咸阳市石头河水库供水工程减压防护分析

辛亚娟 梁沙莎

摘 要：阐述咸阳市石头河水库供水工程情况及管线压力特点，考虑采用重力流"U"字型输水管道系统中防水锤的减压方法，对该实际工程进行全面数据分析和总结，通过设计流量时一级、二级减压阀防护方案比较，提出了有效降低管道承压的技术防护方案，以提高工程的经济性、保证此类工程安全运行的目的。

关键词：重力流；降压措施；减压阀

一、基本工程情况

陕西省咸阳市石头河水库供水工程位于关中盆地中部，主要用来解决咸阳市及周边多年来缺水问题。此供水工程主要由取水口、输水工程和净水厂等三部分组成。输水管线采用单管输水，管线全长59.645km，设计引水量4.24m3/s， 输水管全线采用预应力钢筋混凝土管（简称PCP管，总长17.973km）和预应力钢筒混凝土管（简称PCCP管，总长41.672km）。

输水管路沿线高程变化大，取水口设在已建成的石头河向西安市供水暗渠工程12#隧洞出口处与马家沟渡槽的箱涵连接段，输水管末端为净水厂的进水口。管道纵断面整体呈U字型，最大高差约113m，首末端高差为76m，可利用水头66.4m，（净水厂要求10米压头）。此输水工程属于高落差、重力流管路输水工程。

二、管线压力特点及分析内容

落差较大的“U”字型重力流管路系统是否需要减压和分几级减压，主要取决于输水管总落差的大小和管道的承压能力。落差越大，管道允许承压能力越低，需要设置减压的级数就越多。针对重力流管路系统，降低管材承压等级、减少工程造价，并预防水锤的发生是重点；消减管线运行中的关阀水锤，将借助于缓闭蝶阀和减压措施，防护管道某些部位可能产生水柱中断，以及断流水锤升压，减少爆管事故。

针对咸阳石头河输水工程的管线特点，为了减低工程造价，保证管线安全运行，对本系统在运行过程中可能出现的水锤问题进行预测分析，并采取合理措施对工程进行水锤防护，从而减少经济损失。

三、水管减压优化方案及运行水压状况

由于本输水管道呈U字型，输水管道按常规设计Q=4.24 m3/s时，大部分内压都将超过90m水柱，根据一般工程经验，内压超过80m水柱时，管道接头，阀门连接，管件连接等处易出现故障，且影响管道整体安全。下面对采用减压阀方案进行研究。（b）图为桩号15+860、43+987两处设减压阀时管线压力情况。

鉴于本系统为重力流管路，优化方案采用减压恒压阀消减多余水头，从而降低静水压力的方法，保证管路正常运行，减少管路漏失水量。根据设计专家组审查意见，最终确定为两级减压方案，其输水管纵断面线及水压线图如下。

经过与其他减压方案的结果比较，推荐二级减压方案。二级减压后管道约44km后的压力降到约14m，而且整体管道静压力都有明显降低，这对管道减少故障，降低漏损水量，消减爆管事故提高安全运行可靠性意义重大。

四、结论

当在（桩号15+860m，43+987m） 两处装设减压恒压阀，且将其动作压力整定为管道通过设计流量时的压力值，根据减压阀的工作原理，水锤计算结果表明，减压阀的设定对整个管线的最大水锤压力有明显的降低作用，并且末端阀的关闭时间越长，压力降低效果越好，越接近设计工作压力。当5分钟关阀时

2#减压阀前点的压力比不减压时低了90多米水柱，末端阀前点最大压力比不减压时的压力降低了近120m水柱，可见降压效果明显。通过分析，20分钟匀速关阀时全线压力值满足要求，但是考虑操作难度的问题，建议用180s快关20分钟关闭的两阶段关阀程序。

参考文献：

[1] 陕西省城镇供水利用日本政府贷款项目 咸阳市石头河水库供水工程初步设计报告（附件一：输水工程部分），水利部陕西水利水电勘测设计研究院，2006年9月

[2] 杨玉思，潘惠民，何青.供水系统中大型减压阀的作用分析[J]..中国给水排水，2003，19（7）：82—83