引黄灌区工程中超高分子量聚乙烯管的“一管多用”模式分析

引黄灌区覆盖了全国碳素生产基地的孔村镇的沿汇流域，超高分子量聚乙烯管的应用在这领域也是起到的相当大的作用。区域内地下水资源丰富，但随着肥城石横电厂、十几家碳素等企业的发展，每年都有约100万m地下水资源被大量用到了企业生产中。据有关专家勘测，地下已局部出现漏空现象，急需地下水资源填补，以确保当地安全。 灌区超高分子量聚乙烯管首端与田山引黄干渠相连。进口设拦污栅、沉淀池、渠首闸门，中途与区域内100多眼机井管道相通．机井均为深井。井深100～300rn不等。探索利用水泥管道输送降雨到深井内既可解决排洪问题，又可补充地下水资源。 采用田山引黄干渠收集降雨，超高分子量聚乙烯管输水补源的方式是一种长期可持续的回水利用方式．可以缓解地下水资源紧缺的现状．减轻政府调水补源的频率。管道的 大坡度不大于O．15，管道自清流速为O．75m／s， 大允许流速不大于7m／s。灌区汇流面积约17．5km，平均径流深88．2mm，可收集雨量150万m。实施措施为：首先沿平阴分干渠选定降雨汇流点。在汇流断面上根据降雨流量大小建设钢筋混凝土雨水沉淀池，沉淀池后修建雨水人渠暗渠，暗渠前安装拦污栅，防止杂草垃圾人渠。暗渠后在渠道内建跌水及消力池。然后对机井灌溉管道改造，将cI,160PVC管道截断．安装PVC三通，PVC管件，160玛钢铸铁密封闸阀，出水管，接入到进口内。汛期，将机井出口管道上的闸阀关闭，开启管道三通后的闸阀，雨水就流入深井内。该模式实施后后，预计每年可以补给地下水资源130万m。 总之，水利工程三分建，七分管，要确保建成的水利工程能够正常运行，发挥效益，除了管理制度外，还要在工程发挥效益上创新，以此来保证工程的良性运行。利用地下超高分子量聚乙烯管管网实现一管多用的功能。就是在生产实践中结合当地实际情况的创新举措，是深人一线，钻研业务，大胆工作，敢于创新的体现。如果这种探索能够实现，不但是一种管理上的创新，还会给管理者创收，将会对工程的良性运行起到不可替代的作用。

详谈超高分子量聚乙烯管道外压问题与国内外技术分析

由于超高分子量聚乙烯管道复合管每层紧密结合无滑移，通过“partion”命令将管道分为四层(内层、外层及两复合层)。由于管道受均匀对称外压，属平面应变问题，同时为了和理论做比较，取管道长度20mm。有限元模型中内层外层和基体层单元类型为C3D8I，该单元很适用于严重扭曲现象，位移计算结果较为精确并且计算成本较小。螺旋线钢丝使用ts单元，单元类型T3D2H，采用“Embedde．mand”命令将钢丝线嵌入基体层内以保证钢丝无滑移。用耦合约束命令将模型左端面与定义的参考点耦合；同时在右端面施加对称边界约束，以实现外压作用下的正确边界条件。对于径厚比较小的复合管道，在外压作用下往往会发生椭圆形失稳变形，因此在管道一端的上下两点约束其水平位移，左右两点约束其竖向位移，以保证管道产生纯椭圆变形。模型中的材料性能与理论相同。 超高分子量聚乙烯管道PSP内外层为高密度聚乙烯，加强层为以一定角度正反错绕成型的钢丝网状骨架与由热塑性材料构成的基体紧密结合构成的复合结构。由于材质原因，PSP管在外压作用下更容易出现屈曲失稳问题。朱彦聪等?依据Donnell的扁壳理论求解PSP管在外压下的弹性屈曲荷载。Adomandi等对管中管结构在静水压力作用下的弹性屈曲进行了理论和有限元研究，在有限元模型中设定层与层的接触为 粘结无滑移，而对于有滑移的非粘结层通过两点约束来实现。他们又通过大量的有限元计算来分析复合管外压的承载能力，并在此基础上提出了适合于复合管在外压作用下的简化公式。BaiYong等基于二维环理论，并考虑剪切变形的影响，研究纤维增强管道管道初始椭圆化对外压失稳的影响。龚顺风等基于非线性环理论，研究了深水管道在外压作用下的失稳屈曲理论。 基于BaiYong等的二维壳模型，考虑超高分子量聚乙烯管道受外压时的剪切变形，并结合Halpin—Tsai模型对加强层进行简化，对管道进行外压力学性能分析，采用ABA建立有限元模型，将计算结果与理论进行分析对比。 通过试验得到压力峰值，并与理论，有限元对比，发现三者吻合良好。