大伙房水庫(kù)凈水廠支線爆管水錘分析及對(duì)策

張迪（朝陽(yáng)縣水務(wù)局　遼寧　朝陽(yáng)　122000）

大伙房水庫(kù)凈水廠支線爆管水錘分析及對(duì)策

張迪
（朝陽(yáng)縣水務(wù)局遼寧朝陽(yáng)122000）

長(zhǎng)距離水庫(kù)輸水系統(tǒng)由于流量較大，供水范圍較廣，在工程運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)爆管事故。本文根據(jù)大伙房水庫(kù)輸水工程的具體情況，簡(jiǎn)單介紹了支線爆管事故的預(yù)防及應(yīng)急措施，又較詳細(xì)闡述了沈陽(yáng)（2）凈水廠、遼陽(yáng)凈水廠和鞍山凈水廠支線的爆管水錘分析，并給出了一些應(yīng)對(duì)措施，對(duì)以后類(lèi)似的工程管理工作具有一定的指導(dǎo)意義。

支線；水錘；爆管

1　工程概況

大伙房水庫(kù)輸水工程位于遼寧省沈陽(yáng)市，該輸水工程共為沈陽(yáng)、撫順、遼陽(yáng)、鞍山等七座城市提供水源保障，工程流域涉及人口達(dá)到1000多萬(wàn)人。大伙房水庫(kù)輸水（一期）工程隧洞總長(zhǎng)度為85.32km，是完全重力流無(wú)壓引水隧洞，年調(diào)水能力達(dá)到17.78億m3。大伙房水庫(kù)輸水（二期）工程PCCP管線長(zhǎng)度約154km，隧洞長(zhǎng)度29.1km，大伙房水庫(kù)輸水工程的供水規(guī)模為327萬(wàn)m3/d，由于該工程負(fù)責(zé)多個(gè)城市的供水任務(wù)，因此對(duì)整個(gè)輸配水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性要求很高。

2　大伙房水庫(kù)輸水工程支線爆管事故預(yù)防及應(yīng)急措施

大伙房水庫(kù)輸水（二期）工程的輸水系統(tǒng)具有輸水距離遠(yuǎn)、輸水流量大、供水范圍廣等突出特點(diǎn)，因此在運(yùn)行過(guò)程中存在發(fā)生支線爆管事故的可能性。所以相關(guān)部門(mén)要制定相應(yīng)的預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案，盡可能避免事故發(fā)生，或者避免事故擴(kuò)大從而造成二次災(zāi)害。

在凈水廠支線分別停水時(shí)，各配水站支線上的閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間必須在對(duì)應(yīng)凈水廠閥門(mén)關(guān)閉之后，在此之前應(yīng)該盡量不動(dòng)作或少動(dòng)作，以避免由于閥后負(fù)壓造成支線破壞。

在實(shí)際運(yùn)行中，考慮到如果由于意外事故造成了凈水廠的爆管，這時(shí)必須快速切斷該條支線的水流，一方面是為了避免水資源的浪費(fèi)，另一方面是為了避免事故擴(kuò)大化，造成二次災(zāi)害，由于此時(shí)關(guān)閉凈水廠前閥門(mén)已經(jīng)沒(méi)有意義，必須對(duì)相關(guān)配水站的支線閥門(mén)進(jìn)行操作。但是如果配水站支線閥門(mén)關(guān)閉不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致主干線上壓力變化過(guò)大，影響其他支線的供水。所以在操作時(shí)各部門(mén)應(yīng)聯(lián)系通暢，反應(yīng)迅速［1］。

3　凈水廠支線爆管水錘分析

3.1沈陽(yáng)（2）凈水廠支線爆管水錘分析

當(dāng)沈陽(yáng)（2）凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，相應(yīng)的沈陽(yáng)（2）配水站支線閥門(mén)須快速關(guān)閉，發(fā)生爆管的沈陽(yáng)（2）支線管道內(nèi)水壓力迅速降低到當(dāng)?shù)卮髿鈮?。沈?yáng)（2）配水站支線閥門(mén)以120s、300s快速關(guān)閉。計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)下表1。

