长距离大高差有压重力流原水输水管道改扩建设计

长距离大高差有压重力流原水输水管道改扩建设计

作者：徐大伟， 彭怡

作者单位：徐大伟(云南省交通规划设计研究院,昆明,650011)， 彭怡(昆明市政工程设计科学研究院有限公司,昆明,650228)

刊名：

给水排水

英文刊名：Water & Wastewater Engineering

年，卷(期)：2012,38(10)

参考文献(3条)

1.城镇供水长距离输水管(渠)道工程技术规程 2005

2.王振业浅谈长距离输水管道设计中应注意的问题 2012(02)

3.杨玉思;徐艳艳;羡巨智长距离高扬程多起伏输水管道水锤防护的研究[期刊论文]-给水排水 2009(04)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/483156802.html,/Periodical_jsps201210028.aspx

浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点

浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点 一、重力流输水的分类 根据水力学的重力流输原理，我们将供水系统的重力流输水分成了以下两类。明渠或者暗涵均可以划分为第一类无压流输水，而另一类是承压流输水一般而言指的也是暗涵。所谓的无压流输水就是在输送途中不产生水压，类似与自然界的河水流态。无压流输水在输水过程中流速的缓急完全取决于地形的陡峭程度，渠道的坡度决定了水流的坡度。无压流输水的供给目的地一般都是开阔的蓄水池、水库等无压力且足够大的储水地。承压流输水在输水过程中则主要依赖于动水压力和静水压，它的输送原理和水泵加压输水也有差别。但用承压流输水方式 进行供水的时候，水需要流经暗管，进入管道后就形成了压力，压力的大小与输送管道的长短相关。因为承压流输水管的压力由静水压和动水压力组成，所以在水力坡度与地势一致时，动水压力就不存在，只剩下静水压；当停止输水并保持管道中的水充盈状态，此时管道末端的静水压力最大。由于承压流输水输送的水压力很大，所以这种形式的供水可以直接提供水到城市供水网或者高处建筑物。 二、重力流输水的特点 由于重力流输水有节约能源、操作便捷、成本低、投入少等好处，所以该供水方案成立当前最佳的供水选择。但是重力流输水也存在自身的局限性，在地势平坦的地区就不能实现重力输水，一定要在有一定地形高度差的地方才能实行。在重力流输水供水过程中，目标供水地的不同对地势的要求也不一样，例如城市供水管网的用户过多，需要的压力也随着增加，这就需要较为陡峭的地势才能产生足够大的压力，保证城市供水管网的水资源供应。 重力流输水系统要想顺利完成输水工作，必须依赖与地形地貌，只有足够的高度差才能保证水资源的正常输送。在这里我们将重力流输水和水泵加压输水进行比较，看出它存在一些局限问题： ①重力流

长距离输水管道设计中应注意的的重要问题

长距离输水管道设计中应注意的重要问题 ［摘要］长距离管道输水是解决水源分布不均衡的有效措施之一。目前，长距离输水管道设计中存在着诸多问题。在保证安全性的前提下，应进行合理选材、管路设计、管道防腐、沟槽支护、等，同时要符合经济性的要求。本文就长距离输水管道设计中应注意的问题进行了讨论。 ［关键字］长距离输水管道管路设计优化 一、输水管道系统设计 区域供水是一个系统工程，在满足主要供水目标100%供水量的同时，需要对途径的水源匮乏地区进行给水分流，确保供水效率的最大化。现代长距离输水管道多采用双管供水，在其中一条管道出现故障时，另一条管道作为备用，以满足70%以上供水量的要求。 二、输水方式选择 综合考虑当地的自然环境和社会经济条件，在保证水质和水量的前提下，选择合理的长距离输水方式。早些年的输水工程，大多利用天然地形，采用明渠（槽）开挖的形式。随着全球气候的变化，生活污水和工业污水对环境的污染日益严重，明渠（槽）以及天然河道输水不仅不能保证给水量，同时在输送途中也易受环境的污染。因此，现代输水工程多采用长距离封闭式的专用管道输水模式。输水方式分重力流和压力流两种，在地势条件允许的情况下，应充分利用自然水头，尽可能采用能耗更低、更经济的重力流输水模式。对于不得不采取压力流的情况，应进行管道水锤防护设计，确保管道不会因内部压

