大伙房水库净水厂支线爆管水锤分析及对策

张迪（朝阳县水务局　辽宁　朝阳　122000）

大伙房水库净水厂支线爆管水锤分析及对策

张迪
（朝阳县水务局辽宁朝阳122000）

长距离水库输水系统由于流量较大，供水范围较广，在工程运行过程中容易出现爆管事故。本文根据大伙房水库输水工程的具体情况，简单介绍了支线爆管事故的预防及应急措施，又较详细阐述了沈阳（2）净水厂、辽阳净水厂和鞍山净水厂支线的爆管水锤分析，并给出了一些应对措施，对以后类似的工程管理工作具有一定的指导意义。

支线；水锤；爆管

1　工程概况

大伙房水库输水工程位于辽宁省沈阳市，该输水工程共为沈阳、抚顺、辽阳、鞍山等七座城市提供水源保障，工程流域涉及人口达到1000多万人。大伙房水库输水（一期）工程隧洞总长度为85.32km，是完全重力流无压引水隧洞，年调水能力达到17.78亿m3。大伙房水库输水（二期）工程PCCP管线长度约154km，隧洞长度29.1km，大伙房水库输水工程的供水规模为327万m3/d，由于该工程负责多个城市的供水任务，因此对整个输配水系统运行的可靠性和安全性要求很高。

2　大伙房水库输水工程支线爆管事故预防及应急措施

大伙房水库输水（二期）工程的输水系统具有输水距离远、输水流量大、供水范围广等突出特点，因此在运行过程中存在发生支线爆管事故的可能性。所以相关部门要制定相应的预防措施和应急预案，尽可能避免事故发生，或者避免事故扩大从而造成二次灾害。

在净水厂支线分别停水时，各配水站支线上的阀门动作时间必须在对应净水厂阀门关闭之后，在此之前应该尽量不动作或少动作，以避免由于阀后负压造成支线破坏。

在实际运行中，考虑到如果由于意外事故造成了净水厂的爆管，这时必须快速切断该条支线的水流，一方面是为了避免水资源的浪费，另一方面是为了避免事故扩大化，造成二次灾害，由于此时关闭净水厂前阀门已经没有意义，必须对相关配水站的支线阀门进行操作。但是如果配水站支线阀门关闭不当，可能会导致主干线上压力变化过大，影响其他支线的供水。所以在操作时各部门应联系通畅，反应迅速［1］。

3　净水厂支线爆管水锤分析

3.1沈阳（2）净水厂支线爆管水锤分析

当沈阳（2）净水厂支线发生爆管时，相应的沈阳（2）配水站支线阀门须快速关闭，发生爆管的沈阳（2）支线管道内水压力迅速降低到当地大气压。沈阳（2）配水站支线阀门以120s、300s快速关闭。计算结果详见下表1。

当沈阳（2）净水厂支线发生爆管时，由于在沈阳（2）配水站处没有平压措施，而且沈阳（2）支线本身引用流量也相对较大，如果相应的沈阳（2）配水站支线阀门以120s关闭，在干线上将产生较大动水压力，导致干线管道破坏；当沈阳（2）分支发生爆管，沈阳（2）配水站分支处阀门分别以120s和300s直线规律关闭，在沈阳（2）配水站分支处最大动水压力分别达到92.9m和68.6m，前者不满足管路的校核内水压力要求，后者超过了管路的设计内水压力，故当沈阳（2）分支发生爆管时，沈阳（2）配水站分支处阀门应该较慢关闭，但如果阀门关闭时间过长，从爆管处涌出流量过大，将会在主管线上产生较大的压力降低，因此笔者建议以300s直线规律关闭阀门［2］。

当沈阳（2）分支发生爆管时，虽不会对干线造成破坏性影响，但对相邻净水厂的供水会造成一定的影响，例如1#、2#、3#稳压塔均发生了溢流现象，4#稳压塔虽然没有溢流，但水位变化接近15m，由此导致相邻的沈阳（1）配水站与辽阳配水站压力出现了10m左右的变幅。

