重力流长途输水“减压”与安全问题探析
浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点
浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点作者：黄海来源：《科学与财富》2016年第10期摘要：当前，我国很多大中型城市水资源缺乏比较严重，尤其是北方城市，水资源短缺，无法与我国经济发展以及人们生活用水的实际需要相适应，就需要努力建设长距离的调水工程，使水资源短缺的问题得以缓解。
近年来，我国长距离重力流供水工程的数量逐渐增加，这种工程的管道安全是供水安全的重要以及关键性内容。
本文主要分析长距离重力流输水的种类，明确重力流输水管道的特点，使长距离重力流输水管道系统能够实现安全的运行。
关键词：长距离；重力流输水管道；压力特点长距离重力流输水工程建设在现今社会中基础设施建设中十分必要和重要的组成部分，该工程的建设能够在一定程度上保证水资源的科学有效配置，解决部分地区的水资源短缺问题，使社会经济快速稳定发展，人们生活水平稳步提升。
我国的北方城市是水资源短缺比较严重的地方，社会经济发展以及人民群众的日常用水需要得不到满足，长距离的调水工程建设就显得十分迫切，因此应分析长距离重力流输水管道的压力特点，使输水管道系统的水力瞬变计算以及系统的安全运行提供科学的理论依据，使供水系统的设计更加科学准确，能够促进供水工程的正常、安全运行，为更多人造福。
一、重力流输水的种类从水力学的角度进行分析，给水工程中涉及到的重力流输水可以分为两种。
一种是无压流输水，有明渠和暗涵之分。
另外一种是承压流输水，主要是暗涵。
无压流输水与天然河流在流态上并没有太大的差异，水流顺着地势流向下游，没有压力，地形坡度与水流坡度是一致的。
无压给水渠道的末端通常连接水池、水库等构筑物。
承压重力流输水与天然河水的流动是不同的，与水泵加压疏松的压力也是不一样的。
涵管里面的水在流动时，无压水就会有压力，并且输送水的距离越大，压力也越大。
承压输水管的末端不仅有动水压力，也有静水压。
当水力坡降与地形坡降相同时，动水的压力是零[1]，不输送水时，输水管内部是满水状态时，输水管最末端的静水压是最大的，与地形高差相等。
浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点
浅谈长距离重力流输水管道中的压力特点一、重力流输水的分类根据水力学的重力流输原理，我们将供水系统的重力流输水分成了以下两类。
明渠或者暗涵均可以划分为第一类无压流输水，而另一类是承压流输水一般而言指的也是暗涵。
所谓的无压流输水就是在输送途中不产生水压，类似与自然界的河水流态。
无压流输水在输水过程中流速的缓急完全取决于地形的陡峭程度，渠道的坡度决定了水流的坡度。
无压流输水的供给目的地一般都是开阔的蓄水池、水库等无压力且足够大的储水地。
承压流输水在输水过程中则主要依赖于动水压力和静水压，它的输送原理和水泵加压输水也有差别。
但用承压流输水方式进行供水的时候，水需要流经暗管，进入管道后就形成了压力，压力的大小与输送管道的长短相关。
因为承压流输水管的压力由静水压和动水压力组成，所以在水力坡度与地势一致时，动水压力就不存在，只剩下静水压；当停止输水并保持管道中的水充盈状态，此时管道末端的静水压力最大。
由于承压流输水输送的水压力很大，所以这种形式的供水可以直接提供水到城市供水网或者高处建筑物。
二、重力流输水的特点由于重力流输水有节约能源、操作便捷、成本低、投入少等好处，所以该供水方案成立当前最佳的供水选择。
但是重力流输水也存在自身的局限性，在地势平坦的地区就不能实现重力输水，一定要在有一定地形高度差的地方才能实行。
在重力流输水供水过程中，目标供水地的不同对地势的要求也不一样，例如城市供水管网的用户过多，需要的压力也随着增加，这就需要较为陡峭的地势才能产生足够大的压力，保证城市供水管网的水资源供应。
