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1、浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点摘要：为了深入了解长距离重力流输水管道的压力特点，并且为该类管道的以后更好的运用提供建设性意见，我们在这里采用将重力流输水不同类型分开论述的方式，分析了承压重力流输水管道在运行输送水时的特点及结构原理，最后通过对工程的重力流输水管道水锤压力的分析，让大家对长距离重力流输水管道体制的运行原理及影响因素有更进一步的了解。关键词：重力流；水击；排气阀；恒速减压阀由于气候条件和经济发展的影响，供水不足问题一直制约着我国许多大中型城市。人们的正常生活和社会经济的发展都离不开水源，所以为了解决水资源匮乏问题，长距离调水工程慢慢受到了社会大众的重视，许多地区已经开始制定调
2、水方案并付诸实施。近几年来，为了满足缺水城市的水资源供应，各地都兴建了许多长距离重力流调水工程。随着调水工程的兴起，供水工程系统的安全隐患也随之产生，所以为了安全供水，我们要加强长距离重力流输水管道的安全管理，消除供水过程中的安全隐患。本文就是通过对长距离重力流输水管道的压力变化特点进行分析探究后，为输水系统的正常运行以及准确计算管道即时压力提供科学有效的理论依据，方便设计者设计出更完善的供水方案。此外，进行管道压力特点分析对于供水系统的安全管理也有十分重要的作用。一、重力流输水的分类根据水力学的重力流输原理，我们将供水系统的重力流输水分成了以下两类。明渠或者暗涵均可以划分为第一类无压流输水，
3、而另一类是承压流输水一般而言指的也是暗涵。所谓的无压流输水就是在输送途中不产生水压，类似与自然界的河水流态。无压流输水在输水过程中流速的缓急完全取决于地形的陡峭程度，渠道的坡度决定了水流的坡度。无压流输水的供给目的地一般都是开阔的蓄水池、水库等无压力且足够大的储水地。承压流输水在输水过程中则主要依赖于动水压力和静水压，它的输送原理和水泵加压输水也有差别。但用承压流输水方式进行供水的时候，水需要流经暗管，进入管道后就形成了压力，压力的大小与输送管道的长短呈长相关。因为承压流输水管的压力由静水压和动水压力组成，所以在水力坡度与地势一致时，动水压力就不存在，只剩下静水压；当停止输水并保持管道中的水充
4、盈状态，此时管道末端的静水压力最大。由于承压流输水输送的水压力很大，所以这种形式的供水可以直接提供水到城市供水网或者高处建筑物。二、重力流输水的特点由于重力流输水有节约能源、操作便捷、成本低、投入少等好处，所以该供水方案成立当前最佳的供水选择。但是重力流输水也存在自身的局限性，在地势平坦的地区就不能实现重力输水，一定要在有一定地形高度差的地方才能实行。在重力流输水供水过程中，目标供水地的不同对地势的要求也不一样，例如城市供水管网的用户过多，需要的压力也随着增加，这就需要较为陡峭的地势才能产生足够大的压力，保证城市供水管网的水资源供应。重力流输水系统要想顺利完成输水工作，必须依赖与地形地貌，只有
5、足够的高度差才能保证水资源的正常输送。在这里我们将重力流输水和水泵加压输水进行比较，看出它存在一些局限问题：重力流输水在输水的时候首要的限制因素就是地形，在地势平坦的平原区，重力流输水就不能使用；水泵加压输水主要是由电产生动力供水，故管道的选取比较自由，但是重力流输水管道路径的选择受到地形的约束；承压重力流输水管在供水的时候不稳定，因为水管末端的静水压不受人为控制，如果压力过大很容易引起水管破裂，阻碍城市居民的正常水供应；重力流输水系统中输水的主要动力是地形的高度差，该因素是由地形客观决定的，所以一旦供水的来源和给水的目的地确定下来后，水位压力差和流量就随之固定，基本不能再进行调节，当给水目的
