庐山莲花台水库供水工程的输水管道设计

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1、庐山莲花台水库供水工程的输水管道设计摘要：结合庐山莲花台水库输水工程，介绍了长距离输水管道系统在正常供水工况时驼峰管段出现负压问题的处理对策和该工程采用增设调节池方案的有关设计要点。关键词：输水工程驼峰管段负压调节池　　1工程概况　　庐山位于江西省北部，长江、鄱阳湖之畔，是国家重点风景名胜区，其主要水源是地处特级保护区内的芦林湖。由于庐山旅游业的快速发展，生活用水量急剧增加，用水需求已超过了芦林湖的正常供水能力。据测算，至XX年，芦林湖的平均年缺水量将达到97×10m。为保护芦林湖的水质和湖面景观，并满足供水要求，特兴建了莲花台水库供水

2、工程，主要包括一座取水水库、一座取水泵站和一条DN400、长约的输水管道。工程设计供水能力为×10m3/d，流量为/s，将莲花台水库的蓄水输送到芦林湖，以增加芦林湖的蓄水量，提高芦林湖的供水能力。　　工程采用2台水泵并联供水(另有1台备用)，水泵设计扬程为12kPa()，流量为28m3/h，安装高程为。取水水库的正常蓄水位为91m，死水位为88m。输水管道进口(即水泵出口)的桩号：-，管中心高程：，输水管道出口的桩号：，管中心高程：，按自由出流设计。整个输水管道系统的总水头损失系数∑R＝1(这里R＝Δh/Q2，Δh、Q分别是对应的水头损

3、失和过流量)，其中管道出口附近约600m管段(含驼峰管段)内的主要节点参数如表1所示。表1输水管道出口附近管段主要节点的有关参数节点桩号(m)节点管中心高程(m)管段长度(m)原输水管道布置情况增设调节池后情况工况1工况2工况1工况2压力水头(kPa)内水压力(kPa)压力水头(kPa)内水压力(kPa)压力水头(kPa)内水压力(kPa)压力水头(kPa)内水压力(kPa)----------000000注①表中节点为对应管段的首端节点，出口节点无管段与之相对应。②内水压力为0是无压流情况，节点内水压力＝节点压力水头-节点管中心高程。

4、　　2驼峰管段的负压问题及其处理对策　　负压问题　　根据水泵性能曲线和整个输水管道系统的阻力特性可求得在各种正常供水工况下的有关参数。其中工况1(水库正常蓄水位，2台泵并联稳定运行)，水泵工作扬程：()，总供水流量为2×=m3/h，相应的整个输水管道系统的总水头损失为()；工况2(水库死水位，1台泵稳定运行)，水泵工作扬程：1()，总供水流量为3/h，相应的整个输水管道系统的总水头损失为()。　　由表1可见，在输水管道出口附近桩号为～的管段上将出现内水压力为-～-的虹吸现象，无论是1台泵还是2台泵的稳定运行工况下，该负压段均将出现。对于

5、高扬程、长管线供水工程，在正常供水工况下，输水管道沿线不应出现过长的负压管段，否则在突然停泵的工况下可能造成管道外压失稳的破坏事故。　　处理对策　　对于长管线供水工程，其输水管道沿线存在一个或多个驼峰管段都是很常见的，但如在正常供水工况下，驼峰管段内出现较大的负压现象，则必须采用适当的工程措施予以处理，否则将可能危及输水管道的安全运行。应该指出，对于正常供水工况出现的负压问题，常规的在驼峰管段设置进排气阀的处理方案是不适用的，因为进排气阀在该系统中可能始终处于间歇性补气运行状态，从而导致整个系统无法实现稳定运行。下面简要介绍几种工程设计

6、中常用的处理对策，并讨论其对于本工程的适用性。　　①将驼峰管段在结构上作补强处理，或者将驼峰管段深埋入地下以降低其位置高程而消除负压，这是两种最易于想到也是最易于被接受的处理方案。但对于驼峰管段较长及负压值较大的情况，这两种方案往往都是不经济的，甚至是不可实现的。　　②在输水管道出口增设蓄水池，使管出口为淹没出流，从而抬高输水管道沿线的内水压力。这样，蓄水池内管出口的淹没深度对于本工程应取m以上，即将蓄水池的设计水位取为m以上。这一方案适用于输水管道沿线有多个驼峰，而最高驼峰在前部，其他多个驼峰在后部(即离出口较近)，并均出现负压现象的

7、情况。这一方案对于本工程虽然是可行的，但显然是不经济的。　　③在输水管道出口增设锥形阀，通过调节其开度增加水头损失，使输水管道的内水压力抬高。这一方案适用于供水流量变化幅度较大的情况，但需增加设备投资，运行维护费用较高，而且对锥形阀的可靠性要求较高，因此本工程也不宜采用。　　④将输水管道上出现负压位置后的管道内径缩小，以增加其水头损失，增大负压位置处的内水压力。这一方案应是经济合理的方案，但一般仅适用于出现负压的位置距离管道出口较远的情况，对于本工程显然不合适。　　⑤在出现负压的最高驼峰管段上增设一无压调节池，从而使有压输水管道的出口移

8、至最高驼峰管段处，而调节池后的管道按无压自流设计。该方案主要适用于整个输水管道系统的最高驼峰管段出现在管道出口附近，且仅在最高驼峰管段内出现负压，而其后管道不再出现明显驼峰的情况。该方案正是本工程设计选用的