重力流输水系统要想顺利完成输水工作，必须依赖与地形地貌，只有足够的高度差才能保证水资源的正常输送。
在这里我们将重力流输水和水泵加压输水进行比较，看出它存在一些局限问题：①重力流输水在输水的时候首要的限制因素就是地形，在地势平坦的平原区，重力流输水就不能使用；②水泵加压输水主要是由电产生动力供水，故管道的选取比较自由，但是重力流输水管道路径的选择受到地形的约束；③承压重力流输水管在供水的时候不稳定，因为水管末端的静水压不受人为控制，如果压力过大很容易引起水管破裂，阻碍城市居民的正常水供应；④重力流输水系统中输水的主要动力是地形的高度差，该因素是由地形客观决定的，所以一旦供水的来源和给水的目的地确定下来后，水位压力差和流量就随之固定，基本不能再进行调节，当给水目的地需水有变化的时候，重力流供水系统则不能满足其需求；⑤当需要将重力流输水和水泵加压输水结合使用的时候，压力差是最大的问题，只有两端的压力相等时才能连接在一起，这对供水也产生了局限。
水利水电工程中长距离输水管道减压途径研究
水利水电工程中长距离输水管道减压途径研究摘要：随着经济的发展和人口的增长，水资源的需求越来越大。
在水利水电工程中，长距离输水管道是将水资源从供水地区输送到需要用水的地区的重要设施。
然而，长距离输水管道中的水压问题一直是工程建设中的难点和瓶颈。
为了解决这一问题，研究人员提出了各种减压途径，以确保输水管道的稳定运行。
关键词：水利水电工程；长距离输水管道；减压方法引言管道内的水流速度较快，一旦发生水锤现象，会对管道产生巨大的压力冲击，从而导致管道破裂或者变形等安全隐患。
因此，采取减压措施可以有效地消除水锤压力，降低管道的压力负荷，保护管道的安全运行，提高输水效率，进而提高工程的可操作性和可维护性。
一、水利水电工程长距离输水管道减压的必要性长距离输水管道，由于管道长度、管径等因素的限制，输水管道在输送水的过程中会产生较大的水压力。
如果不对水压力进行减压处理，就会对管道的安全性、使用寿命和水质造成较大的影响。
首先，长距离输水管道的高水压会对管道造成不小的压力，容易导致管道的变形、开裂或者破裂，从而影响管道的使用寿命和安全性。
同时高水压还会对输水的效率造成影响，增加管道的水阻力，使得水的输送速度变慢，从而降低了整个水利水电工程的效率。
为了防止这些问题的出现，需要对长距离输水管道进行减压处理。
二、长距离输水管道减压方法（一）建立减压井减压井是一种专门用于减小水压的结构，它通过改变管道的截面积和水流速度，从而减小水的压力，保证管道的安全性和水质。
在长距离输水管道中，减压井通常设计成立式圆筒形或者井壁呈锥形的结构，它们通常位于管道沿线制高点的下方，或者在管道的中途位置设置。
减压井内部通常设置有减压阀门或者其他减压装置，通过调节阀门的开度，可以控制管道内水的流速和压力，从而达到减压的目的。
减压井的优点在于，可以根据需要对管道的水压进行精确控制，对于管道内部水流速度和水质的影响非常小，同时减压井的结构简单、维护成本低，使用寿命长。
长距离重力输水管道的有关问题探讨
长距离重力输水管道的有关问题探讨发表时间：2019-09-11T16:11:25.093Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：马尚乾[导读] 摘要：随着我国经济水平的快速提高，人们的生活水平得到了很大的提升，而为了能对水资源匮乏问题进行有效的解决，并满足人们日常的用水需求，就需要加强对长距离输水的研究，经过对三种输水方式的对比可以发现，重力输水虽然受到地形的制约，但其在长距离的输水过程中仍是具备着较大的优势。
青海省水利水电勘测设计研究院青海西宁 810000摘要：随着我国经济水平的快速提高，人们的生活水平得到了很大的提升，而为了能对水资源匮乏问题进行有效的解决，并满足人们日常的用水需求，就需要加强对长距离输水的研究，经过对三种输水方式的对比可以发现，重力输水虽然受到地形的制约，但其在长距离的输水过程中仍是具备着较大的优势。