力骤变而损坏。 三、管线选择 输水管道担负着将源水送往城市的输水任务，管线长，投资大，因此，在选择管线时应根据下列原则确定： 1、是应尽量做到线路短、起伏小、土石方工程量少、造价经济、少占农田或不占农田； 2、是管线走向的位置应符合城市规划要求，并尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工和维护； 3、是尽可能地减少拆迁； 4、是应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区； 5、是管线应充分利用水位高差，当条件许可时优先考虑重力流输水； 6、是管线应考虑近远期结合和分期实施的可能。 四、管道材料的选择及保护 长距离输水工程大口径管道的管材有钢管、球墨铸铁管、预应力钢筋砼管(PCP)和预应力钢筒砼管(PCCP)、玻璃钢管等，下面就这几种管材分别论述： 1、钢管 钢管应用历史较长，范围较广，它的强度高，管材和管件易加工，管厂建设周期短，特殊地段(如顶管、过河段)一般都采用钢管，但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，与水泥压力管相比，造价较高。大口

长距离大管径重力流输配水管道水锤防护方法探讨

长距离大管径重力流输配水管道水锤防护方法探讨 发表时间：2020-03-18T02:42:09.174Z 来源：《建设者》2019年23期作者：崔月甫[导读] 水锤容易发生在长距离大管径重力流输配水管网的输配水过程中，是一种破坏性极大的现象。 河北供水有限责任公司保沧干渠管理处河北定州 073000摘要：水锤容易发生在长距离大管径重力流输配水管网的输配水过程中，是一种破坏性极大的现象。因此，在输配水管网的设计、施工和运行过程中要充分考虑水锤对输配水管网的安全、稳定性的影响。理论上只要控制了输配水管道的水流速度和压力突变就可以消除这 种现象，在实际操作过程中尤其应对管道的强度薄弱环节予以特别重视。人们在长期对水锤的预防和控制过程中积累了大量的经验，只有深入了解各种水锤防护装置的特性及其消锤原理，才能在对水锤进行详尽计算分析后根据水锤压力变化的特点及经济条件合理选用。 关键词：长距离；大管径；重力流；输配水管道；水锤防护方法引言 目前，我国长距离大型重力流输水工程越来越多，随之而来的工 程爆管问题引起越来越多工程人员的注意。长距离有压重力流输水管道中易发生水柱分离与断流弥合水锤，并造成严重的水锤危害。管道系统水锤防护问题，作为输水管道安全运行的重要课题之一，是很有必要进行深入研究的。在长距离输水管线中，尤以多起伏管道水锤防护难度最大，发生水锤事故最多。实际工程更需要这方面的技术，根据输水系统的实际特点，设计合理、有效、经济的水锤防护措施。 长距离大管径重力流输水管道中压力特点大型管道输水工程，常常利用天然地形落差靠重力流输水，正常 运行时测压管水头小于静水头，但是，当管路上的闸、阀关闭后，管中最大静水头即为地形最大落差，落差越大，管道承受的压力越高，当闸、阀发生非正常关闭时，容易产生较大的水击压力，造成管道爆裂事故。对于特殊的多起伏重力流管路，常常在管路高点、转折点发生断流空腔，容易造成断流弥合水锤。因此在长距离重力流输水工程中也应充分认识到水柱弥合水锤的危害。重力流输水管道因无水泵加压，故无停泵水锤危害。与水泵加压管道压力不同的是其静水压线高于动水压线 ; 而小流量运行时压力反高于大流量运行时压力。对长距离重力流输水管道进行水锤防护时，用减压水池或减压阀对管道进行分段或者分级，往往有很好的效果 ; 且与加压力输水管道需多级加压相比，要经济得多，技术上也更易于实现。各类水锤防护方法的技术分析消能减压防护技术分析静水中是具有压力的，作用在单位面积上的静水压力为静水压强，它随水的深度增加而增加。静水压强的大小，是相对于大气压而言的。输水管道内作用在管道内壁的静水压力，在与大气相接触时，即在瞬间，静压能量以其他方式转化消耗，此时视管道内液体与大气接触面的相对压强为零，即消能构筑物必须有与大气相连接的装置，并且要达到简单和保证饮用水供水安全的目的。输水管道内除去只与水深有关的静水压强外，还存在动水压强，它不仅与该点的空间位置有关，还与水的流动有关。重力输水管管径按充分利用作用水头选取，故在设计流量工况下运行时无剩余能量，在流量低于设计流量下运行时，水头损失减少，重力流输水管路就有了富余能量。在安装减压阀的系统中富余能量的大部分由减压阀自动消除，使管路末端压力减轻。安装减压阀利于管道安全运行和降低维修成本。根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规范》可知，减压阀出口恒压值根据最大设计水量水压线调整出口压力值，可实现在最大设计流量时不减压消能，而仅消减小流量运行产生的富余能量。关阀水锤防护分析减压恒压阀防护重力流输水管道因阀件及管道接头等漏水、管道爆裂、下游系统正常保养等原因需停运时，绝大多数采用关下游出口阀门的方法。由于阀门阻力系数在匀速关阀过程中不是均匀增加的（一般是在关阀前60° ~70°增大不多，对流量减少也不大，但在以后的 20° ~30°则突然增加），故极易造成很大的关阀水锤。管道长度越大，阀门阻力系数值对流量的影响越小，越易造成最后突然关阀时流量最大。而重力流输水管安装减压阀后，受影响管道长度减小，水头变化减小，可见减压阀对水锤防护作用极大。缓闭蝶阀防护

