咸陽市石頭河水庫供水工程減壓防護分析

辛亞娟 梁沙莎

摘 要：闡述咸陽市石頭河水庫供水工程情況及管線壓力特點，考慮采用重力流"U"字型輸水管道系統中防水錘的減壓方法，對該實際工程進行全面數據分析和總結，通過設計流量時一級、二級減壓閥防護方案比較，提出了有效降低管道承壓的技術防護方案，以提高工程的經濟性、保證此類工程安全運行的目的。

關鍵詞：重力流；降壓措施；減壓閥

一、基本工程情況

陜西省咸陽市石頭河水庫供水工程位于關中盆地中部，主要用來解決咸陽市及周邊多年來缺水問題。此供水工程主要由取水口、輸水工程和凈水廠等三部分組成。輸水管線采用單管輸水，管線全長59.645km，設計引水量4.24m3/s， 輸水管全線采用預應力鋼筋混凝土管（簡稱PCP管，總長17.973km）和預應力鋼筒混凝土管（簡稱PCCP管，總長41.672km）。

輸水管路沿線高程變化大，取水口設在已建成的石頭河向西安市供水暗渠工程12#隧洞出口處與馬家溝渡槽的箱涵連接段，輸水管末端為凈水廠的進水口。管道縱斷面整體呈U字型，最大高差約113m，首末端高差為76m，可利用水頭66.4m，（凈水廠要求10米壓頭）。此輸水工程屬于高落差、重力流管路輸水工程。

二、管線壓力特點及分析內容

落差較大的“U”字型重力流管路系統是否需要減壓和分幾級減壓，主要取決于輸水管總落差的大小和管道的承壓能力。落差越大，管道允許承壓能力越低，需要設置減壓的級數就越多。針對重力流管路系統，降低管材承壓等級、減少工程造價，并預防水錘的發生是重點；消減管線運行中的關閥水錘，將借助于緩閉蝶閥和減壓措施，防護管道某些部位可能產生水柱中斷，以及斷流水錘升壓，減少爆管事故。

針對咸陽石頭河輸水工程的管線特點，為了減低工程造價，保證管線安全運行，對本系統在運行過程中可能出現的水錘問題進行預測分析，并采取合理措施對工程進行水錘防護，從而減少經濟損失。

三、水管減壓優化方案及運行水壓狀況

由于本輸水管道呈U字型，輸水管道按常規設計Q=4.24 m3/s時，大部分內壓都將超過90m水柱，根據一般工程經驗，內壓超過80m水柱時，管道接頭，閥門連接，管件連接等處易出現故障，且影響管道整體安全。下面對采用減壓閥方案進行研究。（b）圖為樁號15+860、43+987兩處設減壓閥時管線壓力情況。

鑒于本系統為重力流管路，優化方案采用減壓恒壓閥消減多余水頭，從而降低靜水壓力的方法，保證管路正常運行，減少管路漏失水量。根據設計專家組審查意見，最終確定為兩級減壓方案，其輸水管縱斷面線及水壓線圖如下。

經過與其他減壓方案的結果比較，推薦二級減壓方案。二級減壓后管道約44km后的壓力降到約14m，而且整體管道靜壓力都有明顯降低，這對管道減少故障，降低漏損水量，消減爆管事故提高安全運行可靠性意義重大。

四、結論

當在（樁號15+860m，43+987m） 兩處裝設減壓恒壓閥，且將其動作壓力整定為管道通過設計流量時的壓力值，根據減壓閥的工作原理，水錘計算結果表明，減壓閥的設定對整個管線的最大水錘壓力有明顯的降低作用，并且末端閥的關閉時間越長，壓力降低效果越好，越接近設計工作壓力。當5分鐘關閥時

2#減壓閥前點的壓力比不減壓時低了90多米水柱，末端閥前點最大壓力比不減壓時的壓力降低了近120m水柱，可見降壓效果明顯。通過分析，20分鐘勻速關閥時全線壓力值滿足要求，但是考慮操作難度的問題，建議用180s快關20分鐘關閉的兩階段關閥程序。

參考文獻：

[1] 陜西省城鎮供水利用日本政府貸款項目 咸陽市石頭河水庫供水工程初步設計報告（附件一：輸水工程部分），水利部陜西水利水電勘測設計研究院，2006年9月

[2] 楊玉思，潘惠民，何青.供水系統中大型減壓閥的作用分析[J]..中國給水排水，2003，19（7）：82—83