浅谈山区长距离供水设计

摘要：随着我国社会经济的快速发展，城市化进程也在不断地加快中。与此同时，城市化规划建设和工业用水量需求也在不断的增大，而唯有长距离的供水工程可以缓解这一问题。本文就主要对山区长距离供水设计的选线原则进行了分析，在此基础上提出了山区长距离供水方案的选择及管道设备的设计与选用，以促进山区长距离供水工程的发展。

关键词：山区 长距离供水 原则 方案 设备

山区长距离输水，由于其地形复杂多变，加之管线较长，因此在施工时存在一定特殊的技术难题。这就需要技术人员要针对当地的实际情况以及工程建设的具体情况，对管道的线路、供水方法以及管道设备进行合理妥善的处理。

一、选线原则

对于山区地区输水管线的设计，必须要在保证供水安全可靠的基础上，最大限度降低工程造价，以此便于施工、节约能源和后期的维护。尤其是对地形相对复杂的山区的长距离输水工程来说，输水管线路的合理选择具有十分重要的经济意义。其选线原则如下：

第一，输水管线的选择要尽量的短，并要充分利用地形的高低起伏，运用重力流来完成输水工作。此外，还可以通过技术经济比较使所定的管线达到最经济合理。

第二，输水管线的设计要尽可能地躲避山区的各种障碍物，例如，峡谷、公路、河流、铁路等，在设计时还需重复呢考虑到沿线的地质条件是否稳定。

第三，为了有效防止土壤对金属管道的腐蚀，在设计输水管线时就应当避免通过土壤腐蚀性大、导电率相对较高的地段；如若管线会通过采矿区时，还需要避免杂散电流的影响。

第四，由于山区土石方量较多，故而在设计管道线时，应当尽量依照已建成的公路一则进行铺设，以最大限度减少施工时的土石方量。

第五，考虑到山区地区多岩石的地貌特征，在施工爆破岩石时会造成岩石的飞溅。因此在设计输水管线时要尽量远离附近的高压输电线路、铁路或居住区。

第六，在管线的设计选择中，应当尽量不占或少占良田。

二、山区长距离供水方案的选择

按照供水方式的不同可以将长距离供水分为压力流供水与重力流供水两种。而在实际的供水中，按照管内水流的特点，又可以将重力流分成无压自流式与承压满管流两种。通常来讲，在地形复杂的山区可以分段采取以上两种方式进行，供水设计。

（一）重力流输水系统

所谓的重力流输水系统指的是，水源地的地势高于用水点的地势，而这种两处地形上的相对高差，就足以克服掉输水管线的水头损失。这样不仅保证了用户的用水需求，还在一定程度上保证水压合理。而在具体的施工设计中，就可以根据地形、地质等自然条件，完全会实现全部用重力流输水的方式。针对不能自流的地段，就可以采取承压流送水的方式， 这样根据实际情况选取公司方式的设计，使得投资和运转管理费用更省，是较为理想的供水方式。

（二）压力流输水系统

针对水源地地势较低的地点来说，在选择输水系统时应当根据水源地的地形高差、输水管线的长度、输水设备的动力情况以及输水管管材的承压能力等实际情况，在管线的沿线两边的设置一定数量的中途加压泵站，采用压力流输水系统将水输送到用水点。此外，在安全、便于施工、利于后期维护、节约的设计原则下，应当尽量减少沿途加压泵站的级数。

当前，我国输水管线的加压泵站间的内部系统大都采用的是吸水池中断压力后，再用水泵提升的形式。而通常来讲吸水池容积的大小选择则需要考虑到前后不同两级加压泵站在运转中的流量调节因素。采用这种吸水池的方式进行输水，能够保证整条输水管线的运转可靠，在管理上也较为方便，但是存在的一点缺点就是不能充分利用到水池输水管末端的余压，致使其能量被浪费掉。在山区长距离供水设计中，若是不采用各个加压泵站的吸水池，也可以采用直接将相邻两级的加压泵的进出水管连接在一起的方式，而采用这种方式只需要控制好各级泵站的启动时间，也能实现供水线路的可靠性。