长距离重力流输配管网水锤防护探讨

长距离重力流输配管网水锤防护探讨 发表时间：2016-05-28T12:28:47.903Z 来源：《基层建设》2016年2期作者：王秉钧1 杨廷浩2 [导读] 1、2．中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430000 只有深入了解各种水锤防护装置的特性及其消锤原理，才能在对水锤进行详尽计算分析后根据水锤压力变化的特点及经济条件合理选用。王秉钧1 杨廷浩2 1、2．中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430000 摘要：目前，我国长距离大型重力流输水工程越来越多，随之而来的工程爆管问题引起越来越多工程人员的注意。长距离有压重力流输水管道中易发生水柱分离与断流弥合水锤，并造成严重的水锤危害。管道系统水锤防护问题，作为输水管道安全运行的重要课题之一，是很有必要进行深入研究的。在长距离输水管线中，尤以多起伏管道水锤防护难度最大，发生水锤事故最多。实际工程更需要这方面的技术，根据输水系统的实际特点，设计合理、有效、经济的水锤防护措施。 关键词：市政输配水管网；重力流；水锤防护目前，我国许多大中城市尤其是北方城市由于当地水资源缺乏，不能满足国民经济迅速发展和人民生活水平不断提高对水的需求，必须兴建长距离调水工程，以缓解水的供需矛盾。重力流管道输水方式因其具有可随地形条件铺设，对地质条件要求不高，渗漏损失小，能保证输水水质，施工方便，造价较低，管理方便等优点，常作为设计者优先考虑的方案。因此长距离重力流输水管路的水锤防护技术分析，不仅对供水工程的设计提供科学依据，而且对指导供水工程的安全运行也具有十分重要的意义。 重力流输水管水锤防护分析输水管起末端的高度差越大时，有压重力输水的可利用水头就越大，当确定输水设计流量时，输水管管径越小，投资越少，输水管流速越大，运行时可能引起的水锤升压就越高。有压重力输水在以下三种情况需消减富余能量[4]：（1）当可利用水头过大，管中流速超过3m/s或超过水锤计算所确定的最大流速时； （2）起端（如水库等）水位变幅较大时； （3）低于设计流量运行，输水管下游管道因压力增加较多，不利于安全输水时。 第一，三种情况减压装置常设在输水管的中下游；第二种情况常设在输水管中上游；第一，三种情况设置的减压阀对输水管还具有较好的水锤防护和减少漏失水量的功能。多起伏以及落差较大的“U”字形重力流管路系统是否需要减压和分几级减压，主要取决于输水管总落差的大小和管道的承压能力。落差越大，管道允许承压能力越低，需要设置减压的级数就越多。针对重力流管路系统，降低管材承压等级、减少工程造价，并预防水锤的发生是重点；消减关阀水锤，将借助于缓闭蝶阀和减压措施，防护管道某些部位可能产生水柱中断，以及断流水锤升压，减少爆管事故；对于较平坦的管路系统，主要以减压恒压阀为降压措施，用恒速缓冲排气阀及时排出管道气体，预防断流弥合水锤，避免气水两项流的发生。 各类水锤防护方法的技术分析消能减压防护技术分析静水中是具有压力的，作用在单位面积上的静水压力为静水压强，它随水的深度增加而增加。静水压强的大小，是相对于大气压而言的。输水管道内作用在管道内壁的静水压力，在与大气相接触时，即在瞬间，静压能量以其他方式转化消耗，此时视管道内液体与大气接触面的相对压强为零，即消能构筑物必须有与大气相连接的装置，并且要达到简单和保证饮用水供水安全的目的。输水管道内除去只与水深有关的静水压强外，还存在动水压强，它不仅与该点的空间位置有关，还与水的流动有关。 重力输水管管径按充分利用作用水头选取，故在设计流量工况下运行时无剩余能量，在流量低于设计流量下运行时，水头损失减少，重力流输水管路就有了富余能量。在安装减压阀的系统中富余能量的大部分由减压阀自动消除，使管路末端压力减轻[7]。安装减压阀利于管道安全运行和降低维修成本。根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规范》可知，减压阀出口恒压值根据最大设计水量水压线调整出口压力值，可实现在最大设计流量时不减压消能，而仅消减小流量运行产生的富余能量。 关阀水锤防护分析 减压恒压阀防护 重力流输水管道因阀件及管道接头等漏水、管道爆裂、下游系统正常保养等原因需停运时，绝大多数采用关下游出口阀门的方法[7]。由于阀门阻力系数在匀速关阀过程中不是均匀增加的（一般是在关阀前60°~70°增大不多，对流量减少也不大，但在以后的20°~30°则突然增加），故极易造成很大的关阀水锤。管道长度越大，阀门阻力系数值对流量的影响越小，越易造成最后突然关阀时流量最大。而重力流输水管安装减压阀后，受影响管道长度减小，水头变化减小，可见减压阀对水锤防护作用极大。 缓闭蝶阀防护 关阀水锤防护最简单有效的方法是延长阀门关闭的时间，选择可控制的两阶段关闭蝶阀。就某一种管道安装情况来说，应考虑几种可能的解决办法，这些方法包括：在阀门处布置旁通管；对阀门最后15%~20%开度提供缓冲保护；采用双速（两段式启闭）阀门。延长阀门关闭（或打开）时间，可以将水锤压力控制在一定范围内，这对大型阀门是简单易行的。对于长管线来说，按照控制水锤压力反算的阀门关闭（开启）时间往往较长，达到5min~10min甚至更多，同调度运用灵活性要求构成了矛盾。因此，对长管道的水锤危害问题应进行专家分析，采用组合方案。 缓冲排气技术分析 长距离输水管路的高点处或膝部，由于很多原因常常会聚集大量气体，引起管道气堵，甚至水流中断；或者发生水柱分离水锤，形成液体局部汽化空腔（蒸汽腔）。为了保护管路，沿管路必要处可设置进排气阀。根据气液两相流态分析，造成管道排气困难及爆管水阻增大等现象的主要是段塞流，故工程实践中均利用恒压缓冲排气阀能满足管道中水气相间条件下能连续大量排气的要求，从而安全、平稳的排出管道中气体，防止气阻增大带来危害。根据国外相关技术资料和国内近年来的工程实验，输水管道上排气阀的布置方式为管道坡度小于1时，每隔0.5km~1.0km设一个，每个排气阀都设在该管段的最高点，当多起伏管道时，可根据其起伏高度分析是否需要增加，必要时进行相应的水力计算。

