大口径长距离输水管道放空时间的计算探讨.pdf

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1、广西水利水电GXWA TE RUR C E S& HY D R O P O WE RE N GI N E E RI N G 2 0 1 0 ( 4 ) 规划设计 大 口径长距离输水管道放空时间的计算探讨 刘旭 ， 秦文保 ( 新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院， 乌鲁木齐8 3 0 0 0 2 ) 摘要 分析研究了大口径长距离输水管道的放空过程， 针对各过程选定了对应的计算方法来计算各管段的放空时间， 以此来验证泄水阀位置的设置是否满足工程的运行管理要求， 并以工程实例加以检验， 为类似工程设计提供借鉴。 关键词 大口径； 长距离输水； 泄水阀； 放空时间 中图分类号 T U9 9 1 6 1

2、 文献标识码 B 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 5 1 0 2 1 概 述 长距离输水管道工程 中， 为便于在 管道发生事 故时停水抢修或管道正常检修时放空之用 ， 在管道 上应设 置一定 的泄水 阀。泄水 阀设 置 的位置 和数 量 ， 应按两个检修阀之 间所 限定检修段 的地形及工 程运行管理中允许的排空时间综合确定。依据初步 拟定的泄水阀设置 的位置 ， 计算对应的两个泄水 阀 之间管段的放空时 间， 以验证其是否符合允许的排 空时间要求 ， 如不满足 ， 应适当增加泄水阀的数量。 2泄水方式及 过程分析 2 1 泄水 方式 输水管道

3、检修时的泄水方式主要 有 3种 ， 即完 全重力流泄水、 重力流结合水泵排水、 水泵抽水 。具 体情况分析如下 ： ( 1 ) 当管道沿线地形起伏较大时， 应尽量在管 道的低洼处设置泄水阀 ， 利用重力流排空所 需要检 修的管段 ； ( 2 ) 当管道沿线 地形起伏 较小、 但 纵坡较大 时 ， 可通过加长泄水阀后的泄水管 ， 利用地形纵坡依 靠重力流排空管段 ； ( 3 ) 当管道沿 线地形起伏 较小、 纵坡相对较 缓 ， 不能利用地形纵坡依靠重力流完全排空管段时， 可在泄水阀后设置排水井 ， 依靠重力流及水泵抽水 两者结合方式共同排空管段； ( 4 ) 当管道纵坡非常小 ， 且无有利的低洼

4、处设 置泄水阀时， 受允许的排空时间限制， 检修管段的长 度又不能过大时， 应增设适量的泄水阀及检修阀， 在 泄水阀后设置排水井 ， 完全通过水泵抽水排空管道 。 2 2 泄水过程分析 考虑到泄水方式有 3种 ， 其 中重力流结合潜水 泵排水方式综合了其它两种方式的泄水过程， 本 文 只针对该方式进行泄水过程分析 ， 其 它两种方式 可 参照计算确定 。重力流结合水泵排水方式的泄水过 程分 为两阶段 ， 即： ( 1 ) 重力流泄水阶段 ： 利用需放空的管段上游 水面与排水井上部溢水管之间的高差 ， 依靠重力 流 排出一部分水量 ； ( 2 ) 潜水泵抽水阶段 ： 当放空管段的上游水面 高程与

5、接出地面的排水井溢水管中心高程基本一致 时 ， 无法利用重 力流继续泄水 ， 此时应采用水泵抽 水 ， 直至排空。 3 放 空时间计算 放空时间的计算与泄水过程相一致 ， 泄水时间 也分两部分 ， 第一部分为重力泄水时间， 第二部分为 水泵抽水时间， 累加得出( 见图 1 ) 。 图 1 计算简图 收稿日期】 2 0 1 0 0 6 2 3 作者简介 刘旭 ( 1 9 7 5 一) ， 女 ， 河南沈丘人 ， 新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院工程师 ， 学 士， 从事水利水电规划设计工作 。 5 1 刘旭， 秦文保： 大口径长距离输水管道放空时间的计算探讨 蔫 = Q=1 Q 仲 H i 丁

