水力安全控制底部放空的解析

本工程地处寒冷地区，每年运行期是4月中旬至11月中旬，冬季停水5个月。在停水期间，为了防止管道冻胀破坏，必须把管道内的水排空。另外，在工程输水运行期内，当管道出现问题时也需放空管道进行维修。因此，必须设置管道放空系统。

三个泉沟槽是一个典型的U形槽，呈东西走向，东高西低，沟底段相对较长，南岸、北岸基本为顺坡，管道沿线无大的起伏地形，沟深160m。最大压力水头为160m，沿线地层抗冲能力低，如果分级放空，则水会顺坡而下，必须设置挡水和导水堤，如若处理不当，会对工程本身造成危害。经综合分析，最后确定管道放空设在管线最低处，即吉拉沟沟底，使水沿吉拉沟沟底顺势而下。

放空系统设在沟底处最大的技术难点是工作水头高，最大压力水头为160m，放空管出口流速高达27m/s左右。因此必须采用消能措施，使其流速降到1～2m/s范围内，不致对管道工程本身造成危害。

根据放空时间及互为备用的要求等，在沟底段设两处放空建筑物，分别布置在管线桩号8+975、桩号9+150处，放水管管径为φ=0．3m。

为工程安全起见，经分析研究，底部放空系统最终采用消能阀和消能井联合消能方式，即高压水流经固定锥形阀消能后再进入消能井进行二次消能，倘若消能阀失效，消能井也可完全进行消能，使底部放空系统更加安全可靠。(www.xing528.com)

放空系统主要由φ300mm的放空管、阀井、消能井及排水明渠等组成。主管道旁设放空阀井，阀井为方形竖井，净高8．0m，内部净尺寸为5．0m×5．0m；阀井内设消能阀，每根冲沙排水管上设置一个消能阀；阀井旁设有消能井，消能井为圆形竖井，埋入地下7．5m，净高8．8m，内径为4．0m；消能井内冲砂排水管末端口朝下，距离底板1．5m；井上部设有1．5m×1．3m的溢流口，溢流口处接溢流明渠，把水引入渡洪口流向下游。底部放空系统使高速水流经消能阀、消能井两次消能后，使溢流明渠内的流速基本控制在2m/s左右。

根据工程运行要求，正常情况下在24h内将管道内水排空。根据固定锥形阀门工作特性，计算出在不同排放高程的阀门开度。双阀排放时开度控制在11%～37%，单阀流量基本在0．24～0．54m3/s，最大流速为7．85m/s。

非常情况下的沟底放空，可根据管道发生事故的情况来确定是否需尽快放空。若需尽快放空，则放水阀的开度可适当加大，单阀排放时开度控制在27%～90%，流量基本为0．52～0．97m3/s，最大流速为13．84m/s。除特殊情况外，应尽量控制流速在10m/s以内。