压力流和重力流的比较教学文案

按压力获取方式分类 按压力获取方式不同可分为机压输水系统和自压输水系统。 1.机压（水泵提水）输水系统 它又分为水泵直送式和蓄水池式。当水源水位不能满足自压输水要求时，要利用水泵加压将水输送到所需要的高度或蓄水池中，通过分水口或管道输水至田间。目前，井灌区大部分采用直送式。 2.自压输水系统 当水源较高时，可利用地形自然落差所提供的水头作为管道输水所需要的工作压力。在丘陵地区的自流灌区多采用这种形式。 浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点 一、重力流输水的分类 根据水力学的重力流输原理，我们将供水系统的重力流输水分成了以下两类。明渠或者暗涵均可以划分为第一类无压流输水，而另一类是承压流输水一般而言指的也是暗涵。所谓的无压流输水就是在输送途中不产生水压，类似与自然界的河水流态。无压流输水在输水过程中流速的缓急完全取决于地形的陡峭程度，渠道的坡度决定了水流的坡度。无压流输水的供给目的地一般都是开阔的蓄水池、水库等无压力且足够大的储水地。承压流输水在输水过程中则主要依赖于动水压力和静水压，它的输送原理和水泵加压输水也有差别。但用承压流输水方式 进行供水的时候，水需要流经暗管，进入管道后就形成了压力，压力的大小与输送管道的长短相关。因为承压流输水管的压力由静水压和动水压力组成，所以在水力坡度与地势一致时，动水压力就不存在，只剩下静水压；当停止输水并保持管道中的水充盈状态，此时管道末端的静水压力最大。由于承压流输水输送的水压力很大，所以这种形式的供水可以直接提供水到城市供水网或者高处建筑物。 二、重力流输水的特点 由于重力流输水有节约能源、操作便捷、成本低、投入少等好处，所以该供水方案成立当前最佳的供水选择。但是重力流输水也存在自身的局限性，在地势平坦