當(dāng)沈陽(yáng)（2）凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，由于在沈陽(yáng)（2）配水站處沒(méi)有平壓措施，而且沈陽(yáng)（2）支線本身引用流量也相對(duì)較大，如果相應(yīng)的沈陽(yáng)（2）配水站支線閥門(mén)以120s關(guān)閉，在干線上將產(chǎn)生較大動(dòng)水壓力，導(dǎo)致干線管道破壞；當(dāng)沈陽(yáng)（2）分支發(fā)生爆管，沈陽(yáng)（2）配水站分支處閥門(mén)分別以120s和300s直線規(guī)律關(guān)閉，在沈陽(yáng)（2）配水站分支處最大動(dòng)水壓力分別達(dá)到92.9m和68.6m，前者不滿足管路的校核內(nèi)水壓力要求，后者超過(guò)了管路的設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力，故當(dāng)沈陽(yáng)（2）分支發(fā)生爆管時(shí)，沈陽(yáng)（2）配水站分支處閥門(mén)應(yīng)該較慢關(guān)閉，但如果閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從爆管處涌出流量過(guò)大，將會(huì)在主管線上產(chǎn)生較大的壓力降低，因此筆者建議以300s直線規(guī)律關(guān)閉閥門(mén)［2］。

當(dāng)沈陽(yáng)（2）分支發(fā)生爆管時(shí)，雖不會(huì)對(duì)干線造成破壞性影響，但對(duì)相鄰凈水廠的供水會(huì)造成一定的影響，例如1#、2#、3#穩(wěn)壓塔均發(fā)生了溢流現(xiàn)象，4#穩(wěn)壓塔雖然沒(méi)有溢流，但水位變化接近15m，由此導(dǎo)致相鄰的沈陽(yáng)（1）配水站與遼陽(yáng)配水站壓力出現(xiàn)了10m左右的變幅。

3.2遼陽(yáng)凈水廠支線爆管水錘分析

當(dāng)遼陽(yáng)凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，相應(yīng)的遼陽(yáng)配水站支線閥門(mén)須快速關(guān)閉，發(fā)生爆管的遼陽(yáng)支線內(nèi)水壓力迅速降低到當(dāng)?shù)卮髿鈮?。遼陽(yáng)配水站支線閥門(mén)以120s、300s快速關(guān)閉；

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　　沈陽(yáng)（2）配水站附近水力過(guò)渡過(guò)程主要控制參數(shù)變化情況

表2　　遼陽(yáng)配水站附近水力過(guò)渡過(guò)程主要控制參數(shù)變化情況

表3　　鞍山加壓站鞍山支線附近水力過(guò)渡過(guò)程主要控制參數(shù)變化情況

當(dāng)遼陽(yáng)凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，由于在遼陽(yáng)配水站處的平壓措施距離遼陽(yáng)配水站較遠(yuǎn)，雖然遼陽(yáng)支線本身引用流量也不大，但在干線上也產(chǎn)生了較大動(dòng)水壓力；沈陽(yáng)（2）配水站壓力變化接近6m，3#、4#穩(wěn)壓塔均不同程度發(fā)生溢流，5#穩(wěn)壓塔雖然沒(méi)有發(fā)生溢流，但水位變幅超過(guò)了20m，與之相關(guān)配水站及干線閥門(mén)均需要在遼陽(yáng)凈水廠支線爆管過(guò)后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；當(dāng)遼陽(yáng)分支發(fā)生爆管，遼陽(yáng)配水站分支處閥門(mén)分別以120s和300s直線規(guī)律關(guān)閉時(shí)，遼陽(yáng)配水站處最大動(dòng)水壓力達(dá)到分別54.9m和51.5m，雖然滿足管路設(shè)計(jì)要求，但安全裕量較少，所以仍建議遼陽(yáng)配水站分支以300s規(guī)律關(guān)閥以保證管線安全［3］。

3.3鞍山凈水廠支線爆管水錘分析

當(dāng)鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，相應(yīng)的鞍山配水站支線閥門(mén)快速關(guān)閉，發(fā)生爆管的鞍山支線泵后內(nèi)水壓力迅速降低到當(dāng)?shù)卮髿鈮?。鞍山加壓站鞍山支線閥門(mén)以120s快速關(guān)閉；計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

