青海省水利水电勘测设计研究院 青海 西宁 810001
摘要：对于一些水资源稀缺的地区，为了满足基本的生活用水和工业用水，必须要依靠相关的管道进行输水。为了保证长距离输水的安全性，供水工程一般会利用有压重力流进行输水，本文就此进行探讨。
关键词：长距离有压重力流输水 供水工程 设计 应用
我国水资源分配不均的现状，阻碍了一些地区经济的发展，为了促进这些地区的发展，需要往这些地区进行输水。由于长距离有压重力流输水工程，在输水的过程中，具有水分蒸发少、环保等优点，被广泛应用在了供水工程中。但是，为了保证输水的安全性，必须要对其进行合理的设计，计算输水的水力，合理的布置管道，才可以保证供水工程的长远发展。本文以青海海东地区的输水工程为例，进行探讨。
一、工程概况
循化撒拉族自治县位于青海省东部，地处青藏高原边缘地带，祁连山支脉拉鸡山东端，四面环山，山谷相间，黄河流经县境，川道平衍，森林茂密，农田肥沃，牧草丰美。小积石山支脉——达里加山位于境内东部，周毛卡山位于南部，郭毛喀山位于西南部。
由于黄河流贯全境，四周又多是高山，大西北干燥的季节风相对来说不易侵入，黄河上空蒸腾的水分增加了空气中的湿度。形成了高原大陆性气候，其特点是：气候温和、夏无酷署、冬不甚寒、日照时间长、太阳辐射强、昼夜温差悬殊。降雨量少，蒸发量大，春季十年九旱，多东南风，夏季雷暴雨，冰雹频繁，从黄河沿岸到南部山区，海拔逐渐升高；随之光、热、水垂直变化也很明显。全年降雨量264.9毫米，南北差异很大，分布不匀，主要降水量集中在6-8月，占全年总降水量的63.5%。循化县白庄镇至清水乡人畜饮水工程设计规模4902.18m3/d，输水干管管道全长50.15km，全线采用有压重力流输水。管道多建设于山脚，项目区位于青藏高原东部与陇东黄土高原的交汇地带。在内外地质营力的长期作用下，形成了河谷、丘陵、山脉相间的地貌景观，按地貌的成因类型和形态特征，可将区域内的地貌划分为构造剥蚀中山、构造侵蚀低中山—丘陵、山前洪积平原及河谷冲洪积带状平原几种基本类型。管道落差近1000m。
二、在工程中长距离有压重力流输水在供水工程中的设计
本工程特点是输水管线距离长、地形起伏大、且全线为有压重力自流输水。管线承受最大静水压力高达302m，起终点落差最大963.16m，但输水起点、终点的距离仅30km，每公里的坡降32m，管线敷设线路穿越1个大的倒虹吸管段，这些不利因素对管线全线通水、管线的安全运行带来了诸多不利因素。为此，在长距离有压重力流输水在供水工程中的设计中考虑了很多因素。
2.1选用合理的水力计算公式，对管道水力进行精准计算
管道水力计算，管材选定为涂塑钢管，水头损失可按塑料管的沿程水头损失计算。计算采用魏斯巴赫-达西公式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进行长距离输水管道水力计算，特别是采用全线有压重力输水工艺计算时，要结合线路测量纵断面图进行，将线路测量纵断面线整理合并成一张图，并将起点位置、设计水位、终点位置在线路测量纵断面图中标示出来，最终将计算的水力坡降线画在线路测量纵断面图中。这样做的目的，一是使设计人员对所选线路整体走向起伏做到心中有数，另外根据这张水力坡降线图可初步判断出管线在运行中易发生集气、泥沙沉积、易发生管道断流水击、断流弥合水击、上游突然关阀水击破坏点等。并合理确定隔断检修设置、管材压力等级分级等。
2.2根据实际情况，合理选择输水线路
总干管从水库放水管接水后沿夕昌沟布置，总干管在夕昌沟沟口分为两条，东干管穿越循化-大力加山高速公路涵洞后沿国道北侧的村庄东侧布置，干管自南向北供水至清水乡马儿坡，在东干管穿越国道202线后引一条支管向上白庄村供水；西干管沿原有渠线，在跨越高速公路后于高速公路东侧布置，管道末端到达积石镇。支管自干管接水后，向各个村蓄水池输水。但管道穿越岩石段较多，爆破工程量大，施工困难。
2.3对管道减压进行合理设计，保证管道运输安全
计算的总干管至各分支管压差很大，稳态计算结果表明东干管末端压力为982.6m，西干管末端压力为879.8m，米牙亥末端压力为516.2m，上白庄末端压力为413.5m。由此可见，上白庄末端压力最小。干管减压主要按保证上白庄供水压力为依据，设三级减压，东干管和西干管分别按保证供水压力的安全，设四级减压。每级减压都采用池阀联动的方式减压。工程减压井数量较多，实现联动控制较困难。因此在满足各分水管供水压力的要求下，尽量减少减压井数量。
三、长距离有压重力流输水在供水工程中的具体应用
3.1采用安全的施工工艺技术，并采用新型材料
实现长距离无泵站输水，完全靠水源地和目的地之间的地形高差，本工程地形和地质条件较为复杂，全长为50km，全线采用有压重力自流输水。由于输水线路选线合理，管线安全保护附件设计合理，实现了管线的安全、可靠、经济的输水目的，为用户节省了大量的基建工程投资及常年运行、管理费用。另外，输水管线穿越起伏较大的山区路段较多，要求输水管材具有较好的弹性敷设性能，且安装方便、造价相对合理。因此，经过比选，在穿越山区线路段采用了涂塑钢管材料。
3.2安装自动进、排气阀，解决管道排气问题
管道中气体产生的因素较多，除了管道在充水时留下的大气囊外，因压力、温度变化引起水中溶解气释放、突然快速关阀引起管道局部真空致使管道从排气阀吸气等也造成管线集气：常见的集气产生在管道中的凸起点，膝弯点，渐缩管，水平管段，较平坦的逆坡管段，过河折弯点，减压孔板前及不全开的阀门等处。管道中积存空气会造成以下危害，一方面会降低过流量，在重力流管道中，极端情况下甚至会导致输水中断；另一方面，可加剧水锤的破坏，甚至直接引发气囊性水锤等。为此，为了解决这个问题，在管线上安装自动进、排气阀是很好的施工手段。
四、结束语
总而言之，随着经济的发展，对用水量的要求逐渐提高，为了保证某些地区的合理发展，必须要输送安全可靠的水源。在此过程中，为了保证水源的安全性，必须要加强长距离有压重力流输水在供水工程中的设计力度，应用新材料和新工艺，推进供水工程的发展。
参考文献
[1]王龙众.浅谈长距离有压重力流输水管道的设计特点.江西建材,2017 (4)
[2]张生财.长距离有压重力流输水在供水工程中的设计及应用[3]水利规划与设计,2014(10)
[3]黄海.浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点[J].科学与财富,2016, 8(4)
论文作者:郭英兰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/19
标签：重力论文; 管道论文; 管线论文; 供水工程论文; 水力论文; 压力论文; 纵断面论文; 《防护工程》2018年第27期论文;