6、 c d L 4 Q 量， m3 s ； 井溢出管口之间的水位差， m； 其上限 为 H 、 下限理论值为零， 但当水头差 趋于零时其泄水流量值也趋 于零 ， 因 此在设 计 中一般下 限值取 一定 的水 头， 比零大的值即可。 H1 最大允许泄流量 Q 允对应的水头， m； 各 串联管道的流量模数 ； 各串联管段的长度 ， m； d 各 串联管段的内径 ， m； G各串联管段的谢才系数 ； 泄水管出 口内径 ， m； Q平均泄水流量 ， r n 3 s ； 2 变流量泄水时间， s ； L 变流量泄空管段对应的长度， m； d i 变流量泄水管段对应的内径 ， m。 3 2 水泵抽水时间的计

7、算 受地形条件影响， 重力泄水无法泄空各管段时， 剩余水量需由水泵抽取 ， 考虑到泄水排泥要求 ， 一般 选取污水泵。水泵选型时的设计流量应考虑两方面 的因素， 即： 流量不宜太大， 避免排水井 内的泄水管的 过流能力足； 同时也不宜太小 ， 避免抽水时间过长。 t 3 =Y d i Li 4 Q水泵 式 中： t 3 水泵抽水时间， s ； d 需要水泵抽水的各管道内径 ， m； z 需要水泵抽水的各管段长度 ， m； Q水 泵 水泵额定流量 ， m 3 S 。 3 3 放 空时间 放空时问按重力泄水时间及水泵抽水时间相加 得出， 即： T = 1+ 2+ 3 根据计算得出的两个泄水阀之间的

8、管段放空时 问后， 与工程运行管理要求的允许放空时间进行比 较， 如不满足要求 ， 应适当增加泄水阀的数量。 4工程 实例 分析 现以新疆北疆某工业园区供水工程为实例， 分 析计算选定管段的放空时间计算。 工程简介： 该工程主要给两个工业园区供水， 兼 顾城市备用水源。输水干管全长 2 2 1 k m， 近期规 划设计供水流量 0 +0 0 0 1 4 十3 5 0段为 3 2 3 m 3 s 、 l 4 +3 5 0 2 2+1 0 0段 为 1 4 m3 s 。经水力计算分 析并考虑远期发展余地， 确定桩号 1 4 +3 5 0以上管 径为 D N1 6 0 0 、 以下管径为 D N1

9、2 0 0 ， 均为双管道布 置， 管材为玻璃钢管。 广西水利水 电GX WA TE R RK S O UR C E S& H Y DR O P O WE R E NGI N E E RI N G 2 o l o ( 4 ) 设计中初定各单管道上共设置 1 0 个检修阀， 现 总放空时间为 1 0 7 9 h ， 小于用水区允许的停水 选取其中两个检修阀( 2 + 4 0 0 、 5 +1 0 0 ) 之间的管段 时间 1 6 h ， 故初步拟定的检修阀设置的位置满足运 为实例进行分析计算， 按单管发生事故时检修， 计算 行管理要求。 中按单管考虑。 计算参数： 主管管径 D N1 6 0 0

10、 、 管段长2 7 0 0 5 结语 m， 玻璃钢管 ， 糙率 0 0 0 9 ； 泄水管管径 D N3 0 0 、 管 通过对长距离 、大 口径输水管道 的泄水过程分 段长8 m， 钢管， 糙率 0 0 1 1 ； Q 允 O 3 5 m 3 S ， 管 析 ，选择相应的计算方法及公式， 以计算分析各过程 段起点 中心高程 4 6 7 4 1 m、 泄水管出 口中心高程 泄水时间及两个检修阀之间管段的放空时间，并与 4 6 1 1 3 m、 排水井溢水 管中心高程 4 6 3 3 3 m， 管道 工程运行管理所允许 的停水时间进行对 比 ，以验证 纵坡 0 0 0 2 3 。 泄水 阀设置的

11、位置及数量的合理性 。 计算结果 ： 等重力流泄水 管段长度 1 3 6 9 m、 泄流量 Q=0 3 5 m3 s 、 泄水时间 t t 2 1 8 h ； 变 参考文献 流量重力泄 水 管段长 度 3 6 5 m、 平 均 泄流量 Q = 1 C E C S 1 9 3 ： 2 0 0 5 ， 城镇供水长距离输水管( 渠) 道工程技 0 2 43 m3 s 、泄水时间 t 2 =0 8 4 h ； 水泵抽水管段 术规程 s 长度 9 6 6 m、 抽 水 流量 2 5 0 m3 h ， 抽水 时间 t 3 = 2 李炜 水力计算手册( 第二版) M 北京： 中国水利 7 7 7 h 。 水