6、地需水有变化的时候，重力流供水系统则不能满足其需求；当需要将重力流输水和水泵加压输水结合使用的时候，压力差是最大的问题，只有两端的压力相等时才能连接在一起，这对供水也产生了局限。三、长距离重力流输水管道中压力特点重力流输水系统现在越来越多的运用在地势陡峭地区的大型供水工程中，由于该供水系统的正常运行需要地势高度差，它的压力由动水压力和静水压组成，所以控制管道压力是最主要的问题。例如在管道的阀门关闭以后，管中的静水压只与管道的距离有关，地形高度差与水压成正比关系，管道受到的压力也因此而改变，一旦发生阀门的异常关闭，就会使管道压力增加，最终导致管道的破裂，影响水资源的正常供应。另外对于一些地形起伏
7、较大的地区，重力输水管道的路径也随之变化，管道中的转折和拐角处就会出现水流不畅，然后会造成断流弥合水锤，最终产生不可估量的损失。输水管道的输送路程越长，则水击问题就会越易发生。下面研究输水管道的特点。输水管道根据地形使用玻璃纤维增强热固性的树脂夹砂管，该管道的总体长度为42.5km，预计可产生4.24m3/s的输水量，最大的高度差为113m，始末端的高度差为76m，由于供水目的地需要10m的水头，所以可以自由使用的水头有66.4m。有时也有必要根据特殊的地形条件，输水管道的原材料使用的都是预应力钢筋混凝土管（PCP管）和预应力钢筒混凝土管（PCCP管）。承压重力流输水系统的设计原理就是利用地形
8、高度差产生压力完成输水过程，下面图形显示的就是输水管道纵断面的结构。在承压重力流输水工程中，首先要处理的问题就是减弱水流对输水管道的压力，增加输水系统的安全性。在这个案例中管道的最低处的高度差有113m，这个高度差产生的压力已经超出了管道的承受能力，再加上动水压力后，总体压力就更大了，所以为增加重力流输水的系统的安全性，降低断流弥合水锤的发生几率，我们要采取一定的解决措施，缓解管道的承受压力。结论：重力流输水管道在输水途中，水在管道中进行流动时，是气液两相相互并存的。所以为了降低输水管道的工作压力，我们在对距离较长的输水管道进行设计时，要提前利用特殊的非稳定流计算方法，根据管道的走行分布，在恰
9、当的地点(一般都是在驼峰上)安装一定数量的排气阀门，以便排出管道内的气体，降低工作压力。在选定排气阀的时候，我们对于排气阀的型号选取、口径大小的选取、安装位置等都要进行认真仔细的考虑，因为排气阀安装选择是否准确直接影响到排气程度。根据以往选取安装排气阀的实践基础，一般情况下在地市相对低平，管道坡度在1以下的时候，我们应该相距0.51.0km左右就安装一个排气阀，这是最佳的安装距离。此外，除了安装间隔距离，排气阀的型号、安装方式等对于排气阀的正常运行也由十分重要的影响作用。输水管中水总是在气液两相之间不断转变，存在许多的不确定性，这也增加了我们排气的难度系数，所以排气阀安装的位置、方式、安装的间
10、隔距离以及对于排气阀型号的选择等方面就更加增加重视。在重力流输水管道系统中增设减压恒压阀以及超压泄压阀装置都可以起到检测控制管道压力的作用，对于保证水资源的安全输送以及避免断流弥合水锤的形成都有显著的作用。参考文献：1杨玉思，张世昌，付林.有压供水管道中气囊运动的危害与防护J.中国给水排水,2012,18(9): 32-332杨玉思，辛亚娟.管网爆管的水力因素分析及防爆技术探讨J.中国给水排水，2010，22(21):61-633杨福记,冯庆昌.重力流输水在陆川县西山供水工程中的应用J.广西水利水电，2009(1):76-794孙万功.长距离输水管道减压措施研究J.水利规划与设计，2003(3)5陈涌城，张洪岩.长距离输水工程有关技术问题的探讨J.城市给排水，2010，28(2)
