大口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤防护策略

刘宝林

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 200092

1 大口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤防护的概念及技术路线

1.1 水锤的概念

输水管道中的液体受客观因素影响产生剧烈流速变化时，会导致液体自身产生巨大的压强交替反映，这种压强交替反映会形成作用力在输水工程的管壁或阀门中锤击。从而形成水锤。

结合施工经验总结归纳，按照不同角度进行划分，可以将水锤分为以下几种类型：第一，结合管阀历时TS和水锤相μ角度进行分析，可以分为直接水锤与间接水锤。第二，按照输水工程产生水锤的原因以及条件进行分析，可以分为停泵水锤、管阀水锤以及启动水锤三种。第三，按照水锤作用力特点进行分析，可以分为刚性水锤和弹性水锤两种。第四，按照水锤波动角度进行分析，可以分为连续水柱水锤和伴有水柱分离水锤[1]。

1.2 水锤防护技术路线

通常情况下，长距离输水管线的运行方式有两种，一种为重力流输水方式，另一种为泵送流输水方式。其中重力流输水方式无需水泵加压，具有降低输水工程造价、维护简便、节能降耗等特点。所以，在工程建设过程中，如果条件允许，大多采用重力流输水方式。而大口径中途低洼类型的长距离输水管线具有距离跨度大、水流流量大等特点，相对于其他输水工程建设特点而言更加复杂，此种情况下，如不采取防水锤的措施，在后期运行过程中，意外停电和关阀等操作均容易引发水锤现象，情节严重的会造成爆管等事故，供水安全无法得到保障。因此，强化水锤防护工作具有重要意义，其技术路线如图1所示。

图1 大口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤防护技术路线

2 大口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤防护策略

在大口径中途低洼类型的长距离输水管线中，由于停泵或其他原因产生水锤后，管线内部水流压力波动较大，某节点的压力升高或降低，严重情况下发生水注弥合，所以没在水锤防护过程中，需要结合实际情况，针对性采取措施，降低节点处压力升高的范围，控制在管材允许承受的变压范围内，或减小节点处降压幅度，管线内部不至于产生真空，在水锤防护过程中，防护目标需要以减少水锤危害为主，具体来说，防护措施可以采取以下几种：

2.1 补水或缓冲稳压

技术人员需要对口径中途低洼类型的长距离输水管线中水锤震荡的压力进行科学控制，避免管道内部真空与断流空腔相融合，从而导致水锤持续升压。现如今，补水和缓冲稳压技术较为厂家难度方式有单向调压塔方式，向管道内部注入空气方式，或者双向调压塔方式，通过补水和缓冲稳压，有利于降低水锤升压，从而控制水锤震荡，避免输水工程爆管，从而从根源上减少灾害。其中单项调压塔是传统水锤防护调压中较为常见的一种设施，具有体积较小的特点，在安装管位置有止回阀，通过该设施，只能够允许调压塔向管道进行补水。而单向调压塔则油补水管道进行补水，在补水达到控制水位后会自动停止。通常情况下，单项调压塔要安装在口径中途低洼类型的长距离输水管线的风电，有利于减少水锤发生几率。然而，由于单项调压塔容积较小、并且高度较矮，所以在水锤防护中存在一定制约性。因此，在口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤防护过程中，专家和技术人员需要持续对单项调压塔进行研究，扩大其应用范围[2]。

2.2 控制调节阀门

在大口径中途低洼类型的长距离输水管线建设过程中，需要结合输水工程建设需求选择合适的阀门，通过延长阀门开启和关闭历史，有效调节和控制阀门。具体来说，降低阀门开启和关闭速度，能够减少口径中途低洼类型的长距离输水管线中的液体流速变化，从而减少水锤压力升高或压力降低。因此，在输水工程选择阀门种类过程中，需要通过科学计算和动态模拟对比方案，从而选出最佳阀门方案。

2.3 排泄水源，降低压力

为了避免口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤压力剧烈升高，需要采用排水降压的方式降低水锤危害。在实际操作过程中，可以利用停泵水锤消除器、防爆膜等将水源排除。也可以在输水管线周围设置旁通管，或者将缓闭止回阀拆除。和谐方式均能够有效降低水锤压力，避免水锤升压冲击关闭或阀门，从而引发保管，带来巨大危害[3]。

3 结语

大口径中途低洼类型的长距离输水管线放流后，采取任何措施都无法控制水流流速和流量。这也是现阶段我国输水工程中较为常见的一个问题，不利于保证输水工程稳定运行。因此，为避免引发水锤事故。需要采取针对性措施对大口径中途低洼类型的长距离输水管线水锤进行控制。并制定科学合理的水水防护方案，从而为保证输水工程安全运行奠定良好基础，充分发挥输水工程的社会效益和经济效益。