推广。

某市政长距离输水工程中，其原定设计中选择钢筒混凝土管作为重力流管道，选用钢管作为压力流管道，在局部地方进行阳极保护。由于该项目是重点项目，对单管的输水安全性要求高，且为长距离输水，在实际施工中，将管材改为K9 级离心球墨铸铁管，有效保证了输水的安全性，减少了后期维护量。

2 水锤的安全防护措施

凡是有泵和压力管道的地方就有水锤，因此水锤也是长距离输水工程中的一个重要技术问题，做好其安全防护措施是保证长距离输水工程安全输水的重要措施。

在长距离输水工程中采用压力流输水方式时，需要采用水锤消除器、调压井、液控蝶阀、旁通管泄压等方式实现水锤的防护，避免其对泵站造成危害。同时，由于长距离输水工程输水管道长，在起泵时也很容易出现因水锤导致管道损坏现象，因此，必须进行合理的水锤安全防护设计。

对于启停泵，一般采用先开泵后开阀、先关阀后停泵的控制方式，因此在断流弥合水锤上，对压力下降部位注入水或空气，避免产生空腔问题，能有效保证水锤的安全性。

水在输水管道中流动时，也就是水和空气的共同流动，当输水管道中出现排气不通畅现象时，气囊可能会因为水流的携带作用而运动，在水流速度过快时就可能出现气囊的破裂。因此，我们在长距离输水工程管道设计中，一般采用纵向布置方法，通过分析不同工况下水的流动状态，然后合理安排排气阀的位置以及合理的排气阀选型。例如，选择高点位置便于排气，在高点位置设置双口排气阀，管道充水时采用大孔排气，平常情况下采用小孔排气。同时，在出现水流压力大波动并出现负压情况下，采用大孔进气，从而避免产生断流弥合水锤，保护输水管道。为保证输水管道的正常、稳定、安全运行，我们往往还需要设置超压泄压阀，削弱峰压。某长距离输水工程中，其在泵房出水管上设置气囊式水锤消除器。在水泵正常运行时，罐内的气体被压缩并储备能量;在水泵停止时，管道内的压力骤然下降，此时罐内气体迅速膨胀给管道内补充水，避免出现管道内压力的猛然大幅度降低现象。在管道内压力逐渐上升时，向罐内充水，此时水锤波的部分能量就被吸收了，减少了管道内压力的上升。

3 管道的稳定性问题分析

在长距离输水工程中，若为单管高压输水管道工程，此时受到长距离、地质地形条件等的影响，必须采取有效措施保证管道的稳定性，可以从管线、管材、水压、地形等方面合理处理该问题。一般来说，需要遵循以下几个原则:(1)在布置管线时尽量避开山体滑坡地段、淤泥地段、水流冲刷地段等，这些地段极容易在出现自然灾害时发生较大的地形变化，影响到输水管道的稳定性。另外，在条件允许时，尽量减少埋设管道，这样可以降低温度、滚石等对管道稳定性的影响。(2)受地形影响，管线存在上坡和下坡段，根据管道与土壤的摩擦系数的关系，应将明设管道坡度控制在20%以上，将埋设管道的坡度控制在25%以上，同时在埋设管道的承口处浇筑混凝土支墩，起到良好的加固效果。3.对管径≥350mm、试验压力＞10kg/cm2的管线，在其弯头处设置混凝土支墩，起到固定作用，用被动土压力和支墩的摩擦力来抵抗管道内水压产生的一个向外推力，确保管道的稳定性。4.对于明设管道，根据实际情况设置管道伸缩器，通过计算滑动支座和固定支座的受力，从而实现支座形式与伸缩器之间受力的均衡性。

4 结束语

随着输水工程的发展和社会经济的发展，长距离输水工程将会越来越多，相应的长距离输水工程的要求也在不断提高，正确认识长距离输水工程中的关键性问题，并针对问题采取必要的措施解决问题，确保长距离输水工程的建设质量，保证其安全稳定运行。

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