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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

长距离输水管线水锤防护案例分析

长距离输水管线水锤防护案例分析发表时间：2019-05-28T15:55:26.500Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：马晓未 [导读] 我国水资源匮乏，而且空间分布不均，为了满足高速增长的城市用水量需求，许多长距离输水管线得以建造。河北省水利水电勘测设计研究院摘要：长距离输水管线的水锤防护分析主要包括事故停泵以及提升泵站启泵时的管线水锤防护。输水管线的水锤防护方案有多种选择，但对于长距离输水管线，选择一个积极有效的水锤防护方案以抵抗瞬时产生的压力是一个很大的挑战。结合实际工程，论述了长距离输水管线水锤防护的建议以及水锤防护装置的防护效果，可供类似工程参考借鉴。关键词：长距离输水管线；水锤；水锤防护我国水资源匮乏，而且空间分布不均，为了满足高速增长的城市用水量需求，许多长距离输水管线得以建造。当输水管线的稳态条件发生变化时，例如水泵断电、水泵开启或者是阀门关闭时，都会产生水锤现象。输水管线的水锤分析以及防护方案的选择，应在输水工程设计阶段完成。如果没有首先建立瞬态的水力模型，水锤对输水管线的影响将会很难被预测。因此笔者针对我国长距离输水管线工程的现状和特点，选取了平坦地区和大坡度长距离输水管线2种典型工程实例论述了输水管线的瞬态水力分析以及水锤防护建议。 1水锤的原因 1.1管材与施工质量影响传统供水管道材质通常情况下，都是灰口铸铁管。此种管材不仅具有非常大的脆性，而且整体强度比较低，这就导致管体组织疏松，无法消除气孔。给水管道使用期间，不仅受到横向受力，也会受到外力振动，这就使得给水管道需要承受很大的应力，久而久之，就会出现纵向破裂。我国老城市供水管道铺设已有五、六十年，管道材质老化严重，导致管道爆漏多。在施工时，由于沟槽开挖未能达到标准、管道焊接和施工人员的个人问题也会造成水锤的隐患。 1.2应力作用应力是由覆土压力、水压、温度变化、不均匀沉降等产生的环向拉应力、环向弯曲应力、温差纵向拉应力、纵向弯曲应力或承口开裂应力。（1）水压轴向应力：σ水压=μ·σh???σh=PD/2σ （2）温变产生的轴向压力：σ温变=E·α·（t1-t2）（3）不均匀沉降产生的压力：σb=ii·Mi/Wi （4）许用应力：［σ］=K·φ·σs 地基沉降应力和温变应力是造成管道爆漏的主要应力因素。 1.3气囊与水锤水力学分析表明，管道输水期间，因为管道并不是真空，因此水并不是连续的，相同介质的流体。如果给水管道运输距离比较长，则水流速设计通常都不会太大，此时管道中的空气同城都是以气囊形式集中在管子上部。如果管道起伏比较多，气囊通常位于管道凸起点，而如果给水管道起伏不大，则气囊存在着形式就比较分散。如果水流倒流，管道中的空气可能会由于负压出现，水蒸气而随之流动，很多气体由此被压缩到管道顶部，而受到水流影响，最后分成一个个气囊，气囊在管道中不断运动，使得管道内部出现了比较强烈的压力振荡。管内压强不断提升，管壁持续受到冲击，一旦超过管材承受能力，管道就会损坏。压力变化值：?P=ρ·c·（?v） ?P—-压力升高值???????????ρ—-水的密度 c—水击波传播速度??????????v—水流速度变化值水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波，就象锤子敲打一样，所以叫水锤。水锤效应只和水本身的惯性有关系，和水泵没有关系。 1.4腐蚀硫酸盐还原菌是厌氧腐蚀的诱发根源，微生物往往是局部附着。金属的表面所被附着的部位难以与氧气接触，进而产生氧浓差电池致使附着物下面的金属被强烈地腐蚀。与此同时，好养细菌在代谢作用的过程中也会消耗大部分的氧气而造成氧浓度差异，进而也产生氧浓差电池。耗氧量大的区域相对于其他区域而言为阳极，使得集体产生局部腐蚀，阴极去极化作用则是腐蚀中的关键步骤，相关腐蚀反应式为：硫酸盐还原菌阴极去极化作用公式为： SO42-+8H→S2-?+4H2O 腐蚀反应产物：Fe2+S2-→FeS 腐蚀反应产物：3Fe2++6OH--→3Fe（OH）2↓ 总反应式：4Fe+SO42-+4H2O→FeS+3Fe（OH）2+2OH- 通过硫酸盐还原菌活动所产生的硫化亚铁、硫化氢以及细菌氢化酶为阴极反应提供所需的氢，并决定了阴极去极化与金属腐蚀的速率。 2水锤实例分析与处置 2.1某市水锤事件分析 2010年11月，位于山海关古城内，1995年铺设的铸铁管DN300配水管网暴漏。原因分析：经现场查看，多数管网是由于管网年久老化以及管材材质脆裂和气候环境变化后地面下沉导致了该管网断裂。 2012年10月，由山海关向啤酒厂的城市供水管网PE管材DN500发生突发暴漏。经现场勘察，是由于管网附近有施工队伍施工，在不了解地下设施情况盲目施工，导致用挖掘机挖土方时触碰到管网，造成管网损坏。原因分析：上述暴漏属于人为造成，因施工方未按照城