而长距离输水管道作为输水工程的重要组成部分，其发挥着不可或缺的作用，因此，本文对长距离重力输水管道的相关问题进行分析，并对相应的控制措施进行了阐述。
关键词：长距离重力输水；管道；问题；措施水是人类赖以生存的源泉，也是促进人类发展的重要资源，随着近些年来我国各个行业的不断发展，导致人们对水资源的利用也是逐渐频繁。
地球表面的71%都被水覆盖，但可以供人类生存发展使用的淡水却只占有0.26%。
近些年随着人类工业、农业的发展及人口的快速增长，导致世界各地都出现了水资源匮乏的问题，部分地区的水资源甚至都无法维持人们的日常生活，在此背景下，长距离输水工程的应运而生，在很大程度上解决了部分地区的水资源匮乏问题。
我国的地域较为辽阔，因此导致水资源在时间及空间的分布上极不均衡。
且随着社会的不断发展，我国很多地区内的水资源都无法满足当地的正常用水需求。
因此，加强对长距离输水工程的研究，降低长距离重力输水管道有关问题的发生几率，成为了现阶段的重要问题。
1.输水方案的对比1.1重力输水重力输水是通过对地势高差的利用进行输水的一项方式，重力输水主要分为两种类型：一，无压流输水，即在输水过程中不会产生水压；二，承压流输水，即在水资源的输送途中利用水压进行输水。
长距离输水管道中减压措施的探讨
长距离输水管道中减压措施的探讨十三五期间，为缓解城市用水，兴建了许多长距离的调水工程，用来缓解水的供需矛盾。
在管道运水过程中，采取了将管线适当分段设减压消能设施和适当延长闸、阀关闭时间，进行管道减压以保证管道安全。
本文主要分析长距离输水管道中减压措施。
标签：长距离；输水管道；减压措施前言进入十三五后，社会经济水平发展迅速，人们的生活水平极大提高，对水的需要量也在不断的加大，而我国水资源较缺乏，经常需要进行长距离调水。
管道输水方式，具有一些优点，可以根据地形条件进行铺设，不但节约能源、而且水质不易被污染、漏损小、线路布置灵活、造价较低。
但是这种输水方式需要考虑管道的安全运行，因为在输水过程中，由于利用天然地形落差靠重力流输水，当运行中的管道在突然关闭闸、阀时，会产生水锤现象，当水锤压力超过管道的允许承受的压力时，管道就会破坏，需要采取有效措施以降低管道工作压力。
1.长距离输水管减压措施当有压管道中的水流速度因为外界的某种原因而发生剧烈的变化时，液体内部压强将因此而产生迅速交替现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管路元件上就像锤击一样，故称为水锤。
城市供水保证率要求高，供水安全问题被社会广泛关注，做好水锤防护是保障长距离压力管道工程安全的关键。
1.1工程预防措施—管道分段管道分段即是把一条长管道分割为若干段不连续的管道，在每一个管道的末尾部分设置闸阀和消能设施，这样就能够起到较好的分压作用，大大减小了水锤的压力，从而减少管道的工作压力，而且减压设施也能够消除因为管道设计存在的问题而产生的剩余水头。
在长距离输水压力管道中，设置调压室、减压池缩短压力管道是常用的减小水锤压力的措施。
重力流压力管道输水工程利用天然地形落差自流输水，正常运行时测压管水头小于静水头；当管路上的闸、阀关闭后，管中最大静水头即为地形最大落差，落差越大，管道承受的压力越高，当闸、阀非正常关闭时，容易产生较大的水击压力，造成爆管事故。
长距离重力流输水管道设计问题分析
长距离重力流输水管道设计问题分析摘要：随着近年来我国城市化进程的不断加快，长距离重力流输水管道已经成为城市供水的重要组成部分之一。
随着长距离输水工程数量的增加，输水管道的设计、施工与使用也越来越受重视。
本文主要围绕长距离重力流输水管道的相关设计问题进行了讨论，期望能够推动我国长距离输水工程设计水平的提升，为广大设计人员提供参考与借鉴。
关键词：长距离；重力流；输水管道；设计；问题在长距离输水工程水量不断增加的今天，重力流输水工程已经成为其中重要的组成部分之一。
