上海青草沙严桥支线长距离大口径输水管道水锤防护.pdf

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1、第2期（总第172期）No.2(SerialNo.172)2014年4月CHINAMUNICIPALENGINEERINGApr.2014DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.02.011上海青草沙严桥支线长距离大口径输水管道水锤防护122许挺，周智科，戎尧国（1.上海城投原水有限公司原水管渠管理分公司，上海201901；2.上海市政建设有限公司，上海200439）摘要：上海青草沙原水工程严桥支线是输水系统中的1条主要支线。介绍严桥支线管道设计参数、水锤产生的原因和水锤压力计算及水锤防护措施。通过对水锤发生机制的分析，提出几种水锤防护

2、的改进设想，可供今后的大型输水工程参考。关键词：上海青草沙严桥支线；长距离大口径输水管道；水锤防护；水轮发电机组中图分类号：TU990.3文献标志码：A文章编号：1004-4655(2014)02-0032-0331工程概况规模为440万m/d，中途不设泵站。全程管道采上海长江青草沙引水工程规模宏大，有青草用2根Q235B镇静钢，钢管内径为3600mm，外沙水库、长江越江隧道、五号沟泵站、严桥支线径为3668mm，钢管壁厚为34mm。管内采用水等9个子工程组成。青草沙水库的水靠重力流，泥砂浆衬里，管外采用环氧作防腐层，涂层的厚通过2根DN5840越江隧道流至浦东五

3、号沟泵站，度≥400μm。管道埋设中心距为7.2m，管道平五号沟泵站向3个区域输送原水，输水总规模达均埋深为-9m(最浅为-7.5m，最深为-18.5m)。3708万m/d。青草沙长江引水工程示意见图1。管道穿越轨道交通L2与L7、磁悬浮列车、合流污水管渠及众多大小河道。管顶覆土厚度视现场而定，一般为1.5~2.0倍管径。工程全部采用地下顶管工艺，每根推进管段为8m。正常供水时2条管道独立运行，各输送3220万m/d。管道设计工作压力为0.80MPa，实际工作压力为0.65MPa，试验压力为1.30MPa。为满足事故时70%的水量，在管道沿线设置连通管2处，供管道

4、事故时或检修时切换用。一处距五号沟泵站约9.0km，另一处距五号沟泵站约18.0km。连通阀门均设在工作井内。管道设计流速为2.08m/s；最低流速出现在事故工况双管段，流速为1.84m/s,大于不淤流速；最大流速出现在事故工况单管段，流速为3.75m/s。2水锤发生原因及水锤压力计算2.1水锤发生原因水泵正常运行中，一般是先关闭阀门后停泵，图1青草沙长江引水工程示意图但当突然停电时，水泵出口流速骤然下降，此时水五号沟泵站至现有严桥泵站全长27km，输水流中断，前段水流在惯性作用下，继续向前流去，水流后端便形成1个充满逸出气体的空间，水流分收稿日期：2013-10

5、-10离，甚至形成严重负压。当流向高处或者前方的水第一作者简介：许挺（1968—），男，工程师，本科，主要从事原水泵站及管道的运行管理工作。流，将动能转为位能后，水流快速回流，迫使分离32许挺，周智科，戎尧国：上海青草沙严桥支线长距离大口径输水管道水锤防护2014年第2期的水流弥合，使管内压力猛升，继而又下降，反复停水泵时，出水阀门需缓慢启闭。冲击，管内水压起伏剧烈变化。在摩擦阻力作用下2.3水锤压力计算压力逐渐变小，最后趋于静水压力状态。这就是形按设计流速v0=2.08m/s进行满负荷运行，成直接水锤的原因。水压变化曲线见图2（图中PN当水泵失电停运时，流速v=

6、0，水锤传播速度为水泵出口压力）。α=1000m/s，则水击压力升高△H=212.2m。P由此可见，当水泵失电停运时，管道内产生很高的水锤，若不采取相关保护措施，将给管道安全构成严重威胁。PN3严桥支线水锤防护措施为防止断电或其他原因造成的水泵在开阀状态0t下开、停车引发的水锤，在管道沿路采取多种水锤图2事故停泵时的水锤现象防护措施，具体防护设置图见图3。在自来水管网中，任何时间都有用户在用水，加之管道是环形结构，起到水锤防护作用。可是严桥支线无分支管道，不仅长度长而且口径大。就单3管而言，管内充水A=27.5万m，相当于1个中型自来水厂日出水量。因此水泵的启动和

7、事故停泵以及管道阀门的操作，都会导致整个管道中水力参数发生剧烈变化而产生水锤。严重时则导致爆管事故，破坏整个输水系统的正常运行。2.2水锤参数计算[1]1）水锤传播速度计算见式（1）。1/2α=1435/(1+KDy/ET)（1）式中：α为水锤波速，m/s；K为水的弹性模量，2kg/cm；Dy为管道内径，mm；E为管壁材料的弹2性模量，kg/cm；T为管壁厚度，mm。管壁材料的弹性模量表见表1。本工程中钢管62管壁弹性模量E为2.1×10kg/cm，管道内径Dy为3600mm，管壁厚度T为34mm，水的弹性模42量K=2.1×10kg/cm，代入式（1）可得水锤传

8、播速度α=