《泵站供排水系统止回装置》背景与意义

1.5.1.1　研究背景

根据有关部门的统计，中国的水资源总量约为2.8万吨，占全世界淡水资源总量的百分之五以上，居世界第六位，但由于我国人口较多，水资源人均拥有量较小，不到2400m3，是世界人均占有量的1/4，位列世界排名的第110位，是13个缺水国家之一[136]。近年来我国社会经济迅速发展，对水资源环境造成了巨大的破坏，可利用的淡水资源日益减少，水资源问题成为我们国家乃至全世界重点关注的问题之一。我国水资源问题主要体现在两个方面。第一，我国水资源在时间和空间上的分布极度不均。北方由于气候干燥，降雨量相对较少，存在资源性缺水问题；南方虽水资源较为丰富，但水资源质量较差，存在水质性缺水问题；中西部由于经济开发所需存在工程性缺水问题。这些缺水问题对我国的经济建设产生了一定不良影响，如果不能解决好这些缺水问题，我国的经济发展速度会受到严重的阻碍。第二，我国的水资源污染严重。由于人们的环保意识较差和处理污水能力不强，很多污水直接排放到自然水体，造成了水质污染，使水资源在供给和需求之间的矛盾更加严重。

为了解决我国水资源在供给和需求之间的矛盾，我国近年来建设了一系列的长距离输水工程，如江苏的南水北调工程、东北的北水南调工程、青岛的引黄济青工程、黄河流域的引黄入晋、引黄入洛工程、西安修建的黑河饮水工程、阜新市的引白水源工程、大连的引英入连工程等[137-138]。长距离输水工程的安全运行是我国社会经济健康快速发展的重要保障，保证输水管线泵送管路系统的安全是需要我们重点考虑的问题。而水锤事故是在这些输水工程中，最容易发生的，一旦发生将会造成水泵和管道破裂，带来不利影响。

1.5.1.2　研究意义

水锤现象是长距离压力输水工程中最常见也是破坏力最大的，是影响泵送管路系统安全运行的关键因素。在地势起伏较大的地区，输水管道中更容易出现水锤，引起灾难性事故。泵送管路系统中一旦发生水锤，如果没有采取适当的防护措施，结果通常会造成泵站内水泵机组的损坏或管道破裂引起停水，造成经济损失，同时还会严重影响人民的生产生活[139]。1960年9月17日，衡阳市自来水公司的一个水厂取水泵站发生停泵事故，造成了严重的停泵水锤破坏，结果使闸阀的上壳被击破，三通管上的堵板被击成碎片，闸阀和止回阀均被击破。水泵房被淹没0.68m，水泵机组被淹，供水中断达到24个小时，造成了重大的经济损失，严重影响了居民的生活与工厂的生产[140]。在长距离输水系统中，由于需要考虑输水管道的流量、流速和压力的变化，同时还要考虑输水工程的地形起伏管道走势，水锤防护工作具有较大的难度。为了防止水锤对输水工程管路系统的破坏，维持输水工程安全稳定运行，根据泵送管路系统的特点及条件，对水锤现象进行深入分析，对停泵水锤进行模拟计算，进而选择安全、经济、便捷的水锤防护措施，是专家学者们越来越重视的一项工作，也是输水工程安全运行的重要支撑，更是目前水锤防护研究的重点[141]。(www.xing528.com)

为了对输水工程中的水锤进行防护，水锤防护设备的使用是必不可少的。自力控制阀、空气阀和单向调压塔这三种水锤防护设备在泵送管路系统中应用广泛。目前随着越来越多复杂的输水工程的不断建成，输水管路中的水锤现象也越来越复杂，水锤防护工作的难度也越来越大，单独使用一种水锤防护设备并不能满足管路系统对于水锤防护的要求。使用多种水锤防护设备来对泵送管路系统中的水锤进行联合防护成为一种新的水锤防护思路。不同的水锤防护设备可以相互配合、弥补各自的不足之处，改善输水管路的水锤防护效果。对水锤防护设备进行分析、选择合适的水锤防护设备并制定联合方案是目前水锤联合防护研究的重点。

不同的水锤防护设备有着不同的水锤防护效果，且有着不同的建设成本。调压塔虽拥有不错的水锤防护效果，但在建设中需投入更多的资金，同时其建设严重受地理环境限制。相比自力控制阀，空气阀的修理维护难度更大，需要消耗大量人力、物力资源。

综上所述，在设计输水工程时，有必要对管道的水锤进行模拟计算，根据计算结果得出的水锤特点，选用安全可靠、经济适用的水锤防护措施，制定相应的水锤防护方案，对保证输水工程的安全运行具有非常实用的意义和价值。