長距離高落差輸水管道安全防護措施分析

長距離高落差輸水管道安全防護措施分析【摘要】本文首先通過分析長距離高落差輸水管道的工作特點和技術(shù)難點，再就此現(xiàn)狀研究其對安全防護工作的影響，進一步深入探討輸水管道安全防護的有效措施，最后再進行總結(jié)?！娟P(guān)鍵詞】長距離；高落差；輸水管道；安全防護一、 論述長距離高落差輸水管道的工作特點及技術(shù)難點高落差輸水管道除了利用地形的自然落差輸水，一般優(yōu)先并且更多是供水系統(tǒng)的重力流輸水中的承壓流輸水，承壓重力流輸水系統(tǒng)的設(shè)計原理就是利用地形高度差產(chǎn)生壓力完成輸水過程，減弱水流對輸水管道的壓力，增加輸水系統(tǒng)的安全性，不僅節(jié)約能源、操作便捷，而且成本低、投入少。另外，若管道的閥門關(guān)閉，管中的靜水壓只與管道的距離有關(guān)，地形高度差與水壓成正比關(guān)系，管道受到的壓力也因此而改變。在高落差的地區(qū)，輸水管道的路徑發(fā)生變化，拐角處就容易出現(xiàn)流水不暢造成斷流的情況。同時，輸水管道的輸送路程越長，不僅導(dǎo)致投資成本更高，并且水擊問題就會越容易發(fā)生。另外，長距離輸水管線需要把位于較遠的水源輸送到城市來緩解城市水源短缺的問題但是長距離輸水管線有單管或雙管，需要根據(jù)實際情況來施工和確定方案，工程量復(fù)雜，而且，由于承壓流輸水方式進行供水的時候，水需要流經(jīng)暗管，進入管道后就形成了壓力，而壓力的大小與輸送管道的長短呈長相關(guān)。因此，長距離高落差的輸水工程的運行安全問題也成為輸水工程中的重點和難點。綜合而言，其實長距離高落差輸水管道施工特點就導(dǎo)致了其施工過程的技術(shù)難度了，這是必須克服的難題。二、 分析對長距離高落差輸水管道安全防護的影響因素及相關(guān)工況分析（一）長距離高落差輸水管道安全防護的影響因素長距離高落差輸水管道安全防護受到的影響因素受泵的運行、安全停水工程問題、管道承壓和造價的關(guān)系、水錘的影響和以及對輸水管道爆管的水力檢測等等的影響因素。其中最主要影響長距離高落差輸水的管道安全因素，一個是水錘造成的超壓和地形本身高落差造成的管道靜壓：水錘是壓力管道系統(tǒng)防護的重要內(nèi)容，在長距離輸水管道中，因為流速是經(jīng)常出現(xiàn)變化的，然而當(dāng)管道中流速變化時，致使管道中水的壓力的升高或降低，在壓力低于水的汽化壓力時，水柱就被拉斷，出現(xiàn)斷流空腔，在空腔處的水流彌合時將產(chǎn)生強烈的撞擊，管道中的水就會升壓。一般啟動水錘只是在真空情況下，管中空氣不能排出而被壓縮時才會加劇水位壓力的變化，但由于突然停電或事故停泵所產(chǎn)生的水錘往往較大，水錘壓力值可達到工作壓力的2到3倍，所以它的影響非常大。還有就是高落差造成的管道靜壓，因為水管末端的靜水壓不受人為控制，管線承受的最大靜水壓力有限，并受管線起點和終點的有效作用限制，再因研究的是長距離高落差的有壓重力自流輸水，每公里的允許壓降很低，倘若管道靜壓過大的話很容易引起水管破裂，所以因高度差產(chǎn)生的壓力不能超出了管道的承受能力，否則再加上動水壓力后，管道承受的總壓力會更大的，而且由于城市供水管網(wǎng)的用戶過多的影響，需要的壓力增加，需要坡度更大落差更高的地勢才能產(chǎn)生更大的壓力，控制好其管道靜壓也是輸水管道安全運行的關(guān)鍵影響因素之一。長距離輸水管道各段工作壓力不同，管道進口（泵站出口）壓力最大，管道出口壓力最小，并受地形起伏的影響。設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)工程具體情況計算出管道沿線的工作壓力，以選擇管材壓力值。另一個是負壓：由于高落差的輸水管道的最高點與最低點可能相差幾十米甚至上百米，而輸水管道產(chǎn)生負壓的只有在停供水泵的時候才能出現(xiàn)，密閉的管道在停水后，管內(nèi)的壓力為靜水壓，在靜水壓作用下，隨著管內(nèi)靜水位的降低，高點的管內(nèi)就逐步處于負壓狀態(tài)了，這樣就只有較低處位置才能排水。