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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。这种承压重力流输送的水，当有动水压力时，就能够直接流入到供水管网等处理水的构筑物中。
二、重力流输水的特点
这种重力流输水方式是一种比较理想的供水方式，能够在一定程度上节约电力等能源，投入的成本比较少，运行管理的难度不大，并且比较方面。但是使用重力流输水的方式需要具备一定的条件，就是要有地形高差，结合地形高差满足管道线路首末段总水头损失，若是直接进入到供水管网中，重力流输水管的最末端还需要具备自由水头，要求地形高差在大一点，也就是地形坡降不能小于输水水力坡降。
重力流输水中的无压流和承压流都是通过地形高差实现水的输送，相比于水泵加压输水，地形对于重力流输水的限制比较多，只有具备地形高差，并且有好的地貌时才能够进行重力流输水。同时，利用重力流输水还需要对地形坡降以及水力坡降进行分析和考虑，水泵加压输水并不需要考虑地形坡降。承压重力流输水管的最末端有静水压，静水压太大，大于管路的承受能力，就会出现管路爆裂的现象，使供水管网的安全受到不利的影响。重力流输水过程中，水流量以及水压力没有太大的调节幅度，主要是重力流输水需要以水位高差作为动力来源，在明确取水口的位置、工艺、输水管的长度等后，也就能够将水位差确定下来，即使存在变化，变化的幅度也不大。所以输送水的流量以及压力能够调节的力度也比较小。重力流输水管道在连接泵加压输水管道时，有一定的水压力相配问题，需要保证双方的水压力一致，才能够使管道的输水工作顺利进行。
三、长距离重力流输水管道中的压力特点
大型的管道输水工程经常是利用天然的地形落差进行重力流输水，在正常运行时，测压管水头不大于静水头。但是将管道线路中的阀门等关闭之后，管路中最大的静水头也就是最大的地形落差，存在的落差越大，需要管道承受的压力也就越大。如果管道线路中的阀门等不是正常关闭的情况，就容易出现水击压力，并且量还比较大，很容易造成管道爆裂的问题。对于一些比较特殊的多起伏重力流管路，断流空腔一般会发生在管路的高点或者是转折点上，可能会造成断流弥合水锤，会产生极为严重的后果。水击问题在长距离输水管中更为突出。比如咸阳市的供水工程，管道的纵断面整体上是U字型的，使用时单管的输水管线，管线的长度为60千米，引水量被设计为4.24m3/s，最大的高差是113米，首端和末端之间的高差是76米，可以利用的水头为66.4米[2]。全部的输水管线使用的是预应力钢筋混凝土管以及预应力钢筒混凝土管。输水工程的落差比较高，是重力流管路输水工程。管线的长度比较长，落差比较大，如果不进行减压，管线最低未知的静水头就达到了113米[3]，超过了管道能够承受的最大承压值。所以需要通过工程措施，使管道的压力减小，防治出现断流弥合水锤的问题，这是承压重力流系统中十分重要和关键的问题。
结束语：
当管道中的水在运行过程中，实际上呈现出的是水汽两相流态，在对长距离输水管道进行设计建设时，需要先明确输水管道的纵向布置情况，对非稳定流进行科学的计算，保证排气阀能够建设在合适的位置上，一般是选择驼峰处。并且需要特别注意排气阀的选择、安装距离、方式，设计出合理的排气阀口径。管线水平段是排气问题比较突出的位置，在设计过程中需要将管线布置长高点，科学的对排气阀进行设置，通常情况下平坦的管道坡度應该不大于1‰，并且每隔1千米左右设置一个排气阀。由于管道中水的状态问题，因此需要选择合适的排气阀，明确排气阀的数量以及位置，提高输水的安全性。
参考文献
[1] 辛亚娟.长距离重力流输水管道中压力特点分析[J].科技信息，2012，26：160-161.
[2] 高学平，蒋琳琳，刘奕朗，高文强.长距离重力流输水管路水锤压力数值模拟[J].南水北调与水利科技，2012，06：6-9+41.
[3] 刘占巍，胡涛平，王海元.长距离低水头有压重力流输水管道经济管径的确定方法[J].甘肃水利水电技术，2015，07：38-40.