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。

长距离大口径输水管道水压试验的思考

长距离大口径输水管道水压试验的思考发表时间：2018-01-15T14:04:02.653Z 来源：《防护工程》2017年第24期作者：张晓川陈云 [导读] 近年来引水方面的民生基础设施建设项目较多，为了解决安全饮水的问题，通过长距离输水管道输水成为普遍的做法。四川二滩国际工程咨询有限责任公司成都 611130 摘要：近年来引水方面的民生基础设施建设项目较多，为了解决安全饮水的问题，通过长距离输水管道输水成为普遍的做法，宁夏中南部水源工程就是为了解决该地区严重缺水问题而批准开工建设的，该工程的特点是：输水线路长、输水管道口径大、工期短；为了保证输水管道的运行安全，结合现行规范分段进行水压试验检查其质量是否满足要求，通过分段试验设计、现场施工到最终通水一次成功证明施工质量合格、检测方法得当。本文通过对其技术进行分析总结，供其它类似引水工程借鉴。关键词：输水管道水压试验试验方法质量控制一、工程情况概述宁夏中南部水源工程输水管道及隧洞全长74km，其中管道全长37km，管道采用钢管及PCCP管交替连接而成，管道内径2000mm。二、水压试验段长的划分和确定根据《给水排水管道施工及验收规范》(GB50268-2008)要求，压力管道水压试验的管段长度不宜大于1.0km，照此规定各承包人提交了管道注水功能性试验的进度计划及试验费用，其进度计划远远不能满足政府要求的整体通水目标，其费用大大超出预期。 1、由于受规范对段长的划分限制，受地形条件限制且靠近村镇学校医院的原因，参建各方对此报谨慎态度不敢突破，在段落划分后，寻找试验所需水成为较大的难题，从十多公里外拉水，费用成本较高、进度缓慢。 2、由于分段较多，每个堵头根据压力不同需单独设计制作加工，后背混凝土浇筑需要等强，后期需要拆除，进度较慢、费用成本较高。 3、多段同时进行试验人员、设备、材料投入大，费用高，点多面广施工技术人员水平参差不齐，容易出错。针对上述问题为了完成既定的供水目标，降低试验费用成本，邀请了国内类似工程的专家进行了论证，最后形成意见：施工质量合格的情况下可以突破规范要求的1.0km，选择有代表性段落进行试验。根据专家会精神最终选择了段长2262m的段落进行了试验，该段范围避开村镇学校医院等，水源可采用附近河道直接从该段的中间（最低点）注水，两端位于爬坡最高点，选择钢管施工段镇墩旁边便于堵头安设。三、打压试验设计 1、试验压力的确定：本段过河过沟及过路采用DN2000钢管，平直段及爬坡段采用PCCP管，采用转换接头连接，根据压力情况管道设计压力0.8--2.0MPa，实际工作压力0.25-1.24 MPa，按照设计要求确定试验压力为0.49-1.52MPa。一端K9+250处管道安装高程为1885.00m，工作压力0.33Mpa，另一端K6+988处管道安装高程为1892.92m，工作压力0.25Mpa，两处压力差为-0.08Mpa，当K9+250.84处加压至0.65MPa时，K6+988.17处试压压力达到0.57MPa，满足设计试验压力不小于0.49MPa的要求。 2、打压设备的选择：50KW发电机一台、50m扬程水泵2台、压力表6只、水箱一个、阀门6个。 3、注水及排水排气的设计：注水从该试验段的最低处开孔注水，当水位高出水泵扬程时可在一个较低端头注水，直至将管道注满，在注水口安装阀门。排水孔设在该段管道最低处或利于排水的段落并安装阀门。排气孔设置在试验段两个端头并在管道最高处，安装阀门。 4、堵头及靠背的设计和选择：堵头设计及加工：根据首尾端的试验压力计算并加工堵头，选择采用钢板堵头封堵，堵头采用与管道同样材质的钢板制作，板厚 18mm，直径2200mm，在堵头背加工肋板增加其强度，肋板横纵向各20cm，采用18#工字钢做肋，堵头板与管道端头焊接密封后，在管道上对称部位设置4个焊点与堵板连接。靠背的设计：根据设计提出的技术要求，打压试验不得采用镇墩、阀井及管道等作为背支撑，以防止在打压过程中造成移位或变形。但是在进行分段试验前该部位的镇墩已经浇筑完成，通过理论计算堵头按照要求施工后是可以直接进行打压的，为了防止意外便对其进行一定的支撑加固，即在镇墩上设置钢板采用千斤顶与堵板支撑。四、试验过程 4.1试验前的工作准备 1）施工资料检查检查所有管材及设备合格证及出厂检验报告齐全、有效、钢管无损检测全部合格，PCCP管接头打压试验全部合格，记录完整；有完整的水压试验技术方案，并已上报批准。 2）设备打压设备工机具试压所需的机械、设备是否配备齐全，人员是否到位，技术交底是否落实。试验用压力表已经校验，且在有效检定（校准）期内，精度不低于1.6级。 3）管道检查和设备安装检查进行试验前必须派专人进行监督检查，清理管道内的所有杂物；对管件逐一进行检查，特别是排水阀井、排气阀井检查其完整性，启闭灵活性，有无破损现象，并是否处于关闭状态，不合格的及时更换；对试压设备、压力表、排气阀门等检测器具进行功能检查，并进行试用，保证检测器具的功能满足试验要求。 4.2试验管段注水管道注水时，打开排气阀门和进人口处的法兰。管道注水时水流速度不可太快，应使管道的进水量与排气量相匹配，如进水量大，而

