石砭峪水库向西安市供水复线工程试通水运行操作方案浅析

刘卫华 李运昌 胡渭平 金鹏康

（1.西安市水利规划勘测设计院 陕西 西安 710054；2.西安建筑科技大学 陕西 西安 710055；3.西安市渭浐河管理中心 陕西 西安 710054；4.核工业203研究所 陕西 咸阳 712000）

1 工程概述

1.1 工程基本情况

陕西省西安市石砭峪水库事故应急供水复线工程位于西安市南郊30km长安区子午镇境内，工程建设目的是为增强备用水源的应急供水规模，提高黑河供水体系的安全防范能力，积极应对黑河水质及输水干线突发事件，保证西安市区供水安全而建设的城市安全供水项目。

1.2 工程建设概况

工程起点为东西干渠分水闸（0+000），整体输水线路首末端高差为119 m，东西干渠分水闸（0+000）至1+133段为箱涵输水部分，在1+133处设置压力前池，之后采用压力管道输水方式，可利用水头为120 m，全长8.65km，共分三段。1+133～5+816.1段设计流量为10m3/s，其中，1+133～3+016段为DN1600预应力钢筋混凝土压力管道，在2+016～2+036设消力池，3+016～5+602.6段应为DN1800预应力钢筋混凝土压力管道，5+602.6～5+816.1段为DN1400球墨铸铁管压力管道。在5+816.1处设东西支线分水闸。5+816.1～东7+444.2（甫店汇流池）段为东支线，5+816.1～西8+102.9（见子河汇流池）为西支线。东西支线均为DN1400预应力钢筋混凝土压力管道，设计流量分别为5m3/s。

2 试通水的必要性

近年来由于城市用水规模不断扩大，对水资源需求的快速增长，长距离压力输水管道工程越来越多。水锤防护是保障长距离输水管道安全的关键问题，直径大于DN1200的大型输水管道，水锤防护问题尤其重要。由于本工程的压力水头过高，流速较大，在初始运行时若直接采用设计流量输水，水流夹杂着气流会在阀门、弯头等输水节点薄弱环节产生较大的水锤，严重时会导致管道渗漏甚至爆管现象。为了预防在非满流状态下较大的水锤对管道的损坏，在工程运行前期通过试通水，分析研究有效预防水锤破坏的方式，为确保工程的日后运行提供有力依据，因此，该工程运行前期的试通水是十分有必要的。

3 试通水运行

3.1 试通水目的和方法

3.1.1 试通水的目的

控制阀门开启度，运用小流量充水至管道内以便形成满流条件，避免气水混合物以较高的流速冲击管道系统内节点部分，造成管件或者阀门的松动进而导致管道泄漏。

3.1.2 试通水操作流程

将整个管线由调节池处分为上下两个部分，对于调节池上下游两段管道进行试通水流程如下：关闭下游检修阀门，控制性的开启上游阀，以小流量水注入管道，形成满管流，管道内的气体通过排气阀排空。当下一段管道达到满管流时，再以同样的方式将其上游段的管道充水至满管，依此法逐段控制小流量对管道进行注水，最终达到管道全程满流状态。

3.2 试通水前的准备工作

该工程供水管道范围内共有阀（闸）门15处（其中检修阀5处，泄水阀2处，超压泄压阀3处，闸门5处），排气阀7处，均为较大水锤产生时的薄弱环节，也是节点控制环节。在试水前需对技术人员及操作人员进行培训，按技术规程进行操作。在总指挥的指挥下按以下步骤操作：

（1）开启管道上所有检修阀门，并保证其开关灵活，状态良好。

（2）开启排气阀下的所有检修阀门。

（3）管道末端水厂进口端阀也应处于开启状态。

（4）关闭无良好排水条件的泄水阀。

（5）对于排水条件良好的泄水阀可根据需要设定初始开度，并根据充水运行过程的需要进行调节。

3.3 试通水操作规程

3.3.1 输水管道开阀充水过程及注意事项

（1）为避免意外发生造成较大损失，本输水管道试通水应采取一定应急保护措施，并加强观测，如有异常现象，应及时向指挥部报告。

（2）开启管道最上游阀门，使进入管道水流量为300 L/s。开启最上游控制流量300 L/s(1100m3/h）～400L/s(即1500m3/h），开度小于1/10。

