浅议洨河南支倒虹吸洪水

摘要:本文从泥沙磨损、潮湿环境、保温材料、淤泥四个方面定性分析了洨河南支倒虹吸涵管内洪水对石家庄市装备制造基地应急供水管道的影响，提出在工程运用期建立巡查、维护制度，以延长工程使用寿命。

关键词:装备制造基地；应急供水；洪水；磨损；锈蚀；巡视检查；维护保养

Abstract: This article from the silt wear, wet environment, insulation materials, silt four aspects of qualitative analysis of the influence of the Xiao Henan branch culvert siphon in flood emergency water supply pipeline of Shijiazhuang equipment manufacturing base, proposed the establishment of inspection, maintenance system in the engineering application, to extend the service life of the project.

Keywords: equipment manufacturing base; emergency water supply; flood; wear; corrosion; inspection; maintenance

中图分类号：TU731.5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

石家庄市装备制造基地位于栾城县窦妪镇。基地将着力引进一批先进装备制造企业，企业达产达效后，产值和利税可分别达30亿元和5亿元，对石家庄市的经济发展至关重要。但由于该区域地表水匮乏，地下水位持续下降，随着经济的发展，工业用水量的增加，区域水资源严重不足，将制约基地的发展。为了保证基地的经济可持续发展，实施“石家庄市装备制造基地应急供水工程”，即将区域外的水源通过压力管道引至基地。供水压力管道在穿越南水北调中线总干渠时，利用南水北调中线总干渠洨河南支倒虹吸，将供水钢管固定在倒虹吸涵管内壁上。洨河南支倒虹吸管为六孔，涵管断面尺寸3.5╳3.5米，采用钢筋混凝土结构。

1、洨河南支洪水情况

洨河系海河流域子牙河系滏阳河上游的一条支流。发源地为鹿泉、井陉两县接壤的五峰山。洨河流经鹿泉市、栾城县、赵县，在宁晋市与沙河会合后汇入滏阳河。洨河为季节性河流，汛期水量最大，六十年代后上游水源逐渐减少，最终于七十年代断流。

洨河南支发源于鹿泉市境内封龙山东坡，在鹿泉市南贵龙汇入洨河。洨河南支洪水重现期分别为5、10、20、50、100、200年一遇时，洪峰流量分别为62、97、144、209、254、293立方米/秒，在倒虹吸涵管内的流速分别为0.82、1.283、1.905、2.765、3.360、3.876米/秒。

2、洪水对供水管道的影响分析

供水管道在倒虹吸管内段，采用直径700毫米的钢管，钢管壁厚12毫米，钢管外包裹聚苯乙烯泡沫塑料和油毡、玻璃布等保温材料，保温材料用镀锌铁丝固定，外涂面漆；管道固定方式采用钢制管卡，锚栓采用M16地脚螺栓，其长度300毫米，弯头处长度700毫米。螺栓孔径8毫米，填充料为C30细石混凝土。钢管外防腐采用两道铁红环氧底漆和两道醇酸磁漆。

2.1洪水(含泥沙)对管道的磨损影响：

洪水中含有大量泥沙，在含泥沙的高速水流作用下，过流边界容易出现磨损现象。

泥沙在洪水中的存在形式为悬移质与推移质[1]。悬移质泥沙以悬浮状态随水流运动，由于泥沙的颗粒比较细小，在高速水流中往往会得到充分掺混而与水流保持相近的运动速度，因此，悬移质泥沙对过流部件的磨损一般比较均匀，磨损部位往往是整个过流边界，容易形成凹凸不平的磨蚀坑，磨蚀坑又进一步恶化水流条件，加速磨损破坏进程。所以悬移质的磨损过程实际上是一个恶性循环过程，在此过程中，实际上也包含了因水流条件恶化引起的空蚀破坏。推移质泥沙对建筑物的磨损破坏除具有与悬移质类似的磨损作用外，还有颗粒以不同的轨迹或角度碰撞、冲击或磨消过流面，其磨损破坏作用的大小取决于流速、流态、推移质数量、粒径、硬度、运动方式等多方面因素的影响，还与过留时间、材料的抗冲耐磨性能有关。由于重力作用的影响，推移质对泄水建筑物的磨损破坏往往以底边界为甚[2]。

倒虹吸涵管中，在各洪水重现期，尤以200年洪水重现期时洪水流速最大，为3.876立方米/秒，属于低速水流，而且洪水行洪期时间较短，不会对镀锌铁丝和管道钢制管卡形成磨损破坏。

