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長距離多起伏輸水管道爆管分析與防護探討

文檔作者：張濤李瀚劉長林文檔來源： 1．三峽大學土木與建筑學院 2．宜昌市水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站 3．宜昌市東風渠灌區(qū)管理局		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月30日
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■ 水利建設(shè)與管理 2015年·第10期
DOI：10．16616／j．cnki．11~446／TV．2015．10．015
長距離多起伏輸水管道爆管分析
與防護探討
張 濤’， 李 瀚 劉長林
(1．三峽大學土木與建筑學院，湖北宜昌443002；
2．宜昌市水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，湖北宜昌443002；
3．宜昌市東風渠灌區(qū)管理局，湖北宜昌443002)
【摘要】 本文簡要介紹了湖北省宜昌市東宜供水工程運行現(xiàn)狀及存在的問題，兮析了不同工況下管道末端閘閥
快速動作對不同部位的水錘，總結(jié)了集中爆管原因，并提出了可行的防護方案，可供類似工程借鑒。
【關(guān)鍵詞】 輸水管道；爆管；分析；防護
中圖分類號：TV67 文獻標志碼：A 文章編號：10054774(2015)10~054-04
Analysis and discussion on the explosion and protection of
long—distance water pipelines with many ups and downs
ZHANG Tao ，LI Han ，LIU Changlin
(1．Three Gorges University Civil and Construction College，Yichang 443002，China；
2．~chang Water Resources and Hydropower Engineering Quality and Safety Surveillance Station，
Yichang 443002，China；
3．~chang Dongfengqu Irrigation Area Administration，Yichang 443002，China)
Abstract：In the paper，operation status and existing problems of Yichang Dongyi water supply project in Hubei Province
are briefly introduced．W ater hammer action of pipeline terminal gate valve quick actions on different parts under different
working conditions is analyzed． Centralized pipeline explosion causes are summarized． Feasible protection plans are
proposed，which can provide reference for similar projects．
Key words：water pipeline；pipe explosion；analysis；protection
l 工程概況
宜昌市東宜原水工程是利用黃柏河東支尚家河水
庫水源，通過東風總干渠將水引至官莊水庫后，再修建
壓力輸水管道，向宜昌市城區(qū)供水的一項水源工程。
工程總供水規(guī)模為34萬m ／d，總投資6145．44萬元，
于2002年建成投入使用。
· 54 ·
管道建成初期運行正常。因設(shè)計未考慮在管道出
口端設(shè)置閘閥，且管道設(shè)計標準不高，抗壓能力較低，
每年用于管道查漏、搶修和維修的費用較大。自2008
年以來多次爆管，特別是2011年7月6日及11月7
日，在樁號6+220處連續(xù)兩次發(fā)生雙管道爆管事故，
導(dǎo)致城區(qū)大面積停水，嚴重影響了百萬人的生產(chǎn)、
生活
張 濤等／長距離多起伏輸水管道爆管分析與防護探討
2 管道爆管原因分析
2．1 管道現(xiàn)狀
經(jīng)現(xiàn)場踏勘，東宜原水工程主要由取水樞紐和壓
力輸水管道兩部分組成。壩前取水口設(shè)平板鋼閘門，
引水隧洞穿壩后通過DNl200蝶閥與輸水管道連接。
輸水管道為雙管、分三段，全長17．8kin，全程沿丘陵地
形起伏布置，高差最大達100．2m。其中官莊水庫至樁
號3+500段采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管(DN1200，設(shè)計
承壓1．0MPa)；樁號3+500～10+246采用玻璃鋼夾
砂管(DN1000，設(shè)計承壓0．6MPa)；樁號10+246～
11+766采用玻璃鋼夾砂管(DN1000，設(shè)計承壓
0．8MPa)；樁號11+766～13+900采用單根球墨鑄鐵
管(DN1200，設(shè)計承壓2．OMPa)輸水至宜昌市四水廠；
樁號11+766—17+800采用單根球墨鑄鐵管
(DN1200，設(shè)計承壓2．OMPa)輸水至宜昌市一水廠，雙
管在樁號12+865m處連通。
爆管處集中在管線樁號6+200～6+240處，現(xiàn)場
管道破裂情況為1號管斷裂破口寬70cm，管頭錯位
15era；2號管底部斷裂，最大破口寬45em；兩次爆管時
管道日供水量均維持在20萬t／d，庫水位分別為
194．1m、196．5m。經(jīng)查，一水廠端管底標高98．00m，四
水廠端管底標高115．00m，爆管處屬玻璃鋼夾砂管道
(DN1000，設(shè)計承壓能力0．6MPa)，管底標高為
114．5m，該段管道基礎(chǔ)(50m軸向范圍)位于一堰塘內(nèi)
(現(xiàn)已填平)，基底為深達6m的淤泥，管道下游150m
后為一長爬坡段管道。白建成運行至爆管期間，該處
無滲、漏水現(xiàn)象。
2．2 原因分析
該工程屬長距離重力輸水管道，爆管期間未發(fā)生
極端天氣、地震等。鑒于2008年初在宜昌市一水廠進
水口處(管道末端)設(shè)置了遠程控制快速閘閥系統(tǒng) ，
為解決因水廠清水池偏小易出現(xiàn)的漫溢問題，設(shè)四水
廠為手動閥，閉閥時間大于60s。現(xiàn)就一水廠閘閥在通
水狀態(tài)下快速動作對供水管道的影響進行分析(快速
閘閥啟動到關(guān)閉歷時約20s)。按正常庫水位至維持
正常供水的最低水位，分不同日供水量工況，四水廠閘
閥在不同開度(經(jīng)核實其開度大部分時間維持在
30％)等多種組合工況下計算水錘與管內(nèi)水頭。
2．2．1 一水廠末端水錘計算及分析
根據(jù)《水力學計算手冊》舍維列夫公式，依據(jù)不同
工況流速，判定是否為管流，是否為阻力平方區(qū)，計算
管道比阻 。，得出沿程水頭損失；采用水錘波傳播速度
公式。： √ 墜 ，其中根據(jù)管材特性計算管道抗力
+
系數(shù)K，計算C為717．5m／s；判定水擊相，閉閥時間
=20s

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