此外，還需考慮到輸水管道水量，防洪工程與群眾安居的關(guān)系、洪水出路與水資源配置的關(guān)系、工程建設(shè)與運行管理的關(guān)系等對高落差長距離輸水管道安全維護過程中的影響。（二）長距離高落差輸水管道相關(guān)工況分析1、 線路過長輸水負壓變化需要具體情況具體分析來控制安全的輸水量，不宜過大的輸水量否則會造成水力坡度線迅速下降，若不及時補給就會破壞管線負壓；2、 輸水管線檢修問題由于探究的是長距離的輸水管道，其輸水管線線路長，要進行檢修只能針對損壞的有問題的某一段管線來檢修，不能全線檢修；3、 上游關(guān)閉閥門破壞水錘升降壓考慮清楚水閥的排水和消除水擊的能力如何，若管線的承壓較低的話，就容易造成管道的升降壓被破壞，就不能及時泄出壓力了；4、 管線低處的排泥、排沙情況管線在施工過程中，或遇到某段輸送的水質(zhì)不好，就會造成水輸送進來的泥沙淤積，堵塞管道，若不及時排出更加會影響輸水能力；三、 探討長距離高落差輸水管道安全防護的有效措施對于長距離高落差輸水管道的安全防護設(shè)置需要根據(jù)實際的地形等限制條件和施工原則來針對性地選擇管線和確定方案，盡量準(zhǔn)備幾個可行性高的備選方案。同時，應(yīng)盡量選擇土石方工程量少的、造價經(jīng)濟，避免穿越較多的山脊、沼澤、重要鐵路和泄洪地區(qū)。畢竟管道安置在地下，所以盡量要對山區(qū)巖石、土質(zhì)地段的穩(wěn)定性進行反復(fù)勘探、測量和比較。但是管線設(shè)置的位置還是盡可能沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路來利用好，并充分利用地形的水位高差，優(yōu)先使用承壓重力流輸水。在成本的考慮上，盡量減少不必要的投入和資源的浪費，但是要保證管道的質(zhì)量和安全性，避免豆腐渣工程，在其后的安全防護工作上必需加大財力、物力和人力的投入。其次，因為是長距離且高落差地區(qū)的輸水管道，所以管道設(shè)計的計算上必須考慮到閘閥關(guān)閉、開啟及正常工作情況下產(chǎn)生的水錘壓力及靜、動水壓力。由于管線地形條件，可能出現(xiàn)幾百米的高差，所以氣閥設(shè)置設(shè)計較復(fù)雜。根據(jù)輸水管道的走行分布和施工的地段，在輸水管道上的隆起點以及倒虹吸管道的上下游側(cè)，要安置氣閥和排氣閥。在輸水管道的低凹處應(yīng)設(shè)置泄水管及泄水閥，做好管道排氣排壓的安全防護工作，降低壓力，防止導(dǎo)致壓力過大出現(xiàn)管道爆破的安全事故。另外，因為要經(jīng)過高落差地區(qū)，輸水管線又長，所以可能設(shè)數(shù)個加壓泵站，分級分層進行，并避開容易出現(xiàn)意外事故的地區(qū)，以保證落實安全防護工作。除此之外，還有水錘的防護措施，要考慮到管道的水壓較大，啟停泵會引發(fā)水錘，所以管線上必須設(shè)水錘防護措施，在泵出口位置設(shè)微阻緩閉止回閥和水錘消除閥。在完成施工后，還要繼續(xù)后期的基礎(chǔ)維修和加固，不斷完善改進，保障長距離和高落差的地段，輸水管道是安全的。在調(diào)水工程中，長距離輸水管道，長度可達十幾公里，乃至幾十公里，高落差可高達幾百米，這樣的輸水難度，安全防護工作成為整個工程施工中的重中之重。四、 總結(jié)本文首先論述長距離高落差輸水管道的工作特點和技術(shù)難點，再就此分析其對輸水管道的安全防護的影響，最后重點探討了長距離高落差輸水管道的安全防護措施，完善管線維護問題。實際上，因為我國水資源匱乏，并且水資源在時間和空間上分布不均勻，水供需矛盾突出，特別在城市化加快和人民生活水平的提高的情況下，長距離調(diào)水工程是勢在必行的關(guān)鍵問題。隨之而來，在建造的工程存在著許多難題和安全問題，因此，為克服困難和提高輸水過程的安全性，如何做好輸水管道的安全防護工作就更具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義了。參考文獻:［1］ 趙小利、高雙強、吳釗、李文奇；長距離重力流壓力輸水工程水錘防護設(shè)計探討［J］;水利與建筑工程學(xué)