2.2潮湿环境对管道的影响：

钢铁在空气中很容易生锈，甚至完全损坏。统计资料表明，每年因腐蚀造成的钢铁损失约占整个钢铁产量的1/10。

倒虹吸管内地势低，容易积聚雨水，导致倒虹吸管内潮湿。由于涵管内通风条件不良，供水管道和管件、固定件长期在阴暗潮湿的环境中，容易腐蚀。根据生活实际情况表明，镀锌铁丝在大气环境下能用2-3年，在南方潮湿环境能用1-2年，在北方干燥环境能用3-5年。钢铁在潮湿环境中锈蚀，管卡出现锈蚀破坏后，容易导致管道稳定性的降低；铁丝出现锈蚀破坏后，管道保温材料脱落，使得钢制管道于大气环境中，容易出现管体锈蚀和管道内冰冻等不利现象。

2.3洪水对保温材料的破坏影响：

供水管道从倒虹吸涵管内通过时，需要采取保温措施进行防护，保温材料由内至外依次选用的是聚苯乙烯泡沫塑料和油毡、玻璃布，保温材料用镀锌铁丝固定，外涂面漆；

聚苯乙烯泡沫塑料被广泛应用于建筑物保温隔热结构中，具有隔音、防潮、耐腐蚀的优势，但是燃烧性能差是一大缺陷。油毛毡有韧性，不透水。玻璃布具有绝缘、绝热、耐腐蚀、不燃烧、耐高温、高强度等性能。

倒虹吸行洪时，洪水中有很多漂浮物，如杂草、树枝、塑料等废弃物，水流底部甚至会有滚动的砖头、瓦块、玻璃碎片等锋利的物品。洪水中的漂浮物撞击保温层，锋利的碎片割裂保温层，容易造成保温层的损坏，从而使管道失去保温保障。

2.4淤泥对管道的影响

倒虹吸行洪，洪水中含有大量泥沙，水流速度变小后，水中的泥沙会慢慢沉淀、淤积在倒虹吸管内，将管道掩埋或半掩埋。土壤具有腐蚀性，其腐蚀性随着湿度的增加而增加，直到某一临界湿度时为止[2]。

钢管外防腐采用两道铁红环氧底漆和两道醇酸磁漆，虽然两种漆均具有很好的防锈蚀能力，但长期处于潮湿的具有腐蚀性的土壤中，对管道的安全形成一定的威胁。

3、应对措施

基于以上影响，在管道运行中，建立管理组织，落实管护人员，加强对供水管道的巡视和检查工作，制定巡视检查制度和压力管道的日常维护保养制度，从而延长工程使用寿命。

3、1巡视检查制度

管护人员应严格执行巡回检查制度，作好巡回检查记录，发现异常情况应及时汇报和处理。

巡回检查的项目应包括：管道接头、阀门及管件密封情况，是否存在泄漏；保温层、防腐层和保护层是否完好；保温层固定情况是否完好；管道支架是否完好；管道和相邻构件的摩擦情况；阀门等操作机构是否良好；安全阀、压力表、爆破片等安全保护装置的运行、完好状态；是否存在其它缺陷。

3.2压力管道的日常维护保养制度

压力管道的日常维护保养是保证和延长使用寿命的重要基础。压力管道的操作人员必须认真做好压力管道的日常维护保养工作：洪水后及时清理淤泥掩埋的管道；经常检查压力管道的防护措施，保证其完好无损，减少管道表面腐蚀；阀门的操作机构要经常除锈上油，定期进行操作，保证其操纵灵活；安全阀和压力表要经常擦拭，确保其灵敏准确，并按时进行校验；定期检查紧固螺栓的完好状况，做到齐全、不锈蚀、丝扣完整、联结可靠；注意管道的振动情况，发现异常振动应采取隔断振源，加强支撑等减振措施，发现摩擦应及时采取措施；保温的管道注意保温材料完好；检查管道和支架接触处等容易发生腐蚀和磨损的部位，发现问题及时采取措施。及时消除管道系统存在的跑、冒、滴、漏现象；禁止将管道及支架做为电焊零线和其它工具的锚点、撬抬重物的支撑点；管道部分完整无损；量测仪表盘面清晰，显示正常；输水结束后，应对管道进行维护和保养：排放管道，检查保温措施，防止冻害；妥善保护安全保护装置和量测仪表；阀门涂油，盖好阀门井；管道及附件定期进行防锈处理

参考文献：

[1]水利水电泄水工程与高速水流信息网，东北勘测设计院科学研究院泄水建筑物的破坏与防治[M]。成都：成都科学技术大学出版社，1996年。

[2] 孙双周，周胜，时启燧。三峡水利枢纽泄洪深孔的泥沙磨损问题探析[J]。水力学报。2001，(07).