[00130352]大型高壓泵站連續多卜型岔管技術及應用

(1)引黃工程是解決太原、大同、朔州三地區水資源緊缺矛盾的大型跨流域調水工程。工程由黃河上游的萬家寨水庫取水,線路全長450km,引水流量48m3/s,年引水量12億m3,總揚程636m,總裝機容量449MW。是國內已建成調水工程中規模最大的也是罕見的。 （2）工程沿線設五座泵站,總干三座泵站各站均裝機10臺;南干二座泵站各站均裝機6臺。單機流量均為6.45m3/s,最大水頭230m。出水采用一機一管出流,合并成多個連續卜形岔管。由于分岔處水流及體形十分復雜,存在結構計算、焊接及消應等難題。課題組針對大型泵站、多機組、大流量、高揚程工程中連續岔管復雜,管徑大、管壁厚、應力高、水損大、岔管整體殘余應力消除難等問題,采用理論分析、數據計算、模型試驗和原型觀測相結合的技術方法,全面研究了高壓連續多卜型岔管結構的關鍵技術問題。 技術創新性及先進性如下： 1)提出鋼管與鋼筋混凝土外加強梁聯合作用,使復雜的岔管結構受力明確,應力集中顯著降低,銳角主應力由360Mpa降到71Mpa、鈍角處由235Mpa降到48Mpa,應力下降了70～80%。由于聯合受力,減少了岔管管壁厚,壁厚由30～56mm減少到24mm,解決了焊接及消除殘余應力等難題,使岔管采用常規鋼材制安。 2)連續多卜型岔管外設鋼筋混凝土加強梁,突破了傳統岔管處大型鎮墩型式,其結構設計合理、能承受較大的作用力,減少了鎮墩混凝土量、改善了基礎受力條件。 3)優化漸變連續多岔管外加強布置,岔管處平均水頭損失系數0.45,未形成水流對沖及加強梁深入管道內的局部阻水現象,使水流平順、流態良好,水頭損失減少,運行過程能量消耗較少。 （3）該成果已應用在山西省萬家寨引黃工程總干三級泵站、南干一、二級泵站工程中。 引黃工程已安全運行10年,截止目前已從黃河取水9.94億m3,向太原供水6.63億m3,向汾河上中流域送生態水2.85億m3,工程運行正常并已發揮了良好的效益。針對大型泵站、多機組工程進行的本工程岔管結構技術研究及應用,對其他國內、外類似工程有很高的應用價值。 （4）隨著經濟的發展和城市規模不斷擴大,城市水資源短缺與經濟社會發展及生態環境保護之間的矛盾日益突出,興建跨流域引水工程已勢在必行,這些工程中多數需要修建泵站逐級提水。岔管處結構復雜、應力集中、管壁較厚、焊接及消應難題大。 本課題的研究,就是解決上述難題而進行的研究。該研究成果給引水工程的設計起到重要作用,可推廣至國內類似的工程中。