长距离输水管线设计

长距离输水管线设计 摘要：介绍长距离输水管线的设计原则、设计特点及设计人员在设计过程中应注意的问题。 关键词：长距离；输水管线；设计 Design for Long Distance Water Pipeline ZHANGJingHANYi-chen (CNPC Northeast Refining & Chemical Engineering Co. Ltd. Jilin Design Institute, Jilin132002，China) Abstract: Design principles and characteristics of long distance water pipeline were introduced. Points for attention of designer in designing were expounded. Key words: long distance；water pipeline；design 目前越来越多的新建大型工艺装置，按城市统一规划要求远离城镇居民聚居地，从而导致其距水源地较远，需要长距离输水，来保证装置的安全用水。以下是对长距离输水管线设计的一些体会。 1．长距离管道输水工程的特点 输水距离长，沿途地形条件比较复杂，压力流输水管线有升有降，起伏不平。根据管线布置要求和运行要求，管路需要安装许多附件，如排气阀、泄水阀、连通阀等。 2．长距离输水管道设计 2.1长距离输水管线路径选择 （1）管线路径应尽量做到线路短，起伏小，土石方少，造价经济，少占农田。 （2）走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽可能沿现有道路和规划道路敷设，便于施工和维护。 （3）应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区，并应避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高侵蚀性土壤地区。 （4）管线路径的选择还应考虑近远期结合和分期实施的可能。

长距离输水水力计算

长距离输水管道水力计算公式的选用 1． 常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数 其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2． 规范中水力计算公式的规定 3． 查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力 计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式

4． 公式的适用范围： 3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计 算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK ）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式 )Re 51 .27.3lg( 21 λ λ +?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000

浅谈重力流输水管道工程设计

浅谈重力流输水管道工程设计 摘要：对长距离重力流输水管道设计的组成与特点进行了介绍，结合工程实例对输水管道设计中的几个相关问题进行了探讨。 关键词：重力流输水管道高差工程设计 随着城市建设的快速发展和人民生活水平的日益提高,长距离大型输水工程越来越多，重力流输水是一种比较理想的供水方式，它具有省电、节能、投资省、成本低、运行管理简单、方便等特点。重力流输水有它的特殊性，采用重力流输水要具备一定的特殊条件。选用重力流输水的基本条件就是要有一定的地形高差，这个地形高差要满足输水管道沿线各处理构筑物的水头损失需要，并直接接入用户的蓄水池，且其末端还需要一定的自由水头，这时的地形高差还要求大一些，即地形坡降要等于或大于输水水力坡降。结合某配水管网工程的实际情况，谈几点体会。 某配水管网工程供水设计能力为24万m3/d，是一个完全依靠重力输水的大型长距离供水工程。 工程概况 输水管道由水厂引出，主要供于洪庆、纺织城、航天基地、曲江二期及曲江旅游度假区。输水可分为南北两线供水。南线供水区域包括国家民用航天基地和曲江二期总供水量为12万m3/d；北线向临潼方向供水，包括纺织城、洪庆组团和国家旅游休闲度假区，总供水量为12万m3/d。输水管道全长约43Km，设计管径DN600～DN1200。 输水管道定线 输水管道担负着将水厂出水送往城市的输水任务，管线长、投资大，管线方案的选择直接影响到管道的长度，对工程项目的技术可行性和经济合理性影响巨大。因此，管位选择应本着安全可靠、节约能源、降低投资、缩短工期、便于施工和运行维修管理的原则出发，并根据技术条件，多方案综合考虑。管道选线应遵循以下原则： 管道走向的位置应符合城市规划要求，并尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工和维护；注意与已批准的道路交通规划、城区规划等协调，减少冲突。 管道尽量走直线，以缩短管道长度，并可减少大角度弯头。 尽量避开地形、地质不利地段，如河谷、山脊、沼泽、重要铁路、泄洪地区和地质灾害点。

