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高密市遇旱灾涂塑钢管给水案例

高密市自 年以来, 遭遇了百年不遇的旱灾,境内仅有的 座中型水库王吴水库和马旺水库先后干涸,城区供水主要靠 世纪 年代建成的引峡济高工程通过明渠从峡山水库输水至城北水库来解决。 随着旱情的不断加重,鉴于可用水量不断减少,明渠输水对水量和水质的保证率已不能满足供水需求,高密市计划对峡山水库向城北水库供水工程进行改建,将明渠输水改为管道输水,以减少明渠输水沿途对水量的消耗和对水质的污染。

1、工程主要设计方案

工程管线起点为峡山水库四屯放水洞出口节制闸,终点为城北水库,全长约 ,设计输水流量 ,最低引水位 ( 峡山水库死水位),管线起点中心高程 ,管线终点中心高程 ,管道终点最高水位 ( 城北水库兴利水位)为 ,管道终点最低水位 ( 城北水库死库容水位)为 。 选用的涂塑复合钢管。

2、管材选择及性能分析

管道设计采用重力输水形式,为有压输水管道,因管道线路较长,为在提高管道使用寿命和确保管道运行安全可靠前提下尽量减少工程投资,对目前国内生产的多种输水管材进行了调研和经济技术比较,比较情况详见表 。经综合比较,鉴于工程输水管线长,压力较低,综合地形、管道开挖深度和地质状况,同时,考虑施工进度、工程造价等因素,阶振型的主振方向为平行水流方向,最大振动位移为 ;第 阶振型既有顺河向又有竖直向,最大振动位移为 。由此可见,随着振动阶数的上升,橡胶坝坝体的最大位移不断减小,但在复合振动作用下发生大位移的点不断增多,破坏更加剧烈。

进一步探讨坝高对自振周期和基频的影响,设定内压比恒定为 ,分别设置坝高为、并对 种不同坝高条件下的橡胶坝坝体自振频率及圆频率进行分析,可知,在流固耦合条件下,橡胶坝坝体自振频率、圆频率随着坝高的提升而下降, 二者与坝高之间近似成指反比例关系, 相关性系数分别达到 与。 分析认为,这是由于当橡胶坝坝高持续增长时,坝体的质量也随之不断增加,质量的增加使得坝体更加趋于稳定状态,因此自振频率与圆频率不断降低。

分析不同内压比条件下, 橡胶坝体自振频率、圆频率随内压比变化的规律。 预设内压比为、分别计算 种内压比下橡胶坝的自振频率与圆频率, 由坝体自振频率、圆频率与内压比关系曲线可知,流固耦合条件下橡胶坝坝体自振频率、圆频率也随着内压比的增大而不断下降,与坝高关系不同的是,自振频率、圆频率与内压比关系成线性关系而非反比例关系,相关性系数分别达到 与 ,由此可见具有高度的相关性,充水式橡胶坝坝体在内压比增大时质量也会随之增大。

3、防止措施

在橡胶坝工程勘察设计选址阶段,为增强坝体的稳定性,应将坝址选择在直段两岸稳定的河段上;
1)抬高坝袋基础底板,合理控制上、下游水面高度差;
2)按照安全性、经济性原则设计合理的坝高,降低坝体自振频率;或在某确定坝高条件下,适当提高坝袋内压,使坝体 “ 刚性”增强,从而减小了脉动荷载幅度,使坝袋不容易发生振动;
3)在坝体上每 距离预安装扰流器或差动式挑坎,破坏溢流水舌真空,避免坝体与水流发生共振现象。

4、应用效果

工程于 年 月完工,经通水试运行,供水量满足设计要求,日供水量达到 万 以上,大大增加了峡山水库向城北水库供水工程的供水能力,提高了高密市城乡供水的保证率,并对优化高密市供水结构, 减小对地下水资源的依赖,逐步涵养、修复高密市东北部王党水源地为中心的地下水漏斗区、高氟区及 “ 三高”区,促进整个高密市水资源的可持续发展和生态修复起到良好的促进作用。

涂塑复合钢管相对于传统的管道来说,集钢材优异的机械性能与高分子材料卓越的耐化学腐蚀性能于一体, 极大地延长了钢管的使用寿命, 具有很好的耐化学腐蚀性和抗阴极剥离性能,耐磕碰、耐酸碱、不降解、抗磨损、无结垢、耐负压等优越性,并且内壁光滑、管道糙率小、水力性能好,其在高密市峡山水库向城北水库供水改建工程中的成功应用,不仅表明了其产品的性能可靠、质量稳定,而且取得了良好的社会、经济效益,因此在长距离输水工程中推荐优先采用涂塑复合钢管。 随着社会经济的发展、城乡供水一体化进程的推进,水质安全问题越来越成为影响广大人民生活幸福指数的重要因素,加上近年来连续多年大旱以及其他水质突发事件导致的供水危机出现频率越来越高,建设长距离输水或调水工程成为解决用水矛盾问题的必然选择,本工程的建设无疑可为类似工程提供借鉴。

最终选择涂塑钢管为主要敷设管材,非常赞!