重力流输水管道有着节能、节点、成本低、运维简便等诸多优势。
重力流输水管道在应用的过程中对于高程有着一定的要求，要求地形高差必须能够满足相应的水头损失需要，并配置自由水头于管道末端，且地形坡降＞输水水力坡降。
长距离重力流输水管道在设计的过程中还存在着诸多问题需要重视，例如输水道路路线的设计、管道管材与管径的选择、水锤的防护等。
基于此，本文围绕长距离重力流输水管道的相关设计问题进行了讨论，具体内容如下。
1、工程概述甲工程管线总长30000m。
工程的末端土壤具有腐蚀性，施工难度相对较大。
工程的首端地势平坦，便于施工。
该工程的设计流量为3.00m3/s，上下浮动0.20m3/s。
该工程为重力流输水管道，高程差为162m。
甲工程在设计时，存在着落差集中于末端、管道出口处富余水头大的问题。
为了解决上述问题，设计人员在设计时选择了分段分压的方式进行处理。
该工程在建设时，分别选用了用DN1400球墨铸铁管道以及DN1600预应力钢筋混凝土管。
2、长距离重力流输水管道的布线原则管线的布置与走向将直接决定整个工程的投资金额与施工难度。
因此，在布置管线时，要提前做好管道沿线的调查工作，重点对地质、地貌、河流、公路、地下管道（输气管道、输油管道）进行调查。
拟定多种方案，通过比选选择可行性与经济性最好的方案。
在长距离重力流输水管道布线时，应该遵循以下原则：（1）布线时要尽可能避开大起伏、急转弯现象，选择直线缩短管线的长度，使供水系统的布局尽可能合理。
长距离重力输水设计施工中常见的几个问题及解决方法
长距离重力输水设计施工中常见的几个问题及解决方法摘要: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）。
长距离有压重力流输水在供水工程中的设计及应用
长距离有压重力流输水在供水工程中的设计及应用摘要：对于一些水资源稀缺的地区，为了满足基本的生活用水和工业用水，必须要依靠相关的管道进行输水。
为了保证长距离输水的安全性，供水工程一般会利用有压重力流进行输水，本文就此进行探讨。
关键词：长距离有压重力流输水供水工程设计应用我国水资源分配不均的现状，阻碍了一些地区经济的发展，为了促进这些地区的发展，需要往这些地区进行输水。
由于长距离有压重力流输水工程，在输水的过程中，具有水分蒸发少、环保等优点，被广泛应用在了供水工程中。
但是，为了保证输水的安全性，必须要对其进行合理的设计，计算输水的水力，合理的布置管道，才可以保证供水工程的长远发展。
本文以青海海东地区的输水工程为例，进行探讨。
一、工程概况循化撒拉族自治县位于青海省东部，地处青藏高原边缘地带，祁连山支脉拉鸡山东端，四面环山，山谷相间，黄河流经县境，川道平衍，森林茂密，农田肥沃，牧草丰美。
小积石山支脉——达里加山位于境内东部，周毛卡山位于南部，郭毛喀山位于西南部。
由于黄河流贯全境，四周又多是高山，大西北干燥的季节风相对来说不易侵入，黄河上空蒸腾的水分增加了空气中的湿度。
形成了高原大陆性气候，其特点是：气候温和、夏无酷署、冬不甚寒、日照时间长、太阳辐射强、昼夜温差悬殊。
降雨量少，蒸发量大，春季十年九旱，多东南风，夏季雷暴雨，冰雹频繁，从黄河沿岸到南部山区，海拔逐渐升高；随之光、热、水垂直变化也很明显。
全年降雨量264.9毫米，南北差异很大，分布不匀，主要降水量集中在6-8月，占全年总降水量的63.5%。
循化县白庄镇至清水乡人畜饮水工程设计规模4902.18m3/d，输水干管管道全长50.15km，全线采用有压重力流输水。
管道多建设于山脚，项目区位于青藏高原东部与陇东黄土高原的交汇地带。
在内外地质营力的长期作用下，形成了河谷、丘陵、山脉相间的地貌景观，按地貌的成因类型和形态特征，可将区域内的地貌划分为构造剥蚀中山、构造侵蚀低中山—丘陵、山前洪积平原及河谷冲洪积带状平原几种基本类型。