对于山区地区而言，由于地质条件复杂，交通不便，因此其供电、供热以及生活用品的供给都十分困难。甚至有的山区在夏季会遭到洪水的威胁，而在冬季又要大雪封山，复杂的地质条件和恶劣的自然天气给加压泵的正常运行和后期维护管理带来极大的困难。面的这种情况，在供水管道的设计时，就要尽量不设置或少设置加压泵站，而采用高压的输水系统。

三、管道设备的设计与选用

（一）高压自动复位水锤消除器的设计与选用

针对当前我国自行生产的水锤消除器来看，由于其工作性能的限制，造成其只适合用于工作压力在25公斤/厘米2以下的管道中。而对于高压供水系统，尤其是在山区长距离的供水中，由于地质条件造成的管道起始与终点地形上的较大高差，容易造成水头损失多，而在水锤突然发生时，其所产生的水锤波的最低压力，仍然会保持着较高的正压值。然而，现行的重锤式水锤消除装置，只能在压力较小或负压力的情况下才能启动，因此并不适宜在这里使用。

所谓的高压自动复位水锤消除器主要是指当供水系统突发停电状况时，在管内高压水锤正压波值返回前的那一瞬间，高压自动复位水锤消除器便利用在逆止阀前后出现的压力差，破坏了消除器长期保持闭合状态的平衡条件，并在压力差的作用下推动阀体内的活塞上移，在第一时间接通泄水管，以达到泄水降压，实现水锤防护的目的。同时考虑到山区长距离供水中，对管线维护管理的不便，在这个系统上海可以安装自动调节复位器。自动调节复位器的安装，在管内压力逐渐回升，活塞面上的压力差达到一定值时，便将活塞向下推移，并关闭泄水管，从而使得消除器又恢复到原来常闭的平衡状态。

（二）高压排进气阀的设计与选用

在山区的长距离供水中，常常因沿线复杂的地形，造成管线坡度起伏的不断变化。经过大量的时间证明，合理设计与选用排气阀，能够最大程度上的保护供水管线的正常输水。当前，我国现有的排气阀装置，在阀体充满有压水并在浮体封闭排气管时，假如作用在浮体排气孔轴向由气压造成的垂直压力差，超过了浮体本身的自重，那么其无法使浮体跟随水面一同下降，进而造成积气无法及时排除。为了解决这一问题，当前国外发达国家采用的结构较为复杂的杠杆传动装置，这种装置主要借助于较大的力矩比，进而使得其传动的动作更为灵活和可靠。虽然这种传动装置更加的轻便，但是其只能在压力较低的工作环境下工作。针对于此，下面介绍一种专为山区长距离供水设计的高压自动排气装置。其主要功能如下：

首先，其阀内的浮体自重应当小于浮体本身浮力，进而保证管线正常运行时，排进气阀是处于常闭状态的；其次，在设计排气孔时，主要根据阀体内充满积气后，当水面出现下降时，浮体需要凭借自身的重量克服这时所受到的垂直向下的压力，而避免发生向下移的情况，同时还需保证具有一定的排进气强度；最后，根据山区长距离的高压管线设计管段的压力，能够自动调整排进气阀的自重。

结束语：

通过上文的分析可以看出，在山区长距离供水管线的设计中，管道投资的比重占到了输水工程的绝大部分。故而，在进行管线的铺设前，必须要认识到供水设计的重要性，并在全面了解工程规模，当地地形条件的基础上，加强对工程的勘察，并根据具体的地形情况和供水需求，选择合理的供水方案以及管道设备，以此增强输水管道工程的可靠性和稳定性。

参考文献：

[2]沈炜彬. 长距离引水工程主要影响因素初探[D].浙江大学，2014.