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

长距离大口径输水管道水压试验方法的探讨

长距离大口径输水管道水压试验方法的探讨长距离大口径输水管道试压时，受到水源、地质、工期等工程条件的限制，若是按照相关规范实施可行性小、难度大。文章针对其特点，对长距离大口径输水管道试验方法进行了探讨。标签：长距离大口径输水管道；水压试验；方法 1 工程概况保沧干渠工程是河北省南水北调配套工程。干渠采用管道输水，管线经定州、安国、博野县成北部至蠡县，在蠡县北王村北侧设调压井，自调压井以后分为南、北两条干管，南干至献县、河间，北干至任丘、文安、大城。南干全线和北干任丘以下段采用单管输水，其余为双管输水，管道总长242.265km，设计最大引水流量9.9m3/s。 2 现行规范与实际工况的适应性压力管道的水压试验是输水管道在验收前必须履行的一个试验项目。目的是验证输水管道及配套建筑物是否满足设计工况的需要。 GB50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》中规定，给排水管道安装完成后应进行管道的功能性试验：当管道工作压力大于或等于0.1MPa时，应进行压力管道的水压试验；压力管道水压试验的分段长度宜大于1km；工作压力小于0.1MPa时，进行无压力管道的严密性试验[1]。在水压试验前需要做好水源的引接、后背和堵板的设计、进水管路、排水的疏导等工作。对于长距离大口径输水管道，水压试验难度大。由于其管道直径大，需水量多，存在水源不充足的问题；管道线路长，不利于水源重复利用；受地质的影响，比如原状土土质差或管位的限制，没有条件制作后背；即便后背制作条件允许，但是由于其型式复杂，体积大，拆除恢复时间长，存在重复操作和一定程度上的经济浪费。针对此类管道水压试验的难点，我们进行探讨是否存在一种既能满足施工要求，又能操作简便、经济合理的试验方法。 3 水压试验方法的探讨以保沧干渠南干线工程为例：南干线起点为调压井之后（桩号SG0+000）终点为河间（献县）分水口，总长41.54km，沿线设肃宁分水口、河间（含献县）分水口，全线为单排管径DN2000mm的PCCP管，管道工作压力为0.6Mpa。沿线共设置排气井53座，检修井7座，放水井7座。