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重力流长途输水“减压”与安全问题探析
首先，重力流长途输水系统在输水过程中会出现水压损失的问题。
这种水压损失主要是由
于管道的摩擦阻力和管路的高程差异导致的。
为了解决这一问题，可以考虑采用不同的管
道材料、减小管道摩擦阻力、增加管道的直径等方法来减小水压损失，提高输水效率和节
约输水成本。
其次，重力流长途输水系统在运行过程中存在一定的安全隐患。
输水系统可能会受到地震、山体滑坡、地质灾害等自然灾害的影响，导致管道破裂或输水中断，造成水资源浪费和环
境污染。
为了避免这一问题，可以采用地质勘测和地质灾害评估，选择安全可靠的输水路线，加强管道的抗震和抗滑稳性，提高系统的安全性和可靠性。
最后，在重力流长途输水系统中，需要充分考虑减压和安全问题，采取有效的措施和技术
手段来解决。
例如，可以采用水压调节设备、泄压阀、防震设施等技术手段来减小管道水
压和防止输水系统发生安全事故。
同时，加强输水系统的监测和维护，定期进行安全检查
和隐患排查，及时发现和解决问题，确保长途输水系统的安全运行和可靠供水。
综上所述，减压和安全问题是重力流长途输水系统需重点关注和解决的问题，需要采取合
理的技术手段和安全措施，提高系统的输水效率和安全性，为实现水资源调配和保障用水
安全做出贡献。
重力流长途输水系统是一种重要的水资源调配方式，对于解决地区间水资
源分布不均、缺水问题具有重要意义。
然而，随着输水距离的增加，系统的水压损失和安
全问题也日益凸显，需要通过减压技术和安全措施来解决。
本文将从减压和安全两个方面
探讨重力流长途输水系统的挑战和解决方案。
首先来看减压问题。
在长途输水系统中，水压损失是一项重要的技术难题。
长距离输水会
导致管道内水流的摩擦阻力增大，从而使得水压下降。
为了克服这一问题，可以采取多种
手段来减小水压损失。
首先，可以选择高光滑度的管道材料，如玻璃钢、聚乙烯等，减小
管道内的摩擦阻力。
其次，可以通过增大管道的直径，减少水流速度，降低摩擦阻力，从
而减小水压损失。
此外，还可使用水泵来提高输水系统的水压，补偿管道中的压力损失。
另外，对于特殊情况，如需要跨越山脉等复杂地形，可以考虑采用隧道或者提升段来有效
减小管道高程差，进而减小水压损失。
通过以上减压技术手段的应用，可以有效降低长途
输水系统输水过程中的水压损失，提高输水效率。
其次，关于长途输水系统的安全问题。
长途输水系统的安全隐患主要来源于自然灾害和管
道本身的设计、施工和维护问题。
在地质灾害频发的地区，输水系统的线路布置需要严格
遵守地质勘测评估结果，尽量避开地质灾害易发区，或者通过改变线路、增加支撑和加固
措施来保证系统的稳定性。
另外，针对地震等自然灾害，工程设计人员也应充分考虑地震
安全性，采取合理的抗震设计，以确保输水系统在地质灾害发生时不致受到破坏。
此外，
长途输水系统中的输水管道应定期进行检查、维护和保护。
特别是在易发生地质灾害的地区，需要进行更为严格的管道维护保养工作，及时处理管道漏损、破裂等问题，以减少水
资源的浪费和环境污染。
在长途输水系统的安全保障方面，可选择加装防震设施，以减少地震对管道的影响。
采用
泄压阀、变径段和水锤消除装置等技术手段，对管道进行有效的减压处理和控制。
此外，
建立完善的监测与预警系统，及时发现管道漏损、破裂等问题，确保输水系统的安全运行。
各部位人员的安全意识也需要不断加强，进行安全培训和教育，提高对于管道事故处理的
应急能力，保障输水系统的正常运行和供水安全。
综上所述，重力流长途输水系统的减压和安全问题是需要重点关注和解决的。
通过采取合
理的技术措施和安全管理措施，可以有效减小水压损失，提高系统的输水效率，以及确保
输水系统的安全运行。
同时，对于系统在设计、建设和运行中的各方面问题，需要不断吸
取经验教训，及时调整和改进，从而为重力流长途输水系统的可持续发展提供保障。