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

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。重力输水方案具备节能、便捷、低成

本及管理简单等优势，而劣势主要是对地形有着较高的要求，我国的都江堰水利

工程采用的就是重力输水。

1.2加压输水

加压输水是通过承压管道以压力流的方法来进行输水。该输水方案主要应用

与水源地地形较低的情况，该输水方案可以根据地形的高差及管线的长度等情况

来进行加压泵站的设置。加压输水方案的优势在于前期的建设成本较低，劣势则

是在变频供水的过程中需要设置水箱或水池，会增加占地面积，且很容易造成水

质的污染，我国南水北调工程采用的就是加压输水方案。

1.3重力与水泵加压联合输水

在水源地地势较低且输水线路地形起伏较大的情况下，适合采用重力水泵加

压联合输水，通过泵站将水源地的水运送到高位的水池，进而对重力输水系统进

行应用，将其运输到地势较低的地方，并且需要根据实际的运输地形来增设泵站。该输水方案的优势在于供水水压相对较为稳定，并且可以对水量进行调节，而该

输水方案的劣势在于需要将设立水塔及高位水池，其在设立过程中较为不便，且

施工工序也相对较为复杂，且水质容易产生污染。我国的引滦入津工程使用的就

是该种输水方案。

2.长距离重力输水管道的相关问题及措施分析

2.1管道布置

对管线的合理选择是输水管道设计过程中的重要问题之一，在输水管线定线

的过程中，需要最大限度的缩短管线的长度，并且要尽量避免出现拆迁、占田及

毁坏植被等问题，在地形及地质条件的选择上需要进行最优化的选择，管道布置

尽量要沿着道路进行敷设，进而在后期的施工与检修过程中更加方便，管线布置

中需要尽量避免与公路河流进行交叉，进而实现成本的降低。

2.2管材的选择

在长距离重力输水管道工程中，管道的成本是相对较高的，因此，在管材的

选择上需要根据实际的工程状况来进行分析。管材的不同会具备不同的适应特性，所以，对于管材的合理选择可以在很大程度上保证管道发挥出最大的优点，进而

提高输水工程的安全性，降低工程的成本投入。

2.3管径的确定

对管径进行合理的确定是一项至关重要的工作，管材的管径越大水头损失就

会越小，相反，管材的管径越小，水头损失也就会越大。因此，合理的选择管径

可以对水头损失进行良好的控制，通过对流量的设计来合理采用管径，达到经济

效益的最大化。

2.4地形因素的影响

重力输水会在很大程度上受到地形因素的影响，因此，在管线布置的过程中

需要尽量避免地形高差变化过大，这种现象会导致输水管道的承压增高，进而造

成工程造价的提高，影响到长距离重力输水管道的运行安全。

2.4.1静水压力过大

长距离输水管道在运输过程中会经过诸多的地形，长距离、大起伏、复杂地

形的运输会导致静水压力增大，因此需要根据输水地形进行多级减压，对管线进

行合理划分，划分出压力区，进而实现管道承压的降低，保证输水管道具备更高

的安全性与经济性。

2.4.2避免管线出现负压

对水头进行测试与计算，可以对出现负压的管段进行找出，进而采取相应的

措施来降低负压的影响。主要可以采取以下几种措施：一，降低管道高程，对管

道的线路及埋深进行重新的选择，降低管道的安装高正，实现测压值的转正。二，对管径进行调整，提高管道的直径进而实现水头损失值的降低。三，设置排气阀，排气阀可以在水锤产生后使空气进行自动进入，进而避免负压的产生。

2.5降低水锤现象的破坏

长距离重力输水管道在运行中产生水锤破坏，会对输水管道产生极大的破坏，水锤破坏是造成工程事故的重要原因之一，该现象是因为管道内流速的变化而导

致出现水力撞击。水锤撞击的大小会与波速形成正比，水锤现象的出现因素大多

是因阀门关闭及误操作等。降低水锤破坏主要可以通过以下三种方法来实现：一，排气阀，安装排气阀可以避免水锤现象产生的破坏，进而提高长距离重力输水管

道的安全性，在排气阀的安装中需要根据实际情况来进行设置；二，减压池，设

立减压池可以对地形落差大的输水管道进行压力分级，进而实现对管道压力与长

度的有效控制，设置减压池可以对管道的水压进行控制，进而最大限度降低水锤

产生的几率，保证长距离重力输水管道的正常运行。三，自动泄压阀，泄压阀可

以设置在管道压力超过预定值的管段，在压力过高的情况下，泄压阀会自动开启，进行泄压，泄压阀在开启后可以在很大程度上卸掉超过预定值的压力，进而避免

出现爆管的现象。在泄压阀泄压后，可以最大限度降低管道内的工作压力，进而

保证输水管道内出现水锤后降低水流速的变化，进而实现对水锤的合理控制。

结束语

综上所述，本文对长距离输水工程的三种输水方案进行了分析对比，并对长