长距离输水管的要求

长距离输水管的要求（水利方面）一、管材及接口输水干管穿越公路时，管道水平及垂直转弯段弯管为钢管，其余采用顶应力筋混凝土管．橡胶圈柔性接口。预应力混凝土管0+000—9+000选用0.8MPa,其余均采用0.6MPa。阀门附件与管道采用法兰连接。管道水平、垂直转弯处设置支墩，镇墩，硷采用c15 。二、施工放线施工单位以建设单位移交的控制桩及桩号、水准桩及桩号为依据，进行管道轴线的定位放线，校对轴线高程及管线长度，遇弯道处测出实际管轴线转角，经建设单位和设计单位验线后方可开挖．分区段的定位放线必须要控制轴线、高程的准确和统一，自检、复检合格后方可进行下一道工序。三、基槽开挖基槽按设计断面开挖，以区段内设计管道中心线，基底高程为控制，不允许超挖。如出现超挖，应用与基料土相同的土料回填，并夯实至原土95%以上密实度．本设计管道直接座于原土上，要求管基包角为120 度，如有间隙，可有粗沙垫实．可采用机械挖土，但应在设计基底上留有200mm以上的保护层，管道按装前人工清理并夯实至设计标高，并保证原状土层不被扰动。管基包角及承口部位应局部挖成槽坑。坑深度及大小应．与承口外形相适应。施工中如出现土质差异较大或遇有淤泥等异常悄况。应及时报告建设单位和设计单位．进行基础处理后方可进行下一道施工工序。管道穿越建筑物时，由方工草位、建设单位和设计单位现场处理。雨季及有地下水情况时，应有降排水措施，基坑内不允许有积水，以达到干燥施工。遇有水沟、河道、卤渠或地下水位较高情况时，据现场情况由建设单位、设计单位和施工单位三方现场确定排水降水方案及基础处理措施。四，管道安装管道安装要求按反水流方向自下而上及承口向前的原则进行施工．管道安装前应清除管道表面浮土和各种杂物，进行外观标志的复查，清理承口、插口工作面及密封圈上粘连的杂物。管道的起吊及移动应缓且平稳，为防止碰坏承插口，待管道插口移至已装承口前300mm时，应用方木支在两管之间。对口时，应使插口端与承口端保持平行．并便两端面圆周圈间隙大致相同，嵌入硬木塞，以控制间隙的改变，管道安装可使用内拉或外拉等方法。每节管子安装完成后，立即用专用的量具从管壁内侧的对口间隙处检查密封

