淺談長(zhǎng)距離輸水管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)-何鵬

淺談長(zhǎng)距離輸水管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)何鵬摘要：在工程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)距離輸水管道，長(zhǎng)度可達(dá)十幾公里，乃至幾十公里?？赡芡緩綔系?、公路、鐵路等障礙物，可能出現(xiàn)地下水、巖石、空洞等地質(zhì)條件，可能出現(xiàn)幾百米的高差，可能設(shè)數(shù)個(gè)加壓泵站，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。本文分析了長(zhǎng)距離輸水管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離輸水管道；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；方法

隨著城市化進(jìn)程的加快，對(duì)于水源的需求也越來(lái)越大，解決水資源分布不均的問(wèn)題，長(zhǎng)距離管道有一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)。因此，如何設(shè)計(jì)長(zhǎng)距離輸水管道就成為相關(guān)部門亟待解決及落實(shí)的問(wèn)題。

一、長(zhǎng)距離輸水管道的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.管道項(xiàng)目通過(guò)許多村莊和城鎮(zhèn)，管線距離較長(zhǎng)，沿線地形起伏較大，往往水源與供水對(duì)象之間高差不大的情況下，凈揚(yáng)程與總揚(yáng)程相差較大，因此應(yīng)根據(jù)地形條件合理布置供水方式及供水線路，選取適宜的管材、管徑是長(zhǎng)距離輸水管道的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

2.分段合理選用管材。輸水管網(wǎng)作為供水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于輸水管道管材的選擇，應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素。

（1）輸水管網(wǎng)是承壓的管網(wǎng)，管道具有良好的封閉性，保證連續(xù)供水。

（2）未完成的化學(xué)反應(yīng)將在管網(wǎng)中繼續(xù)進(jìn)行，因此要求管道內(nèi)壁既要耐腐蝕性，又不會(huì)向水中析出有害物質(zhì)。

（3）輸水管道的內(nèi)壁不結(jié)垢、光滑、管路暢通，降低水頭損失。

（4）為了保證供水的安全可靠，所選用的管材必須具有良好抗震性能、具有一定的韌性、承插管道接口為柔性接口。

（5）室外地下管線種類多，布置緊湊，立體交錯(cuò)，這些都要求管材的適應(yīng)性強(qiáng)，拆裝方便。

（6）輸水管道的建設(shè)費(fèi)大，因此應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，恰當(dāng)選用既滿足使用要求，工程費(fèi)用又省的管材。

在管道管材均滿足工程要球的情況下，可分段根據(jù)壓力等級(jí)、管徑進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較后選取不同的管材以節(jié)省投資。

3.供水工程中的重力流從水力學(xué)角度分為兩類。一種是無(wú)壓力的水流，可以是開溝或隱蔽的涵洞；另一種是封閉的水流，而后者通常是隱蔽的管道，非承壓水輸送與水流模式中的天然河流相似。水沿著地面流動(dòng)，緩慢或緊急，沒(méi)有壓力。地形的坡度有多大，水的坡度有多大，無(wú)壓供水管道的末端通常與諸如水池、水庫(kù)或吸口井等結(jié)構(gòu)相連接。重力流不同于天然河水的流動(dòng)，也不同于水泵的壓力傳遞。在涵洞里的水流，從無(wú)壓力的水到壓力，隨著水的輸送距離的增加，壓力也增加了。壓水管的末端既有動(dòng)態(tài)的水壓，也有靜水的壓力。水力梯度等于地形坡度，水動(dòng)力壓力為零；在水中，當(dāng)水在運(yùn)輸中，在水里最大的靜水壓力在管子的末端，其值等于地面海拔高度。當(dāng)可移動(dòng)水壓確定時(shí)，重力重力流所攜帶的水可以直接進(jìn)入供水管網(wǎng)或水廠的水處理結(jié)構(gòu)。

4.長(zhǎng)距離重力流輸水管道中壓力特點(diǎn)。大型引水工程，利用自然地形往往減少重力流的水，測(cè)壓管水頭小于正常運(yùn)行的靜壓頭，然而，當(dāng)管道閘閥關(guān)閉，管最大落差最大的地域差距，差距更大，管道壓力高，非普通門閥門關(guān)閉時(shí)，很容易會(huì)造成更大的水錘壓力管道的爆炸事故。對(duì)于重力管道的特殊流量波動(dòng)，經(jīng)常發(fā)生在管道中，干燥腔的高轉(zhuǎn)點(diǎn)，容易引起水錘的干燥，后果嚴(yán)重令人困惑。對(duì)于長(zhǎng)距離的水管，水錘問(wèn)題更為突出。另外，供水管道穿現(xiàn)狀道路時(shí)不允許采用破路開槽施工，需采用拉管法施工，考慮到拉管的施工的方便性，整條管線是預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。重力流管道水輸送工程，長(zhǎng)管道，如此大的空隙，如果壓力，最大壓力完全超過(guò)管道，然后考慮由于水錘的推進(jìn)，將增加管道的壓力水平，增加工程成本。因此，有必要采取一些工程措施，減少管道的工作壓力，防止水的發(fā)生。重力流系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題是水錘的位置。