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。这种承压重力流输送的水，当有动水压力时，就能够直接流入到供水管网等处理水的构筑物中。
二、重力流输水的特点
这种重力流输水方式是一种比较理想的供水方式，能够在一定程度上节约电力等能源，投入的成本比较少，运行管理的难度不大，并且比较方面。但是使用重力流输水的方式需要具备一定的条件，就是要有地形高差，结合地形高差满足管道线路首末段总水头损失，若是直接进入到供水管网中，重力流输水管的最末端还需要具备自由水头，要求地形高差在大一点，也就是地形坡降不能小于输水水力坡降。
重力流输水中的无压流和承压流都是通过地形高差实现水的输送，相比于水泵加压输水，地形对于重力流输水的限制比较多，只有具备地形高差，并且有好的地貌时才能够进行重力流输水。同时，利用重力流输水还需要对地形坡降以及水力坡降进行分析和考虑，水泵加压输水并不需要考虑地形坡降。承压重力流输水管的最末端有静水压，静水压太大，大于管路的承受能力，就会出现管路爆裂的现象，使供水管网的安全受到不利的影响。重力流输水过程中，水流量以及水压力没有太大的调节幅度，主要是重力流输水需要以水位高差作为动力来源，在明确取水口的位置、工艺、输水管的长度等后，也就能够将水位差确定下来，即使存在变化，变化的幅度也不大。所以输送水的流量以及压力能够调节的力度也比较小。重力流输水管道在连接泵加压输水管道时，有一定的水压力相配问题，需要保证双方的水压力一致，才能够使管道的输水工作顺利进行。
三、长距离重力流输水管道中的压力特点
大型的管道输水工程经常是利用天然的地形落差进行重力流输水，在正常运行时，测压管水头不大于静水头。但是将管道线路中的阀门等关闭之后，管路中最大的静水头也就是最大的地形落差，存在的落差越大，需要管道承受的压力也就越大。如果管道线路中的阀门等不是正常关闭的情况，就容易出现水击压力，并且量还比较大，很容易造成管道爆裂的问题。对于一些比较特殊的多起伏重力流管路，断流空腔一般会发生在管路的高点或者是转折点上，可能会造成断流弥合水锤，会产生极为严重的后果。水击问题在长距离输水管中更为突出。比如咸阳市的供水工程，管道的纵断面整体上是U字型的，使用时单管的输水管线，管线的长度为60千米，引水量被设计为4.24m3/s，最大的高差是113米，首端和末端之间的高差是76米，可以利用的水头为66.4米[2]。全部的输水管线使用的是预应力钢筋混凝土管以及预应力钢筒混凝土管。输水工程的落差比较高，是重力流管路输水工程。管线的长度比较长，落差比较大，如果不进行减压，管线最低未知的静水头就达到了113米[3]，超过了管道能够承受的最大承压值。所以需要通过工程措施，使管道的压力减小，防治出现断流弥合水锤的问题，这是承压重力流系统中十分重要和关键的问题。
结束语：
当管道中的水在运行过程中，实际上呈现出的是水汽两相流态，在对长距离输水管道进行设计建设时，需要先明确输水管道的纵向布置情况，对非稳定流进行科学的计算，保证排气阀能够建设在合适的位置上，一般是选择驼峰处。并且需要特别注意排气阀的选择、安装距离、方式，设计出合理的排气阀口径。管线水平段是排气问题比较突出的位置，在设计过程中需要将管线布置长高点，科学的对排气阀进行设置，通常情况下平坦的管道坡度應该不大于1‰，并且每隔1千米左右设置一个排气阀。由于管道中水的状态问题，因此需要选择合适的排气阀，明确排气阀的数量以及位置，提高输水的安全性。
参考文献
[1] 辛亚娟.长距离重力流输水管道中压力特点分析[J].科技信息，2012，26：160-161.
[2] 高学平，蒋琳琳，刘奕朗，高文强.长距离重力流输水管路水锤压力数值模拟[J].南水北调与水利科技，2012，06：6-9+41.
[3] 刘占巍，胡涛平，王海元.长距离低水头有压重力流输水管道经济管径的确定方法[J].甘肃水利水电技术，2015，07：38-40.