南部市镇供水工程策划

作者：缪晶广 单位：中国瑞林工程技术有限公司

穿越特殊地形设计1)超深开挖管沟和管道敷设。从端水池至SP1泵站为重力流,管道须经过4km地势较高的段落,为避免管道最高点形成负压，管沟最大开挖深度达到11.0m。这一段管道在管沟回填过程中,管顶覆土为3.0m,管沟内其它未回填的高度,对其边坡采用相应的稳定处理措施。2)穿越沙漠季节河。管道经过路线需穿越部分季节河,根据当地的气候条件,平时往往是干涸的河床,雨季短时间内有可能形成洪峰较大的河流,对敷设于沙质河床底部的管道形成冲刷。采用混凝土支墩锚固、卵石护压等措施保护管道。设计过程中详细勘察每一处季节河原有冲刷痕迹，充分估计河流的流向、可能的洪水流量,参照当地市政设施设计积累的经验,对护压卵石的设置进行特殊设计。管道附属构筑物附属构筑物包含排气阀井、排泥阀井、连通检修阀井、检修人孔井及超速阀井。1)排气阀井。选择三功能排气阀，排气阀口径均采用200mm。DN700～900管道高点设置单个排气阀,DN1200～1400管道高点并联设置两个排气阀。排气阀设置在管道高点,其作用主要有三项：管道充水时大流量排气；管道放空或因为水锤断流时大流量吸气,避免管道内部产生负压；正常运行时微量排气,减少管道内部局部气囊,避免不必要的能量损耗。2)排泥阀井。在管道低点设置排泥阀,目的是方便管道检修时放空管道及长期运行后排除管道内部沉积物,从而减少污染,提高供水水质。3)连通检修阀井。每隔10km左右设置双管道连通检修阀门井，在穿越重要交通干道的两端分别设置检修阀门井，以提高供水系统的安全性及可靠性。4)检修人孔井。供水管线经过的线路均为沙漠地带,地形地势较为特别,最长的单向坡达到20~30km。为了方便后续的检修和维护,在较长间距的管道阀井之间设置检修人孔井，其设置原则为相邻井室间距不超过3km。5)超速阀井。从起端水池至SP1泵站为重力流管段,供水管线经过沙漠城市insalah。由于其地势较低,如果没有有效的自动控制流量设置,管道在意外爆管的情况下,insalah城有被淹没的风险,因此设置超速阀井保护城市安全。一旦管道意外爆裂,短时间内管内流速急剧增加，在流速传感器的作用下,超速阀可通过液压传动自动关闭蝶阀，切断输水干管等待检修。超速阀关闭过程先快速关闭大部分,后慢速关闭剩余部分,避免在管道内部形成水锤。超速阀后设置快速吸气阀，目的是避免超速阀关闭的过程中,管道内部形成负压,及由管道负压在管道系统内形成水锤。6)阀井特殊设计。管线经过线路地形复杂,包括戈壁滩、沙丘、风化岩山坡、季节河等。因此在设置各类阀井时需要考虑以下因素:(1)尽可能避免在季节河水流线范围内设置阀井；避免阀井由于季节河的冲刷,导致破坏或被流沙掩埋。(2)考虑到沙漠地区每年有数月的时间处于风沙季节,阀井的通风孔、排水孔等与外界大气衔接的部分需进行特殊设计，避免长年累月风沙侵入阀井,淹没阀门及设备,导致设备无法正常使用。

对于水池的进出口、泵房内部等构筑物衔接处的管路,因其具有管线短、局部水头损失大等特点,作为供水系统总水头损失的一部分，这部分局部水头损失需单独计算,计算公式如下[2]：（式略）设计过程中,选择Hammer软件作为过渡状态水力计算软件,其核心计算模块采用特征线法(MOC)方程求解。设计过程中对输水管道系统每一个计算节点进行了准确化和定量化计算及输出。重力流过渡状态水力计算1)系统建模简化。起端水池至SP1泵站为重力流,由于是单管道输水系统,因此无需简化系统,根据管线、起端水池及SP1泵站吸水池设计图纸,转化成计算软件可识别的计算模型,进行水力模拟计算。2)条件设置及计算工况。模拟末端阀门在不同的关闭工况条件下,管道系统的水力状态，得出系统可接受的、具有良好安全保障系数的关闭工况。3)系统保护方案。重力流输送管段过渡状态保护措施主要有：在管道压力等级变化点设置抗水锤泄压阀，避免瞬时的局部超压威胁压力等级较低的管道。每个点并联设置2台抗水锤泄压阀,其口径为200mm。压力流过渡状态水力计算1)系统建模简化。以泵站为界限,本工程包含6段压力流输水管道系统。泵站内水泵设置均为2用1备,输水管道为平行、等径的2根压力管道。根据本工程压力输水系统设计的特点,压力输水系统可能出现的最不利工况为：2台水泵在全负荷运转的情况下,瞬时失去动力或同时泵轴断裂,产生停泵水锤。

1座吸水池、1台水泵、单根输水管道、下一个泵站吸水池(或末端水池)，条件设置及计算工况。压力流过渡状态计算条件设置：水泵瞬时失去动力,发生停泵现象,水泵出口设有止回阀,不允许水泵反转。计算工况：水泵在全负荷运转的情况下，瞬时失去动力或同时泵轴断裂,产生停泵水锤。