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
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