12、电出版社， 2 0 0 6 Em p t y i ng t i m e c a l c u l a t i O n o f l o ng di s t a n c e wa t e r( 责 任编 辑： 周 群) d e l i v e r y pi p e l i ne wi t h b i g c a l i b e r L I U Xu ，QI N W e n b a o ( S u r v e y ， P l a n n in g ， D e s i g n&R e s e a r c h I n s t i t u t e o f X i i ia n g ， ， “P r o d

13、u c t i o n a n d C o n s t r u c t i o n Cor p s Ur u mc h i 8 3 0 0 0 2 C h i n a ) Ab s t r a c t ：An a l y s i s wa s ma d e o n t h e e mp t y i n g p r o c e s s o f l o n g - d i s t a n c e wa t e r d e l i v e r y p i p e l i n e wi t h b i g c a l i h e r F o r e a c h p r o c e s s ，c o r

14、 r e s p o n d i n g me t h od wa s s e l e c t e d t o c a l c u l a t e t h e e mp t y i n g t i me o f e a c h p i p e s e c t i o n， S O as t o e x a mi n e i f t h e po s i t i o n s o f d i s c h a r g e v a l v es s a t i s f y t h e o p e r a t i ng r e q u i r e me n t s Th e c a l c u l a

15、t i o n h a d b e e n com- b i n e d wi t h r e a l p r o j e c t ， a i mi n g t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r s i mi l ar con s t r u c t i o n Ke y wo r d s ：B i g c a l i b e r ；l o n g d i s t an c e wa t e r d e l i v e r y；d i s c h a r g e v a l v e ；e mp t y i n g t i me ( 上接 第 4 1

16、页) ( 3 ) 使用大块模板施工技术。本工程实施 中， 大坝上游迎水面及下游溢流面直线段均采用 2 4 m X3 m悬臂式大模板 ， 施工安全 、 方便、 快速 ， 模 板拆 除后混凝土表面平整 、 美观 ， 且大大节约了投资 ； ( 4 ) 严格控制拌合料的工作度 ， 密切注意天气 预报和做好防雨、 防晒措施 ， 避免改变混凝土的工作 度而影响其质量 ； 塑料冷却水管工厂成批生产， 成品为卷材 ， 长度大、 接 头少、 便于弯曲， 施工速度快， 但冷却效果差， 必须加 大冷却水压和增加冷却时间方可保证冷却效果。 参考文献 1 广西电力工业勘察设计研究院 越南昆江 2竣工设计 报告 R 南宁

17、： 广西电力工业勘察设计研究院， 2 0 0 9 ( 5 ) 坝体内采用聚乙稀塑料冷却水管。聚乙稀 ( 责任编辑： 周 群) De s i g n a n d c o n s t r u c t i o n 0 f RCC m a i n d a m o f Vi e t na m S o ng Co n 2 f i r s t - c a s c a d e h y d r o p o we r s t a t i o n QI N S h i p e n g ( G u a n g x i G u i n e n g E n g i n e e r i n g Con s u l t a

18、n t C o ， L t d ，Na n n i n g 5 3 0 0 2 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e Vi e t n a m S o n g CO n 2 f i r s t - c asc a d e h y d r o p o we r s t a t i o n i s l o c a t e d i n t r o p i c a l r a i n f o r est are a wi t h s p e c i a l c l i ma t e an d e ng l n e e r mg g e o l o gi c a l c

19、 o n d i t i o n sA d e t a ine d mt r o d u c t i o n Wa S m a d e o n t h e c les l g n a n d co n s t r u c t i o n o f i t s RCC ma i n d a m Th e ma i n d a m h a s wi t h s t o o d a fl o o d o f 2 0 一 y e ar r e o c c u r r e n c e pe r i od s i n c e i t Was put m t o oDer at a on Ke y w o r d s ： R o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e( R C C) ；ma i n d am ；d e s i g n ； c o n s t ruc t i o n S 3