當(dāng)鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，雖然在鞍山加壓站附近存在平壓措施，但由于鞍山加壓站位于重力流供水系統(tǒng)最末端，同時(shí)又屬于加壓供水，故當(dāng)鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，在干線上也產(chǎn)生了較大動(dòng)水壓力；當(dāng)鞍山加壓站鞍山支線處閥門(mén)以120s直線規(guī)律關(guān)閉，在加壓站鞍山分支處最大動(dòng)水壓力也達(dá)到了56.9m，但滿足管路設(shè)計(jì)要求，由于該壓力產(chǎn)生于重力流的水流慣性，故對(duì)于鞍山加壓站鞍山支線而言只要能夠安全停泵即可，沒(méi)有必要再加大停泵時(shí)間；鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管，導(dǎo)致了鞍山加壓站下游營(yíng)盤(pán)支線單臺(tái)水泵最終抽水流量變化0.3m3/s左右，鞍山加壓站泵后營(yíng)盤(pán)支線穩(wěn)定壓力上升15m左右，遼陽(yáng)配水站壓力變幅相對(duì)較大，達(dá)到了30m，主要是由于5#穩(wěn)壓塔水位變化所引起的［4］。

4　爆管事故對(duì)策分析

當(dāng)沈陽(yáng)（2）凈水廠、遼陽(yáng)凈水廠、鞍山凈水廠支線發(fā)生爆管時(shí)，為保證其他支線正常供水，相應(yīng)的配水站支線閥門(mén)均應(yīng)快速關(guān)閉，由于在干線上設(shè)置了6個(gè)雙向穩(wěn)壓塔，對(duì)緩解由于爆管事故帶來(lái)的關(guān)閥水錘起到了良好消除作用，除沈陽(yáng)（2）凈水廠外，120s關(guān)閥均沒(méi)有在干線上產(chǎn)生較大的動(dòng)水壓力，當(dāng)然由于穩(wěn)壓塔溢流，其他凈水廠的流量將會(huì)發(fā)生一定的變化，需要在爆管事故發(fā)生后，對(duì)干線主閥及各支線的閥門(mén)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，由于沈陽(yáng)（2）配水站沒(méi)有設(shè)置穩(wěn)壓塔，在120s快速關(guān)閉沈陽(yáng)（2）配水站支線閥門(mén)時(shí)，對(duì)主干線會(huì)造成較大影響，但是通過(guò)延緩閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間可以得到有效控制。

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可以得出：當(dāng)干線上隔斷閥工作時(shí)，即使單線供水，只要下游各配水站干線及支線調(diào)流閥適當(dāng)動(dòng)作，重新合理分配各凈水廠水量，基本可以保證下游各凈水廠的水量要求。當(dāng)支線凈水廠停泵關(guān)閥或支線爆管時(shí)，只要采用合理的關(guān)閥順序以及合理的關(guān)閉閥門(mén)速度，可以保證干線上所產(chǎn)生的最大動(dòng)水壓力在管道的校核壓力之內(nèi)，不會(huì)影響整個(gè)輸水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。綜合來(lái)看，這對(duì)輸水工程管理部門(mén)提出了較高的要求。為此，在輸水工程管理中應(yīng)保證管理部門(mén)之間聯(lián)絡(luò)的通暢性，能夠做到統(tǒng)一調(diào)度，科學(xué)指揮，制定一些應(yīng)急預(yù)案，在面對(duì)事故時(shí)才能夠從容應(yīng)對(duì)。陜西水利

［1］王鶴，陸金龍.壓力供水管道試通水爆管原因分析及探討 ［J］.供水技術(shù)，2014，01: 42-44+47.

［2］結(jié)少鵬，張健，黎東洲，喬艷偉.多支線長(zhǎng)距離重力流輸水系統(tǒng)的水錘防護(hù) ［J］.人民黃河，2014，08:130-133.

［3］張立秋，張朝升，李淑更.市政給水管道爆管原因與對(duì)策研究［J］.廣州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，02:72-76.

［4］張小平.為防止水錘現(xiàn)象長(zhǎng)距離輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［J］.中國(guó)水運(yùn) （下半月），2012，10: 163+178.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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