长距离调水工程中的水力摩阻探究

调水工程线路长,不论是明渠输水方案还是管涵方案,沿程阻力损失是一个影响工程规模以及工程投资的重要因素之一。

采用混凝土衬砌,以往的设计中糙率值一般取n=0.014～0.016。从现代的施工技术和施工质量看,新建工程的糙率一般要小于这个数值。现代调水工程中的管涵方案中越来越多的考虑采用PCCP输水管道,新疆引额济乌调水工程三个泉倒虹吸穿越长达11km 的山谷,最大工程布置落差达160m,采用PCCP输水管道,按设计提出的要求,水力学模型试验中糙率取值范围为n=0.012～0.0135。试验结果表明,在给定的糙率取值范围内,其水头损失差值最大可达15m 之多,这将影响进出水口底板高程的确定。明渠段混凝土衬砌段糙率的取值也将影响到前池上游引水渠边坡超高值的确定,取值偏大,沿程数十公里范围内,将大大增加渠道边坡工程量以及工程投资;取值偏小,当发生事故时,闸门突然关闭,将会引起大量的弃水。结合南水北调中线工程北京段(输水线路长80km)的方案优化分析结果表明,在PCCP管道数量和其他条件相同的情况下,管道糙率每减少0.001,工程总投资可减少约1.0亿～2.0 亿元,主要是运行费用减少。南水北调工程中线1390km,无论是采用混凝土衬砌或是其他材料的衬砌,如果糙率减少0.001,可节省的工程运行费是相当可观的。

从另外一个角度看糙率的影响,如果设计阶段所取糙率值大于工程中实际情况,实际上整个输水系统的调水能力提高,这将视为一种安全储备。(www.xing528.com)

由于糙率测量是个非常精细的工作,除了要有精良的测试仪器和测试技术,渠道的施工质量也是很重要的因素,因此需要对不同工程、不同衬砌方式的渠道或管涵开展大量的实测工作,通过整理归纳给出比较符合实际情况的、可以用于工程设计的糙率值。今后随着大型调水工程的陆续建成投入使用,应及时开展测试工作,为后续建设的调水工程积累经验。