城市供水压力管道水击的危害及防治措施

城市供水压力管道水击的危害及防治措施

宫皓阳

合肥供水集团有限公司

安徽 合肥 230000

摘要：城市供水管道对于城市发展具有十分重要的作用，一方面管道的建设可满足日益增长的用水需求，管道输水方式已在工业用水和生活用水中广泛应用，作为城市供水中输配水作用的供水管道，也是连接水厂和用户的纽带。另一方面城市供水管道大部分都是有各种分支、直径变化大、流程流量变化大、布设复杂的串联、并联、环状类管道管网。尤其在外压力作用下很容易改变管道内部的流量和流速大小，当管道压强出现急剧升高或下降时就会产生水击，使管道壁出现振动，从而出现破碎、漏水等问题。鉴于此，本文将对城市供水压力管道水击的产生、以及由此带来的危害进行分析，然后探讨如何预防水击带来的不利影响。

关键词：城市供水；压力管道水击；防治措施；

前言：近年来，我国经济发展稳定，城市化进程加快，城市用水也逐渐增加。由于城市建设的位置受到地域制约，大多数城市用水要求跨地域运水，同时要求的水量庞大，输水也存在一定难度。在输水环节，经常出现由于水力突增而导致管道压力激增，从而出现水管爆裂，给城市带来严重的经济损失和影响居民的生活。要想有效的防止水管爆裂现象，必须尽可能的降低水管中的水击压强。

一、城市供水压力管道水击的产生

当城市供水压力管道内的水流量突然改变，比如水泵突然停机、启动阀门突然调节流量使流量变大时，管道内水流速度也将发生改变，水流动量也会发生巨大的变化。根据动量定理，就会产生引起水流动量变化的外作用力，这种作用力由压力管道作用在水流上，导致压力管道内的压强出现突然升高,或突然快速下降的现象，整个管道内的水流以波的形式来往传播，出现管道内压强突然升高或突然降低的变化，简言之，当水击波传到调压设备后，设备右侧的压强要比左侧的高。因为左侧的水体要持续向右侧管道移动的过程中受到阻碍，从而直接进入调压塔中。尽管调压塔的作用等于一个温压面，但是因为调压塔的截面积不大，塔内水体的流动对调压塔的水位同样也有非常重要的作用。事实上，假如阀门关闭，水管中水体将在调压塔与水库中来回摆动，但由于水体间的相互摩擦作用，水体波动逐渐消减，最后停止构成稳定面。因为管道内瞬时压强的变化使管壁也出现了一定程度的锤击振动，这种现象便叫做水击。

二、城市供水压力管道水击的危害

水击可以分为正水击和负水击两种，正水击指的是压力管道上的阀门在迅速关闭时没导致管道内压强瞬时间突然快速升高，之后又出现压强交替性上升或下降，以波的形式在管道内来往传播，这种现象叫做正水击。正水击会导致管道内压强的增值超过正常压强的好多倍，严重时会使管道及其设备发生破裂。负水击指的是在压力管道上阀门突然快速打开时，会导致管道内压强突然快速降低，这种以压强突然降低为特点的水击叫做负水击。负水击的出现会使管道内在瞬时出现大量的真空，会给管道造成一定伤害，一般负水击是很难避免的，相对来说要比正水击给管道带来的损害程度要低很多。

在水击现象出现时，因为管道内瞬时压力的突然升高，可能会是正常压力的好几倍，这时就会导致管壁材料要承受极大的压力，而瞬时压力又在发生反复的变化，就会导致管道和设备出现异常振动，严重时会导致管道或管道的附件和设备被损坏，导致管道破裂、渗漏的问题。

