大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘防護策略

劉寶林

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 上海 200092

1 大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘防護的概念及技術路線

1.1 水錘的概念

輸水管道中的液體受客觀因素影響產生劇烈流速變化時，會導致液體自身產生巨大的壓強交替反映，這種壓強交替反映會形成作用力在輸水工程的管壁或閥門中錘擊。從而形成水錘。

結合施工經驗總結歸納，按照不同角度進行劃分，可以將水錘分為以下幾種類型：第一，結合管閥歷時TS和水錘相μ角度進行分析，可以分為直接水錘與間接水錘。第二，按照輸水工程產生水錘的原因以及條件進行分析，可以分為停泵水錘、管閥水錘以及啟動水錘三種。第三，按照水錘作用力特點進行分析，可以分為剛性水錘和彈性水錘兩種。第四，按照水錘波動角度進行分析，可以分為連續水柱水錘和伴有水柱分離水錘[1]。

1.2 水錘防護技術路線

通常情況下，長距離輸水管線的運行方式有兩種，一種為重力流輸水方式，另一種為泵送流輸水方式。其中重力流輸水方式無需水泵加壓，具有降低輸水工程造價、維護簡便、節能降耗等特點。所以，在工程建設過程中，如果條件允許，大多采用重力流輸水方式。而大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線具有距離跨度大、水流流量大等特點，相對于其他輸水工程建設特點而言更加復雜，此種情況下，如不采取防水錘的措施，在后期運行過程中，意外停電和關閥等操作均容易引發水錘現象，情節嚴重的會造成爆管等事故，供水安全無法得到保障。因此，強化水錘防護工作具有重要意義，其技術路線如圖1所示。

圖1 大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘防護技術路線

2 大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘防護策略

在大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線中，由于停泵或其他原因產生水錘后，管線內部水流壓力波動較大，某節點的壓力升高或降低，嚴重情況下發生水注彌合，所以沒在水錘防護過程中，需要結合實際情況，針對性采取措施，降低節點處壓力升高的范圍，控制在管材允許承受的變壓范圍內，或減小節點處降壓幅度，管線內部不至于產生真空，在水錘防護過程中，防護目標需要以減少水錘危害為主，具體來說，防護措施可以采取以下幾種：

2.1 補水或緩沖穩壓

技術人員需要對口徑中途低洼類型的長距離輸水管線中水錘震蕩的壓力進行科學控制，避免管道內部真空與斷流空腔相融合，從而導致水錘持續升壓。現如今，補水和緩沖穩壓技術較為廠家難度方式有單向調壓塔方式，向管道內部注入空氣方式，或者雙向調壓塔方式，通過補水和緩沖穩壓，有利于降低水錘升壓，從而控制水錘震蕩，避免輸水工程爆管，從而從根源上減少災害。其中單項調壓塔是傳統水錘防護調壓中較為常見的一種設施，具有體積較小的特點，在安裝管位置有止回閥，通過該設施，只能夠允許調壓塔向管道進行補水。而單向調壓塔則油補水管道進行補水，在補水達到控制水位后會自動停止。通常情況下，單項調壓塔要安裝在口徑中途低洼類型的長距離輸水管線的風電，有利于減少水錘發生幾率。然而，由于單項調壓塔容積較小、并且高度較矮，所以在水錘防護中存在一定制約性。因此，在口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘防護過程中，專家和技術人員需要持續對單項調壓塔進行研究，擴大其應用范圍[2]。

2.2 控制調節閥門

在大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線建設過程中，需要結合輸水工程建設需求選擇合適的閥門，通過延長閥門開啟和關閉歷史，有效調節和控制閥門。具體來說，降低閥門開啟和關閉速度，能夠減少口徑中途低洼類型的長距離輸水管線中的液體流速變化，從而減少水錘壓力升高或壓力降低。因此，在輸水工程選擇閥門種類過程中，需要通過科學計算和動態模擬對比方案，從而選出最佳閥門方案。

2.3 排泄水源，降低壓力

為了避免口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘壓力劇烈升高，需要采用排水降壓的方式降低水錘危害。在實際操作過程中，可以利用停泵水錘消除器、防爆膜等將水源排除。也可以在輸水管線周圍設置旁通管，或者將緩閉止回閥拆除。和諧方式均能夠有效降低水錘壓力，避免水錘升壓沖擊關閉或閥門，從而引發保管，帶來巨大危害[3]。

3 結語

大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線放流后，采取任何措施都無法控制水流流速和流量。這也是現階段我國輸水工程中較為常見的一個問題，不利于保證輸水工程穩定運行。因此，為避免引發水錘事故。需要采取針對性措施對大口徑中途低洼類型的長距離輸水管線水錘進行控制。并制定科學合理的水水防護方案，從而為保證輸水工程安全運行奠定良好基礎，充分發揮輸水工程的社會效益和經濟效益。