二、長(zhǎng)距離輸水管道的設(shè)計(jì)方法

1.長(zhǎng)距離輸水管道路徑的選擇。在城市供水系統(tǒng)中，輸水管道的任務(wù)就是輸送水源，而且輸水管道具有管線長(zhǎng)，投資大等特點(diǎn)，所以在管道路徑的選擇上要慎重選擇，所以在選擇上主要遵循以下幾點(diǎn)：一是在管道路徑的選擇上，要盡可能的選擇線路短、起伏較小，而且總體施工量要盡可能小。二是在對(duì)管道路徑進(jìn)行選擇時(shí)，有時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)一些建筑物，而造成拆遷，所以在選擇上要盡可能的減少拆遷。三是要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，而不能僅僅考慮眼前利益。四是在設(shè)計(jì)管道走向的時(shí)候，管道位置要盡量與城市規(guī)劃的要求一樣，不能破壞現(xiàn)有的道路設(shè)計(jì)。對(duì)于水位的高差要充分利用，如果可以的話，盡可能采用重力流輸水。

2.長(zhǎng)距離輸水管道在設(shè)計(jì)中的優(yōu)化。在對(duì)長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)劣與設(shè)計(jì)的合理性相關(guān)，同時(shí)輸水管道設(shè)計(jì)還影響著工程的投資額的大小，因此如何在使用最小的工程投資，而又能保證輸水管道設(shè)計(jì)的可靠性，是當(dāng)前工程師需要考慮的重要問(wèn)題。一是管材的設(shè)計(jì)選擇。具體分析輸水工程，其具有高差大，管線長(zhǎng)的特點(diǎn)，必須要注意不能形成倒虹管。基于此，是不能選擇塑料管的，因?yàn)樗芰瞎苁遣荒艹惺苓@么大的壓力的，如果強(qiáng)行采用塑料管，那么就必須減壓，但經(jīng)過(guò)減壓后就不能滿足這部分的過(guò)水要求了。因此，在分析后，在選擇水管時(shí)價(jià)格更好，我們必須結(jié)合兩種綜合分析的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面。二是直徑計(jì)算的選擇。在管道直徑的選擇中，工程要求的直徑的一般使用將形成倒虹吸，因此我們必須擴(kuò)大管徑，在這段時(shí)間內(nèi)，雖然損失了一定的水頭，但可以滿足過(guò)水的要求。在選擇管道直徑時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算管道的分布和實(shí)際情況，不僅可以作為參考標(biāo)準(zhǔn)，還可根據(jù)水力試驗(yàn)的選擇進(jìn)行選擇。最高點(diǎn)的水管道，有兩個(gè)自動(dòng)進(jìn)氣和排氣閥門，管道的橫管部分配備自動(dòng)進(jìn)、排氣閥。同時(shí)，考慮管道清洗的管道維護(hù)和操作需求，在管道的最低點(diǎn)和其他部分的設(shè)計(jì)排水閥，并設(shè)置排氣閥。

3.水錘的防護(hù)。在對(duì)壓力管道進(jìn)行防護(hù)時(shí)，必須要重視水錘的產(chǎn)生。由于輸水管道的輸水距離比較長(zhǎng)，所以管道內(nèi)水流的流速會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。一旦管道中的水流流速發(fā)生變化，管道內(nèi)的水壓也會(huì)隨之變化，如果管道內(nèi)的水壓低于水的氣化壓力，那么就會(huì)拉斷水柱，進(jìn)而導(dǎo)致管道內(nèi)出現(xiàn)斷流空腔的現(xiàn)象，如果空腔內(nèi)出現(xiàn)水流彌合的現(xiàn)象，就會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生很大的沖擊力，形成水錘。一般來(lái)說(shuō)，有三種類型的水錘：停止泵水錘、開始水錘和近水錘。對(duì)于起動(dòng)水錘和關(guān)閉水錘，在管道上不會(huì)產(chǎn)生太多的壓力，但是如果出現(xiàn)泵停止現(xiàn)象，水錘的壓力很大，很容易造成管道的危險(xiǎn)。因此，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施，減少水錘的壓力。通常在水泵出口源集水錘、安全閥或消除器等，此外，使用合適的泵出口閥關(guān)閉率，您可以進(jìn)一步減少最大的水錘壓力管道。

解決水資源分布不均的問(wèn)題，長(zhǎng)距離管道有一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)，但目前我國(guó)長(zhǎng)距離管道的設(shè)計(jì)仍有一些管道設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，確保管道的安全，經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，也盡可能確保管道，管道設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮管道的路線選擇、材料選擇和安全保護(hù)措施，繼續(xù)工作，以確保最大程度的水管道，因此深入研究長(zhǎng)途具有重要現(xiàn)實(shí)意義的輸水管道的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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