长距离输水管线设计优化思考袁培骏

长距离输水管线设计优化思考袁培骏发表时间：2018-02-03T17:27:00.430Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：袁培骏1 于睿2 [导读] 摘要：随着城市的不断发展，人们的生活和工业发展对输水管线的要求越来越高，特别是一些长距离的输水管线，在设计和施工的时候需要更加细致和全面才能发挥作用和效果，为人们的生活中提供便利，也更好地推动社会的发展。 1、身份证号码：32068119900209XXXX； 2、身份证号码：36062219910513XXXX 摘要：随着城市的不断发展，人们的生活和工业发展对输水管线的要求越来越高，特别是一些长距离的输水管线，在设计和施工的时候需要更加细致和全面才能发挥作用和效果，为人们的生活中提供便利，也更好地推动社会的发展。本文主要以某原水管线改造工程为例，对长距离的输水管线的设计优化工作进行思考，具体从管道净距、泄水井阀门设置、连通阀井设置等方面进行开展，从而使得输水管线的安全稳定运行得到有效的保障。通过本文的研究可以形成实际参考成果，为其它长距离输水管线的设计和优化提供理论参考。关键词：输水管道；泄水井；连通阀井；水锤一、工程概况在本次所研究的案例当中，该线的原水管线是一个改造工程，具体来说要把暗涵改造为输水管，并且充分考虑当地市政道路的改造工程来开展整体改造工程的建设。该水厂的原水输水管线主要在一级加压泵站沿着规划的道路从北这个方向向着南边进行双排预应力钢筒混凝土管的敷设。在敷设中，要将其敷设至东线中，然后再沿着东线敷设到水厂的配水井处。在实际操作中，管道的敷设线路总体长度为18km，所设计的输送原水规模是27万m3/d。由于本工程是一种长距离的输水管道工程，所要开展建设的内容包含着输水的管道、加压泵站、附属设施和管道附件等等。在这个工程当中的管道正好在非机动车道的下方，而这个管道的明开段中心间距则在3米左右，顶管段的中心间距则达到了3.4m。在原水管方面，要采用单排的模式沿线进行泄水井的设置，一共设置9座泄水井和38处的空气阀门，并且要注意在管道转角的地方进行支墩的设置。二、管道净距对于输水管线设计来说，为了能够有效使得输水保证率得到提高，在这个项目的管道中可以使用双排布置的方式。对于管道间距影响的因素具体包括着运行的安全、方便施工和运行时的检修等，并且需要经过技术经济比较之后进行确定。根据我国所颁布的关于城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规范中的具体规定，遇到两条输水管道并行的时候，要尽量使得其中的间距能够确保在事故的状况下可以进行安全的运行。结合我国颁布的给水排水管道工程施工及验收规范可以得知管道在开展并行布置的时候，它的最小净距可取800mm这个数值[1]。从安全的角度出发进行考虑可以得知，两条输水管道在并行铺设的时候，它的间距应该确保其中一条输水管道出现事故受到冲刷的时候，剩余的另一条输水管道依然可以进行正常的运行，不会使得整个输水系统都处于瘫痪的状况。基于这样的要求，就会使得长距离输水管线在设计和优化的时候，需要使得管道净距处于很大的状态。在通常情况下，它的表现为是在道路的两侧进行布置。在本文的工程当中，所遇到的工程管道直径比较大，它的覆土厚度超过了2m。对于管道间距来说，这个距离越大，那么土方的开挖量就会越高，因此所需要的投资也比较高。