大落差长距离重力流输水管线系统防护和控制

大落差长距离重力流输水管线系统防护和控制 发表时间：2018-12-19T15:14:20.963Z 来源：《防护工程》2018年第26期作者：贠小强 [导读] 随着我国社会经济和工业化的迅猛发展，长距离输水工程越来越多的出现 甘肃甘兰水利水电勘测设计院有限责任公司甘肃兰州 730000 摘要：随着我国社会经济和工业化的迅猛发展，长距离输水工程越来越多的出现，而随着工程实施建成，在后期运行的过程中，系统控制及水锤危害问题也日益显现出来，在初期重水锤分析，轻系统控制的现象特别明显。长输管线的安全防护，是一个需要综合考虑的系统，并不指一台控制阀，一个调节罐的技术特性，而是一个小型而健全的安全系统，其内容大致包括：监测、控制、事故预案以及后期运行数理反演评估。因此为了保证长距离输水系统工程的运行安全，选择安全可靠、经济合理的控制系统和水锤防护措施变得尤为重要，实际工程更需要这方面的技术，本文主要对此进行了简单的探索。 关键词：长距离、大落差、重力流、W型系统、系统控制、水锤防护 1重力流输水工程的现状和问题 1.1主观轻视 相对于水泵长输供水，重力流供水相对传统，小规模工程较为普遍，主观上似有简易的错觉。因此在初期的工程当中，明显地感觉到“功课不足”。主要表现为:实际流速过快（2.5m/s～3m/s），平时流量波动较大，可能出现离奇突发的爆管事件。 1.2经验不足 由于时间、投资与地形的限制，在设计当中设计人员往往并不熟练掌握重力流水力计算（水头为主导因素，决定阻力与流量）在下坡段局部突起部分，可能会出现半管流、虹吸等不利工况，而在设计阶段并未被发现，使得实际运行过程当中出现流量变化的随机性。 1.3控制不当 过分注重关阀水锤的水力计算而疏于对水锤发生原理的本质理解，造成教条性的操作失误，引发水力激荡，甚至管线的破坏。 1.4不加控制 对长距离输水管线无控制地变流量输水，使得管道长期处于压力陡变的随机状态。 2重力流水锤分析 重力流的水锤则多为“关阀水锤”。该类水锤不会像水泵停泵水锤那样，有一个压力先下降的“预演”阶段，而是在阀门关闭的瞬间，水锤即刻到来。 调节阀的调节，在另一个角度讲，是调节阀的局部阻力与沿程总阻力的抗衡。只有在阀门的阻力足够与沿程阻力相当的时候，才可以进行调节工作。重力流的控制核心在于：尽可能得到均匀递减的流量变化过程曲线。蓝色线的关闭过程好于红色线的关闭过程。 但是，现实当中，调节阀的开启度将非常的小。因此，对其关阀的控制效果不大。 因此对于重力流系统当中的水锤，我们主要注意的是： 1.合理的设计思想，除了应用阀门的调节功能之外，在长途管线当中必须适当考虑管线阻力的自身“调节作用”，以分担调节阀门的重任； 2、合理的运行思路，必须有针对性地建立良好的运行管理机制，防止错误操作以及随意的控制； 3.现实的保护，除了习惯性的缓关阀门的方法，还需要仔细考虑阀门的特性、开启度以及实际的开关时间，从而做出科学的评估； 4.建立监测与评估系统，用数据资料来调整系统的长期运行，而不是人为意志，靠可能不成熟的经验。 3大落差长距离重力流输水管线水锤防护分析 3.1常规水锤防护设备 一般而言，凡是引起管路系统水流状态扰动的事件均可以导致水锤的发生。水锤通常起因于水泵的快速启动和开阀停车，阀门的快速开启和关闭，系统边界条件的快速变化（如水池水位的波动，水箱压力的变化等），用水需求的骤然变化（如消防用水），输水管线的故障（管道断裂或封冻），管道的充水和排空（主要与管内气体的排放相关）以及止回阀或调节阀的动作等。其中，停泵水锤、关阀水锤是最普遍，破坏性最强的一种水力瞬态事件。 为防止水锤事故的发生，通常采用的方法是利用水锤防护设备延迟并减缓水力瞬变的发生过程，管道水流降压或者发生负压时向管内注气或注水，而升压时向管道外部排气或排水。诸如这般的水锤防护设备主要有水锤预作用阀、空气阀、单向调压塔、双向调压塔等。 3.2W型系统调节阀防护 重力流输水管线上，阀前管线越长，其关闭过程所产生的水锤就越大，水锤影响面也就越大。这是因为，阀门在调节过程当中其调节的核心是“阻力的体现”，只有在阀门的阻力可以与其前管线沿程阻力抗衡的情况下，真正的调节效果才会体现。所以，阀前的管线越长，阀门可调节的空间（开启度）也就越小，而所表现出来的实质流量变化过程也就越显突然，水锤也就越大。 此时，最为理想的调节方式是在系统的头部。但是由于系统前后存在液位差，在小流量时，头部调节方式会使系统局段可能出现无压流工况，导致供水紊乱。尤其在关停系统时，头部阀门至与末端水池相平的位高点这一段管段出现空管工况。因此头部调节客观上存在缺

