宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司 宁夏银川 750004
摘要：在工程中，有时会出现长距离输水管道，长度可达十几公里，乃至几十公里。可能途径沟道、公路、铁路等障碍物，可能出现地下水、岩石、空洞等地质条件，可能出现几百米的高差，可能设数个加压泵站，设计比较复杂。本文分析了长距离输水管道的设计特点。
关键词：长距离输水管道；设计特点；方法
随着城市化进程的加快，对于水源的需求也越来越大，解决水资源分布不均的问题，长距离管道有一个非常大的优势。因此，如何设计长距离输水管道就成为相关部门亟待解决及落实的问题。
一、长距离输水管道的设计特点
1.管道项目通过许多村庄和城镇，管线距离较长，沿线地形起伏较大，往往水源与供水对象之间高差不大的情况下，净扬程与总扬程相差较大，因此应根据地形条件合理布置供水方式及供水线路，选取适宜的管材、管径是长距离输水管道的主要设计特点。
2.分段合理选用管材。输水管网作为供水系统的重要环节，对于输水管道管材的选择，应考虑以下几个因素。
（1）输水管网是承压的管网，管道具有良好的封闭性，保证连续供水。
（2）未完成的化学反应将在管网中继续进行，因此要求管道内壁既要耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质。
（3）输水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，降低水头损失。
（4）为了保证供水的安全可靠，所选用的管材必须具有良好抗震性能、具有一定的韧性、承插管道接口为柔性接口。
（5）室外地下管线种类多，布置紧凑，立体交错，这些都要求管材的适应性强，拆装方便。
（6）输水管道的建设费大，因此应通过技术经济比较，恰当选用既满足使用要求，工程费用又省的管材。
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在管道管材均满足工程要球的情况下，可分段根据压力等级、管径进行经济比较后选取不同的管材以节省投资。
3.供水工程中的重力流从水力学角度分为两类。一种是无压力的水流，可以是开沟或隐蔽的涵洞；另一种是封闭的水流，而后者通常是隐蔽的管道，非承压水输送与水流模式中的天然河流相似。水沿着地面流动，缓慢或紧急，没有压力。地形的坡度有多大，水的坡度有多大，无压供水管道的末端通常与诸如水池、水库或吸口井等结构相连接。重力流不同于天然河水的流动，也不同于水泵的压力传递。在涵洞里的水流，从无压力的水到压力，随着水的输送距离的增加，压力也增加了。压水管的末端既有动态的水压，也有静水的压力。水力梯度等于地形坡度，水动力压力为零；在水中，当水在运输中，在水里最大的静水压力在管子的末端，其值等于地面海拔高度。当可移动水压确定时，重力重力流所携带的水可以直接进入供水管网或水厂的水处理结构。
4.长距离重力流输水管道中压力特点。大型引水工程，利用自然地形往往减少重力流的水，测压管水头小于正常运行的静压头，然而，当管道闸阀关闭，管最大落差最大的地域差距，差距更大，管道压力高，非普通门阀门关闭时，很容易会造成更大的水锤压力管道的爆炸事故。对于重力管道的特殊流量波动，经常发生在管道中，干燥腔的高转点，容易引起水锤的干燥，后果严重令人困惑。对于长距离的水管，水锤问题更为突出。另外，供水管道穿现状道路时不允许采用破路开槽施工，需采用拉管法施工，考虑到拉管的施工的方便性，整条管线是预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管。重力流管道水输送工程，长管道，如此大的空隙，如果压力，最大压力完全超过管道，然后考虑由于水锤的推进，将增加管道的压力水平，增加工程成本。因此，有必要采取一些工程措施，减少管道的工作压力，防止水的发生。重力流系统的关键问题是水锤的位置。
二、长距离输水管道的设计方法
1.长距离输水管道路径的选择。在城市供水系统中，输水管道的任务就是输送水源，而且输水管道具有管线长，投资大等特点，所以在管道路径的选择上要慎重选择，所以在选择上主要遵循以下几点：一是在管道路径的选择上，要尽可能的选择线路短、起伏较小，而且总体施工量要尽可能小。二是在对管道路径进行选择时，有时会经过一些建筑物，而造成拆迁，所以在选择上要尽可能的减少拆迁。三是要考虑长远的经济效益，而不能仅仅考虑眼前利益。四是在设计管道走向的时候，管道位置要尽量与城市规划的要求一样，不能破坏现有的道路设计。对于水位的高差要充分利用，如果可以的话，尽可能采用重力流输水。
2.长距离输水管道在设计中的优化。在对长距离输水管道设计时，设计结果的优劣与设计的合理性相关，同时输水管道设计还影响着工程的投资额的大小，因此如何在使用最小的工程投资，而又能保证输水管道设计的可靠性，是当前工程师需要考虑的重要问题。一是管材的设计选择。具体分析输水工程，其具有高差大，管线长的特点，必须要注意不能形成倒虹管。基于此，是不能选择塑料管的，因为塑料管是不能承受这么大的压力的，如果强行采用塑料管，那么就必须减压，但经过减压后就不能满足这部分的过水要求了。因此，在分析后，在选择水管时价格更好，我们必须结合两种综合分析的技术和经济方面。二是直径计算的选择。在管道直径的选择中，工程要求的直径的一般使用将形成倒虹吸，因此我们必须扩大管径，在这段时间内，虽然损失了一定的水头，但可以满足过水的要求。在选择管道直径时，应分别计算管道的分布和实际情况，不仅可以作为参考标准，还可根据水力试验的选择进行选择。最高点的水管道，有两个自动进气和排气阀门，管道的横管部分配备自动进、排气阀。同时，考虑管道清洗的管道维护和操作需求，在管道的最低点和其他部分的设计排水阀，并设置排气阀。
3.水锤的防护。在对压力管道进行防护时，必须要重视水锤的产生。由于输水管道的输水距离比较长，所以管道内水流的流速会经常发生变化。一旦管道中的水流流速发生变化，管道内的水压也会随之变化，如果管道内的水压低于水的气化压力，那么就会拉断水柱，进而导致管道内出现断流空腔的现象，如果空腔内出现水流弥合的现象，就会对管道产生很大的冲击力，形成水锤。一般来说，有三种类型的水锤：停止泵水锤、开始水锤和近水锤。对于起动水锤和关闭水锤，在管道上不会产生太多的压力，但是如果出现泵停止现象，水锤的压力很大，很容易造成管道的危险。因此，必须采取相应的保护措施，减少水锤的压力。通常在水泵出口源集水锤、安全阀或消除器等，此外，使用合适的泵出口阀关闭率，您可以进一步减少最大的水锤压力管道。
解决水资源分布不均的问题，长距离管道有一个非常大的优势，但目前我国长距离管道的设计仍有一些管道设计过程中存在的问题，确保管道的安全，经济和实用，也尽可能确保管道，管道设计，应考虑管道的路线选择、材料选择和安全保护措施，继续工作，以确保最大程度的水管道，因此深入研究长途具有重要现实意义的输水管道的设计。
参考文献：
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［4］陈洪岩． 城市供水工程中大流量长距离输水管材选择［J］．城市给排水建设与设计，2015（5）：88．
论文作者:何鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/7
标签：管道论文; 压力论文; 重力论文; 管材论文; 工程论文; 水流论文; 水压论文; 《基层建设》2017年第25期论文;