在这样的情况下，需要在确保整体输水安全性的前提下，尽量使得管道之间的距离得到有效地缩短，并且在管道的施工方面实现同槽施工。这样的处理一方面既可以有效地使得投资得到降低，又可以使得作业面得到减小，尽量降低工程对周边环境的所产生的一些不良的影响。在具体的实施过程当中，对管道施工来说，管道一般使用双胶圈承插式的密封接口来进行处理，然后通过水锤来开展模拟工作，从而完成对空气阀门的尺寸和布置位置的合理确定，从而使得输水管线的稳定运行得到有效地提高。对于长距离输水管线的设计和优化来说，影响输水管道安全稳定运行的因素是多种多样的，不同的因素它的重要程度不同，一般来说主要包括管道的地基处理、水锤的防护措施、管道的接口等。对于输水管线的运行来说，它所出现的事故一般都是由于水锤所引起。如果所采取的水锤防护措施比较得当，那么就能有效地避免压力出现陡升，导致爆管的现象出现或者在负压的状态下，管道的接口橡胶圈被严重破坏。三、泄水井阀门设置对长距离的输水管线来说，是高点设置排气阀门的状态，同时低点设置泄水井。在里面，一般泄水会由阀门井，也就是我们常说的干井和排泥湿井来共同组成。排泥湿井是连接着市政的雨水管网，并且在排除水管里面所存在的沉淀物和检修工作开展的时候要对空水管里的存水进行放空。在长距离输水管线设计和优化的工程当中，比较常见的阀门设置方式需要结合实际的需求来探讨。对于泄水井来说，它的井运行次数比较少，因此它的阀门一般会在事故的工况下或在管内的泥沙得到排除的时候再进行开启操作。一旦这个阀门没有办法进行正常的启闭，就会出现检修困难的情况。此外，在不关闭连通阀的情况下没有办法对阀门进行更换。结合工程项目的实际运行状况，在本项目的优化方案体提出之后，需要在阀门的井内进行两个蝶阀的设置，然后使得这两个蝶阀在双法兰限位伸缩接头连接的帮助下完成后续的操作。在一般情况下，里面的1号蝶阀是处于常开的状态的，遇到需要对空管道进行放空的时候，再对2号阀门进行开启。如果2号阀门没有办法进行启闭的时候，可以对1号阀门进行关闭，并且对2号阀门开展整体的检修或者更换工作[2]。在很多时候，两个蝶阀同时出故障的几率是非常小的，因此这样的一种处理方式可以比较有效的使得输水的保证率得到提高。与此同时，蝶阀所占空间的比较小的，在启闭操作上比较方便，因此它的存在不会显著地使得阀门井的尺寸增大。四、连通阀井的设置在本文所探讨的工程当中，原水管道要进行平行敷设，在管道之间会进行连通阀的设置，从而使得输水保证率得到提高。在连通阀井的设置当中，一般会在事故检修的时候可以按照具体要求的流量和末端水压来开展供水的操作。根据现有的研究可以发现，连通阀的具体位置和阀门之间的距离在整个工程的安全和可靠运行方面的意义是非常重大的[3]。对于这个工程的输水管线来说，它的原水管沿线穿越了高铁、河流、高速公路和公路的主干道，并且从地理位置上来说它处在在建筑密集区域。综合分析发现这里并不具备明开槽的施工条件，因此需要使用顶管的方式，在路段当中进行检修阀井的设置，使其能够在输水安全性的提高方面发挥作用。对于顶管段的连通阀门的布置方式来说，它在设置和使用上主要充分地利用顶管的基坑来作为支撑，并且使用“井中井”的施工方式来进行处理，把阀门井及连通阀门设置在大井里面，然后在大井里面进行梁柱的设置。在这种处理方式当中，一般它的上部仅仅会出现阀门井检修口，在井下部是互通的，并且有着较大的检修和通行的空间。五、结语