长距离输水管道防水锤的探讨

长距离输水管道防水锤的探讨 【摘要】随着城市建设的快速发展和人民生活水平的日益提高，长距离大型输水工程越来越多，随之而来的工程爆管问题引起越来越多工程人员的注意。长距离重力流输水管道系统的防爆技术研究作为输水管道安全运行的重要课题之一，很有必要进行深入研究。本文介绍了目前重力流输水管道系统中防水锤的常用方法，并对各类防护方法进行全面的技术分析和总结。 【关键词】长距离；输水管道；防水锤 一、水锤的涵义与产生机理 水锤也称水击，或称流体（水力）瞬变（暂态）过程，它是流体的一种非恒定（非稳定）流动，即液体运动中所有空间点处的一切运动要素，包括流速、加速度、动水压强、切应力与密度等不仅随空间位置变化，而且随时间而变。压力管路中，如果末端阀门关闭较快（即管路中流速变化较剧烈），由于管中水流的惯性，开始在整个管路中就形成了一个阀口一水池传播的减速增压运动，水体压缩，密度增大，一直传到水管进口，水流呈瞬时静止状态，此阶段称增压波（直接波）逆传过程；接着压力和密度大的阀门处水流有反向压力池的趋向，这样形成一个与原流速方向相反的流速，从而压力、密度慢慢恢复正常，在管路中就形成了一个压水池一阀门传播的减速减压运动，此阶段称为降压波（反射波）顺传过程；管中的流速瞬时恢复正常，接着从阀门向水池产生一个反方向的流速，水体膨胀，密度减小，管路中形成一个阀门～水池的增速降压运动，称此过程为降压波逆传过程；管路瞬时膨胀静止后，又开始恢复原始状态，因而又产生一个水池向阀门的流速，密度恢复正常，称此过程为增压波顺传过程。此后的水锤现象又将重复进行上述的四个传播过程。如果不计水力阻力，这种传播过程将周而复始地进行下去，这就是突然瞬时关阀后所发生的水锤波的基本传播方式。一般的水锤现象都将运用这个原理进行水力过渡分析。水锤的形成与阀门的迅速关闭/开启有关，由于阀门关闭/开启时间T与水锤波相长听2L/a的差异，表现为直接水锤和间接水锤2种形式。当Tu时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波到达阀门时，阀门尚未完全关闭，负水锤波导致压强增值受到了干扰（即降低），水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。在同一条件下，停泵水锤比启动水锤和关阀水锤的危害性要大，直接水锤比间接水锤的危害性要大，但危害最大的是当管路中出现水柱分离而产生的断流弥合水锤。 二、长距离输水管道防水锤技术选择的原则 输水管起末端的水力高度差为有压重力输水的可利用水头。在确定输水设计流量后，可利用水头越大，输水管管径可越小，投资越少，当然输水管流速越大，运行时可能引起的水锤升压越高。为防止管道发生破坏性水锤事故。当管材强度较强，或地质、地形条件复杂时，还应经过水锤计算适当降低输水流速，以利管道安全运行。有压重力输水在以下三种情况需消减富余能量：1、当可利用水头过大，管中流速超过3m/s或超过水锤计算所确定的最大流速时；2、起端（如水

长距离输水管道工程的设计要点分析

长距离输水管道工程的设计要点分析 现代社会中城市规模变得越来越大，大型城市、超大型城市、卫星城市群等城市类型正成为城市建设的主流。城市原有附近的水源已经远远满足不了城市发展建设的需要。长距离输水管道工程正成为城市解决用水困境的主要方法。本文主要从设计环节的关键节点出发，研究分析相关技术问题。 标签：长距离；输水管道；工程；设计要点 新世纪以来，国家为解决西北部地区大型城市的用水困难，开展多项长距离输水管道建设，以此来缓解大城市用水荒和西北部地区气候干旱缺水的困境。长距离输水管道建设在改善居民生活质量，促进城市发展建设、维护地区生态环境上发挥了重要作用。 一、长距离输水管道工程的方案设计 （1）长距离输水管道途经的地质地理环境比较复杂，有山川河流、公路丘陵等，也可能遇到沼泽、湿地等特殊的地质情况，所以在长距离输水管道工程方案的设计中，要坚持科学、安全、合理、性价比高的原则，结合地质地貌的实际情况做好输水方案的设计工作。 （2）输水管道的输水方式主要有两种，一种是重力输水，从高处引水，利用地势的自然高差，进行输水。一种是加压输水，由于水源地地势较低，需要加压后进行原水的输送。在长距离输水管道建设中，经常采用的是这两种方式相结合的办法。要充分考虑地形地貌的变化，既发挥重力输水节约成本的优势，又要考虑管理上的难度，不要舍近求远，在管理里程上增加过多的成本。 （3）在加压输水时，要结合输水管线的长度、自然地势高差情况以及地形因素的影响，做好工程施工方案的前期设计工作。如果输水管道起、终点高差较大的情况下，可不仅仅采用单级输水的方式，这种方式会带来水泵扬程、功率过高，输水管道承压等级增大，从而提高工程建设投资，同时也会增加输水管道沿线管件压力等级，增大管线建设及维护成本。在这种情况下，建议考虑多级加压输水方式，为长距离输水管道进行分阶段增压，这样不仅可降低水泵扬程及功率，同时可降低管道承压等级，节省投资。 二、长距离输水管道工程的线路设计 （1）选择输水管道的输送线路，要尽量选择线路长度短，途中地质地理条件较好的路线。避免因为沿途的地势起伏过大，需要增加土石工程建设工作量，增加投资成本。要尽量选择避免穿越农田、林地等具有经济价值的地块，尽量避免征拆迁，以减少管线建设的土地赔偿费用。 （2）要充分利用高位水池，优先考虑使用重力输水。在无法实现重力输水