三、防治措施

管道内发生水击现象在一定程度上会破坏管道，引起管道破损甚至破裂渗漏的问题，最终会影响整个供水系统的正常运行，而且如果在运输过程中出现输水管道破裂事故便会给供水公司带来巨大的经济损失，影响安全稳定的供水需求，最终会影响社会和经济的可持续稳定发展。所以必须要重视城市供水压力管道的水击问题，及时发现并采取相应的防控措施。针对压力管道水击现象及其危害的预防具体措施可包括以下几种。压力管道出现水击现象时，管道内部压力会出现反复变化，如果能在压强达到一定值时使内部的部分水从管道中放出，以此来降低管道内水击压强就可以解决水击带来的危害。针对该问题可在管道上安装水击消除阀门，该阀门的作用便是在发生水击，管道内压强值到达某一个设定值时该阀门自动开启，将一部分水从管道内排出，而当管道内水击压强因为一部分水的排出而有所降低甚至消失以后，该消除阀门又会自动闭合。

设置调压井在管道内产生水击现象，内部压强突然上升时，在这部分压力的作用下如果能使其中一部分水流入某个外部装置中便可以起到降低压强、消除水击的作用。而设置调压井，装设调压塔设备，可以很好地利用水击产生的这部分压强，将一部分水引入到调压塔中，从而能反过来降低管道内的水击压强。利用短管或者隔板把圆筒式调压塔底部相连，与塔内借助输水主管线隔离，从而在孔口与隔板位置出现局部阻力。这种装置称之为阻抗式调压塔。因为孔口或者挡板位置有水体阻力存在，无法保证水体像原始圆筒式调压塔那样方便。接着当水击波向调压设备传送时，右侧的压强要比左侧的大；左边的水体因为惯性作用，直接流入调压塔内部。

延长阀门关闭的时间在水击现象出现后，水击以波的形式在管道内往返传播，而在传播的这个过程中如果能够适当延长关闭阀门的时间，也就意味着水厂反射回来的减压波能起到更强的抵消压强的作用，从而降低阀门处的水击压强。在实际管道施工中，可以适当延长阀门开启和闭合的这一段时间。在水击以波的形式往返传播的过程中，如果压力管道过长必然会延长传播的时间，水击波从阀门传播到水厂、然后再从水厂反射回来的时间延长，这样就很难有效降低阀门处的最大水击压强。所以在施工时应尽量缩短有压管道的长度，管道的长度的长短将直接影响水击现象的产生及其带来的危害大小。降低压力管道内的水流速度在出现水击现象后，管道内的压强在瞬时内会突然急剧上升，之后又会反复急剧上升或下降，而且还以波的形式在管道内往返传播。而如果在发生水击时，管道内原本的水流速度较小，当阀门突然关闭时引起的水流速度也小，反之如果原本水流速度就大，在发生水击时会导致水流速度急剧上升，因为水流的惯性而引起的水击压强就会变得更大。

所以应尽量设法降低压力管道中的水流速度。不过现阶段和未来还需要寻找更加经济实用的降低水流速度的方式，因为增大管道的直径不但会增加材料的成本费用和施工建设费用，而且一旦管道直径增大后也会给管道原本的施工带来更大的困难。关于城市供水压力管道的选择压力管道材料的质量是关系到运输管道、运输系统是否能安全稳定的关键，如果选择的管道材料本身就存在质量问题，就更容易引起水击现象而且会加剧水击的危害。所以，在实际城市供水压力管道施工时，要结合具体工程施工要求，从技术和经济两方面考虑选择合适直径的材质的管道，一般常见的有钢管和铸铁管，在选择时要综合比较经济和技术两方面的要求选择合适的性价比最高的管道材料和直径。

结语：

综上，城市供水压力管道是城市供水系统建设的重要内容，但是因为受到地形地质的影响，在管道施工中难度较大，管道管网布设非常复杂，管理维修难度较大，也很难完全避免水击现象。为了尽量降低水击带来的危害，有必要在分析水击现象及其危害的基础上，事前找到控制水击的具体措施和方法，这对于保障供水系统安全稳定运行具有十分重要的意义。

参考文献：

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