3.2辽阳净水厂支线爆管水锤分析

当辽阳净水厂支线发生爆管时，相应的辽阳配水站支线阀门须快速关闭，发生爆管的辽阳支线内水压力迅速降低到当地大气压。辽阳配水站支线阀门以120s、300s快速关闭；

计算结果见表2。

表1　　沈阳（2）配水站附近水力过渡过程主要控制参数变化情况

表2　　辽阳配水站附近水力过渡过程主要控制参数变化情况

表3　　鞍山加压站鞍山支线附近水力过渡过程主要控制参数变化情况

当辽阳净水厂支线发生爆管时，由于在辽阳配水站处的平压措施距离辽阳配水站较远，虽然辽阳支线本身引用流量也不大，但在干线上也产生了较大动水压力；沈阳（2）配水站压力变化接近6m，3#、4#稳压塔均不同程度发生溢流，5#稳压塔虽然没有发生溢流，但水位变幅超过了20m，与之相关配水站及干线阀门均需要在辽阳净水厂支线爆管过后进行适当调整；当辽阳分支发生爆管，辽阳配水站分支处阀门分别以120s和300s直线规律关闭时，辽阳配水站处最大动水压力达到分别54.9m和51.5m，虽然满足管路设计要求，但安全裕量较少，所以仍建议辽阳配水站分支以300s规律关阀以保证管线安全［3］。

3.3鞍山净水厂支线爆管水锤分析

当鞍山净水厂支线发生爆管时，相应的鞍山配水站支线阀门快速关闭，发生爆管的鞍山支线泵后内水压力迅速降低到当地大气压。鞍山加压站鞍山支线阀门以120s快速关闭；计算结果见表3。

当鞍山净水厂支线发生爆管时，虽然在鞍山加压站附近存在平压措施，但由于鞍山加压站位于重力流供水系统最末端，同时又属于加压供水，故当鞍山净水厂支线发生爆管时，在干线上也产生了较大动水压力；当鞍山加压站鞍山支线处阀门以120s直线规律关闭，在加压站鞍山分支处最大动水压力也达到了56.9m，但满足管路设计要求，由于该压力产生于重力流的水流惯性，故对于鞍山加压站鞍山支线而言只要能够安全停泵即可，没有必要再加大停泵时间；鞍山净水厂支线发生爆管，导致了鞍山加压站下游营盘支线单台水泵最终抽水流量变化0.3m3/s左右，鞍山加压站泵后营盘支线稳定压力上升15m左右，辽阳配水站压力变幅相对较大，达到了30m，主要是由于5#稳压塔水位变化所引起的［4］。

4　爆管事故对策分析

当沈阳（2）净水厂、辽阳净水厂、鞍山净水厂支线发生爆管时，为保证其他支线正常供水，相应的配水站支线阀门均应快速关闭，由于在干线上设置了6个双向稳压塔，对缓解由于爆管事故带来的关阀水锤起到了良好消除作用，除沈阳（2）净水厂外，120s关阀均没有在干线上产生较大的动水压力，当然由于稳压塔溢流，其他净水厂的流量将会发生一定的变化，需要在爆管事故发生后，对干线主阀及各支线的阀门进行适当调整，由于沈阳（2）配水站没有设置稳压塔，在120s快速关闭沈阳（2）配水站支线阀门时，对主干线会造成较大影响，但是通过延缓阀门关闭时间可以得到有效控制。

5　结语

通过分析可以得出：当干线上隔断阀工作时，即使单线供水，只要下游各配水站干线及支线调流阀适当动作，重新合理分配各净水厂水量，基本可以保证下游各净水厂的水量要求。当支线净水厂停泵关阀或支线爆管时，只要采用合理的关阀顺序以及合理的关闭阀门速度，可以保证干线上所产生的最大动水压力在管道的校核压力之内，不会影响整个输水系统的正常运行。综合来看，这对输水工程管理部门提出了较高的要求。为此，在输水工程管理中应保证管理部门之间联络的通畅性，能够做到统一调度，科学指挥，制定一些应急预案，在面对事故时才能够从容应对。陕西水利

［1］王鹤，陆金龙.压力供水管道试通水爆管原因分析及探讨 ［J］.供水技术，2014，01: 42-44+47.

［2］结少鹏，张健，黎东洲，乔艳伟.多支线长距离重力流输水系统的水锤防护 ［J］.人民黄河，2014，08:130-133.

［3］张立秋，张朝升，李淑更.市政给水管道爆管原因与对策研究［J］.广州大学学报（自然科学版），2009，02:72-76.

［4］张小平.为防止水锤现象长距离输水系统设计 ［J］.中国水运 （下半月），2012，10: 163+178.

（责任编辑：唐红云）

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