浅论长距离输水管道选择

浅论长距离输水管道选择 1、常用管材输水管材一般分为金属管材、非金属管材和复合管材三大类:常用的金属管材有普通焊接钢管和离心球墨铸铁管;常用的非金属管材有各种玻璃钢管、塑料管和混凝土管;常用的复合管材有钢塑复合压力管和各种钢骨架塑料复合管。下面介绍几种目前在国内应用广泛、市场上十分畅销、大家比较认可的管材。 1.普通焊接钢管（SP）耐腐蚀性:管材虽然耐腐蚀性能较强,但内、外壁仍需做防腐处理;卫生特性:内衬水泥砂浆易结垢,对水质有一定影响;水力特性:内衬粗糙系数n=0.012,阻力大、能耗高;密封性能:一般采用现场焊接,密封性能优;安装性能:管长≤12m,自重较大,接口少但需要焊接,敷设要求低,安装性能良;力学性能:强度、韧性、抗冲击等性能优,但刚度较差,承压较高;抗震性能:管材强度高、韧性好,可承受高压,抗震性能优;安全程度:不会漏水,不会爆管,安全程度高;使用寿命:估计＜25a。可见其最大优点是力学和机械性能优越、强度高、承压大,最大缺点是不耐腐蚀,故必须对内、外壁做防腐涂层,且在计算壁厚时,应考虑2mm厚腐蚀余量。钢管防腐质量、尤其现场焊缝防腐质量,对安全运行、使用寿命影响较大。 2.离心球墨铸铁管（DIP）耐腐蚀性:管材虽然耐腐蚀性能较强,但内、外壁仍需做防腐处理;卫生特性:内衬水泥砂浆易结垢,对水质有一定影响;水力特性:内衬粗糙系数n=0.012,阻力大、能耗高;密封性能:采用橡胶圈柔性接口,密封性能良;安装性能:管长≤6m,自重大,接口多但方便,敷设要求较低,安装性能良;力学性能:强度、刚度、韧性、抗冲击等性能优,

承压较高;抗震性能:采用柔性接口,管材强度高,韧性较好,但不能弯曲,抗震性能良;安全程度:不易漏水,不易爆管,安全程度较高;使用寿命:接近50a。 3.夹砂玻璃钢管（FRPM）耐腐蚀性:管材本身抗腐蚀,不需要做任何防腐处理;卫生特性:管材环保卫生,内壁不结垢,对水质无影响;水力特性:内壁粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用丝扣活接头连接,密封性能优;安装性能:管长≤9m,自重轻,接口较少且方便,敷设要求较高,安装性能优;力学性能:强度、刚度、韧性等性能优,承压极高;抗震性能:管材强度高,且有一定柔性,抗震性能优;安全程度:不会漏水,很难爆管,安全程度高;使用寿命:设计50a。 4.塑料合金玻璃钢复合管耐腐蚀性:管材本身抗腐蚀,不需要做任何防腐处理;卫生特性:管材环保卫生,内壁不结垢,对水质无影响;水力特性:内壁粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用双“O”形橡胶圈柔性接口,密封性能良;安装性能:管长≤12m,自重轻,接口少且方便,敷设要求高,安装性能良;力学性能:强度、刚度、韧性等性能良,但不耐撞击,承压较高;抗震性能:采用柔性接口,管材强度较高,有一定柔性,抗震性能良;安全程度:不易漏水,不易爆管,安全程度较高;使用寿命:设计50a。 5.涂塑复合钢管（PSP）耐腐蚀性:基管易腐蚀,但内、外壁涂塑后耐腐蚀性能大幅度提高;卫生特性:内壁涂塑后不结垢,对水质无影响;水力特性:内涂粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用卡箍件柔性连接,密封性能优;安装性能:管长≤6m,自重较大,接口多但方便,敷设要求低,安装性能良;力学性能:强度、韧性、抗冲击等性能优,但刚度较差,承压较高;抗震性能:采用柔性接口,