（3）保持充水流量不变，充水流速对DN1400管道为0.2m/s～0.3m/s，充水约2 h～3 h。

（4）当水至东支线（甫店汇流池前进口端）检修阀（桩号7+373）时，完全关闭检修阀，阀前压力表读值应逐渐上升，保持进水流量不变。当水充至西支线（见子河汇流池前进口端）阀（桩号8+075）时，也完全关闭该检修阀。

（5）保持充水流量不变，当中部减压池（桩号2+013）溢流时，缓慢关闭减压池进口检修阀至全关。

（6）各池检修阀全部关闭后，应密切观察并记录各阀前压力表读值。

3.3.2 输水管道本次试通水过程中的管道巡视及阀门操作

（1）管道充水过程中，应安排专人巡视，对水位充到的管道密切观察，及时发现异常点，如管道是否漏水、爆裂等问题。

（2）检查已充满水管道上的各种阀门是否工作正常，接头法兰处是否漏水等，泄水阀是否按要求进行关闭或开启。

（3）充水期间排气阀操作方式：由于本输水管道距离远，高低起伏大，管道变径较多，易形成气囊式被压偏在管顶的现象，因此管道排气应特别重视。在充水初始阶段，每个排气阀应设专人观察并记录排气阀排气的起始终止时间，有无异常现象，如有应及时向指挥部报告。

3.3.3 汇流池及减压池进口处节点控制方法

（1）在汇流池进口端检修阀门均关闭后，各压力表读值应依次应为东支线73 m，西支线72 m，干线（消力池前）2+013处52 m水柱或接近该值。如有异常应及时检查，分析原因并采取措施，同时并注意考查管道在此静压力情况下的承压能力。

（2）开启东支线（甫店汇流池）进口端阀门，进口端压力表读值应从73 m下降0.5 m～1.0 m水柱。开启西支线（见子河汇流池）进口端检修阀，使进口端压力表读值从72 m下降0.5m～1m水柱。同时密切观察中部消能池水位变化。

（3）当中部（桩号2+013）处减压池的水位下降0.5 m～1.0 m时，开启中部减压池进口阀门，使压力表读值从52 m下降0.5 m～1.0 m。如水池水位继续下降，应加大阀门开度，反之，则减小开度，总之应保持水位恒定不变。

（4）所有阀门调整结束，保持稳定状态2 h～3 h，使中部减压井处于溢流和非溢流临界状态，并观察所有排气阀终止排气2 h后，可进一步加大进水流量。

（5）每次调整阀后，均应保持稳定状态2 h～3 h，使减压井处于溢流和非溢流临界状态。

（6）东支线和西支线检修阀每次调节开度增大应按压力表读值降低2 m方式进行，并按要求保持中部减压池处于溢流、非溢流临界状态调节干线2+013处的检修阀。

（7）逐渐加大各检修阀开度。当东支线检修阀前压力表读值为10 m～15 m，西支线检修阀前压力表读值为5 m～10 m时，即达设计流量。如管线各处无异常，即为通水成功。

（8）停止运行时，采用逐渐关小进口端阀门方式即可。

3.3.4 试通水存在问题及应采取的措施

（1）建议为防止管道在试通水期间出现问题危害扩大，应在管道首段控制阀派专人负责，确定在整个试通水期间保证可随时关闭进水闸门。

（2）在试通水期，派足够的巡线人员随行，不间断检查管道是否有爆管、漏水等故障现象，并能及时向指挥部报告。确保在第一时间关闭上、下游阀门，分析出现故障的因素，并提出补救措施；对渗漏的管道基础段进行修补，对已损坏的管道采用同径管道进行替换。

4 结语

对于长距离重力流压力管道输水工程，非恒定流时的气水冲击和关阀水锤是威胁管道安全的最不利因素。通过对控制阀门开启度控制管内流量为小流量对管道充水，最终达到满流工况，有力地回避了气水混合物产生的冲击力对管道节点造成的损失。在试通水过程中记录的详细试水过程及试水过程中产生的不利影响及及时应对补救措施也能客观详细的反应日后运行中不可避免的问题，也能为该工程日后的正常运行提供比较完善的实验基础，确保工程日后运行顺利，提高供水保证率。

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