长距离重力输水设计施工中常见的几个问题及解决方法
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摘要:本文通过对长距离输水重力导水工程设计、施工、维护实践工作中常见的几个问题的描述，详细剖析了产生这些问题的原因，通过实践检验，给出了解决这些问题方法的结论。
关键词：长距离输水；配水池；减压水池；遥控浮球阀；溢流管；排气阀
中图分类号: TU74 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
长距离输水
1.1长距离输水的作用
伴随西部大开发，新疆开发的脚步越来越快，陆续发现的大煤气田数不胜数，然而新疆是干旱地区，各种工程的建设离不开水，煤气田大多远离水源地，仅靠汽车拉水不能解决问题，只有建设长距离输水管线才能从根本上解决生产生活用水问题。
1.2长距离输水的分类及一般流程
长距离输水一般可以分为：(1)全程重力导水，流程：取水首部—处理厂—分配水池—中间减压水池—输水管—用户。(2) 部分重力导水，部分压力扬水，流程：取水首部—处理厂—扬水泵站—配水池—中间减压水池—输水管—用户。(3)全程压力扬水， 流程为取水首部—处理厂—扬水泵站—输水管—用户，本文仅讨论全程重力导水设计、施工、使用中常出现的问题及解决方法。
2．长距离重力输水设计、施工、使用中常出现的问题分析
2.1配水池进水控制方式的问题
配水池在长距离重力输水中可作为工程的起点，配水池位置一般荒凉，附近无电源无法采用电动水位控制阀，设计中习惯上采用远距离单浮球控制阀，该控制属于即时控制系统，灵敏度高，水位晃动都会造成浮球下降，信号管泄流，信号管压力下降，控制阀阀芯上移，主管进水，水池水位上升，浮球上升信号管泄流停止，压力上升， 控制阀阀芯闭合，此过程只在1~2秒内完成，造成控制阀阀芯仅开启5~20mm，就立刻落阀，长期短程动作，极易将水中颗粒物卡在阀芯下(图一)，造成阀芯无法闭合，高压水流冲击下，将密封圈从密封板凹槽中冲出，损坏密封面(图二)，引起水池溢流，淹毁农田道路，造成更大的损失。
2.2减压水池出水管及溢水管的问题
减压水池在长距离重力输水工程中起到重要的作用，既能消除系统的静压也能消除系统的动压，低廉的造价是大多业主和工程师的最佳选择，在设计中减压水池一般采用《05S804矩形钢筋混凝土蓄水池》图集中200m3矩形水池，图集中的出口管弯进集水坑内设计，是按照水泵从吸水坑吸水，必要时可以排空全池积水而考虑， 长距离重力输水在减压水池后的管线坡度是下坡，这样在初始通水或间断通水时，水池出口到第一个排气阀之间管道内的空气就无法排除，当管道充满时，水压将空气反压回水池，从出水管口排出，造成水池反气,产生巨大的水波,破坏水池，施工完的管道只能在弯管上部割开一个直径200mm的圆孔做排气孔（图四）。减压水池附近一般难找到低洼空地，设计时往往取消溢水管和放空管的设计，一旦水池溢水将冲走水池顶板上的覆土，冲毁围墙，造成很大的破坏(图三)。
2.3非金属管道阀门的设置的问题
长距离重力输水工程穿越距离长，经历地质条件复杂，地势起伏不定，管道工作压差大，为了节约投资和综合建设费用，业主往往优先考虑非金属管材的使用，例如PSP管、钢丝骨架管、玻璃钢夹砂管等，设计时在各分段阀门、连通阀门处采用直接连接在非金属管道上，PSP管、钢丝骨架管采用热容量接，阀门安装方式为对夹蝶阀，玻璃钢夹砂管采用承插连接，由于非金属管的硬度和刚度较低，工艺的局限性造成承口制造时为锥形口，与铸铁管的承台式承口有很大差别，关闭阀门的盲板力加上水锤压力往往几十吨，将承插口的拉开，造成漏水事故（图五）。
3．针对上述长距离重力输水工程设计、施工、设计使用中常出现的问题讨论解决的方法。
3.1配水池进水控制方式的改进
因单浮球控制即时性，造成主管控制阀芯开启距离小易堵塞，酿成事故，设计时如果附近有电源，可采用双液位计自动控制电动阀来满足进水需要。没有电源的可以采用双杠杆浮球阀控制，尽量增加高低水位间的行程，加大启闭阀门的间隔，达到阀板最大行程，从而避免杂物堵塞阀门，减少清掏次数，延长阀门使用寿命。浮球建议选择内发泡不锈钢浮球，内发泡为闭孔结构，避免浮球锈透进水而导致的误操作。
3.2减压水池出水管及溢水管设置的改进
长距离重力输水工程系统中的减压水池位于上一段管道压力最大点，下一段管道压力最小点，出水管设计时必须考虑与水泵的吸水不同，严禁采用下弯管出水，在设计时应设计成直接从集水坑出水的方式，如果水质较差，避免堵塞下游浮球控制阀，可在集水坑上加装格栅拦除杂质，定期清理。出水管的坡度应根据整个系统的坡度确定，平坡敷设会造成局部水压线高于系统水压线，成为限制流量的节点。水池水位的确定应根据水压线的情况设置，一般在3m左右。
长距离重力输水工程水量一般一天达到2-3万方，水质差，浮球阀故障不断，常造成水池溢水，设计中往往因为就近没有排水点而取消溢水管的设计，或有些溢水管径设计太小，起不到溢流作用。水池进水管压力一般在0.6MPa，而溢流管为静压力排水，所以溢水管必须大于进水管2号以上，否则进水来不及排出已造成水池溢流了，冲毁围墙和冲走覆土。
3.3非金属管道阀门设置的改进
长距离重力输水工程中采用非金属管材造价约占整个工程的40%。采用金属管材造价约占整个工程的60%。所以大多数长导水采用非金属管材作为其主要部分，只在减压水池前后、接管点采用金属管道。非金属管道中的阀门、盲板处因盲板力远大于承插口或非金属管材的承受能力，极易拉开造成跑水事故，维修时非常困难。设计时可以在阀门前后、盲板前采用金属管道焊接连接，并设计位于原状土内的固定拖拉墩，依靠土壤的摩擦力和原状土的抵抗力限制管道的位移，从而抵抗住阀门或盲板的位移。
4．结束语
实际长距离重力输水工程中出现的上述几个问题，在设计、施工、使用方的共同努力下，经过一段时间改造消缺后，整个给水系统目前运行良好，无故障时间已超过2年，得到业主的好评。通过实践的检验为长距离重力输水设计工作提出了宝贵的建议，避免在今后的设计工作中出现类似的问题。
参考文献：
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〔2〕给水排水管道工程施工验收规范 GB50268-2008 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量检验检疫总局联合北京中国建筑工业出版社 2008
〔3〕吴高峰 给排水安全节能、节水－应用技术及实施方案 机械工业出版社，2010