长距离大口径输水管道的优化设计分析

长距离大口径输水管道的优化设计分析发表时间：2019-04-16T10:03:41.223Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第35期作者：包天栋[导读] 在本文中，主要是分析了大口径、长距离输水管道的优化设计方案，通过明确对其方案加以优化的意义云南水利水电建设工程技术开发有限公司云南昆明 650500 摘要：在本文中，主要是分析了大口径、长距离输水管道的优化设计方案，通过明确对其方案加以优化的意义，适当的阐述管道选线的基本原则，针对于不同管道的性能和工程造价等问题加以讨论，提供相对于合理的优化建议。关键词：长距离；大口径；输水管道；优化设计在城市发展进程中，为了让城市居民的生活得到满足，同时又能符合经济发展的基本需要，应该积极的关注市政基础设施的建设与完善程度【1】。作为基础设施中的关键组成，城市输水系统的完善情况影响较大，涉及到长距离、大口径输水工程时，需要关注的细节问题更多，因此应该花费较多的精力展开必要的分析。 1、长距离大口径输水管道管线位置的确定因为这种项目的投资巨大，所以一旦涉及到选线问题，需要从众多的细节上加以分析，在全面分析技术问题的基础上，重视能源的有效节约，同时适当的降低投资的成本，保证工期能够在合理的范围内，确保施工更加合理，运营维修管理的原则科学严谨，依照实际的技术情况展开全方位的考虑。需要注意的是在选择管线的时候，适当的缩短管线，但是不可以使其过短，应该全面的分析，展开综合的考虑。还需要关注的是管线应该避开与多种障碍物的交叉，比如说遇到河流或者是公路等不利地段的时候，需要做好相应的防护措施【2】。水利条件较佳且管理方便才能保证管线实际产生的电耗降低。管线需要沿着公路或者是铁路的一侧完成相应的埋设，之后落实科学化的维护和管理。应该注意的是避免拆迁和尽可能少的占用农田，适当的节省工程造价，保证施工不会受到相应的影响。在上述提及的相关原则中，能够清楚地了解到选线过程的细节问题，通过全方位的考虑，明确多种方案的存在意义，结合着实际的情况确保方案的确定更为严谨。 2、长距离大口径输水管道管材的选择当相关的输水管线走向已经确定了之后，需要分析管材的选择方案，不论是什么样的管材，都是确保长距离输水顺利完成的关键。现阶段考虑到大口径、长距离输水管道的特殊情况，应该从钢管、预应力钢筒混凝土管等不同种类中加以选择。 2.1 耐压能力所谓的耐压能力，重点是指的管壁承受管内的工作压力，同时也包含着管外土层静荷载与地面活荷载的能力【3】。只有全面的分析耐压能力，才能促使输水更加的安全到位。钢管以及预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管这样的三种管材明显具有较高的强度，因此能够表现出良好的承受内外压的能力，玻璃钢管实际承受外压的能力则比较弱。 2.2 柔性特征因为玻璃钢管本身的特性较为明显，其弹性模量是15.2*103MP，硬度HB=40，是柔性管材，另外的三种管材则属于刚性管材。玻璃钢管的柔性特征和重量较轻的特征极为明显，因此更适合运用在水下或者是地下水位比较高的软土地区，这样的特点就是其他的管材所无法比较的。 2.3 耐蚀性能埋地管道外部土壤针对于管壁能够产生较为强烈的腐蚀，特别是酸性的土壤针对于管道的腐蚀情况极为明显，所以在选择管材的时候，需要重点分析的是管材本身的耐蚀能力，这是确保给水管道安全性的关键之处，同时也能确保延长其本身的使用寿命。在上述提及的相关材料中，玻璃钢管是高分子有机材料制作而成的管材，因此外部的土壤对其产生的腐蚀程度比较低，相应的耐蚀性能则极为明显。预应力钢筒混凝土管也具有着比较强的耐蚀性能，但是并不适合运用至强酸性的土质之中。球墨铸铁管拥有着较为强大的电阻，接口处往往是运用了胶圈加以密封，能够彰显出良好的绝缘效果，但是外在的土质还是能够对其产生相应的腐蚀作用【4】。钢管本身的耐蚀性能最差，甚至于存在着极为严重的电腐蚀。 2.4 施工难度在管道进行实际安装的时候，往往需要考虑到施工的难易程度，通过分析多种因素的影响，明确不同管材对应的施工难度，方便选择较为合理的施工方案。玻璃钢管属于较轻的材质，接口和管道的安装十分的便捷，但是其对于基础和回填处理的要求比较高，压实度一般能够达到百分之九十五以上。预应力钢筒混凝土管属于较重的管材，具有着极大的施工难度，因此需要合理的运用大型的机械设施，管底应该适当的铺设相应的碎石垫层，避免出现不均匀沉降的相关问题。球墨铸铁管较轻，接口和管道实际安装的时候较为便捷，但是还是应该在管底适当的铺设砂石垫层，防止出现不均匀沉降的问题。钢管的材质较轻，涉及到的施工技术较为成熟，但是受到接口质量难以确定的影响，使得施工过程较为复杂，其中也包含着部分人为因素的影响，所以相应的施工难度更大【5】。 3、长距离大口径输水管道排水阀和泄水阀的使用随着城市用水量的不断增加，很多的城市开始积极的关注大型长距离输水工程的开展，在项目实践中多是运用了管道或者是暗渠方式落实基本的输水工作。在输水项目实践中，需要及时的完成地形的勘察、路线的选择和方案的对比，最为关键的是对管材的选择充分的考虑，管材的造价在整个输水工程项目中占据到较大的比重。除了考虑管材的相关问题外，还应该重点分析排水阀和泄水阀的使用，只有将排水阀和泄水阀合理的设置，同时重视一些细节性的问题积极的落实到实处，才能让长距离大口径输水管道真正的完成铺设的目标，合理的落实输水工作。长距离大口径的输水管道应该严格的依照地形的起伏状况完成相应的铺设，因在水中会掺有较多的气体，所以在实际输水的过程中，会使得管道中存有一定的气体，通过气体与水流的相互融合，导致水流排放过程中气体也得以释放，管内顶部便形成了全阻压缩过水断面，以至于输水过程中额外的水头损失大大的增加，积气也应该及时的排除【6】。在管道内部的任意高点都需要适当的安装上自动排气阀，这是确保管道中相应空气得以排除的关键。排气阀安装的数量应该合理，在具体的实践阶段，科学化的设计和安排才能保证排气阀的实际作用充分的彰显出来，这也是确保管线能够正常输水的关键举措。泄水阀应该合理的设置在管道的最低点，这是让管道中所有的沉积物和泥沙等均能得到有效排放的关键。

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,