試探長距離輸水管道設(shè)計(jì)若干問題

1、<p>　　試探長距離輸水管道設(shè)計(jì)若干問題</p><p>　　摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、生活水平不斷提高，城市供水量逐年增加，管網(wǎng)增長速度迅速．這對城市供水設(shè)施建設(shè)水平和各種管材的推廣應(yīng)用、使用水平提出了更高的要求。因此，合理選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行可靠的輸水管材對當(dāng)今城市的建設(shè)和發(fā)展具有非常重要的意義。本文對長距離輸水管道設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：長距

2、離；輸水管道；設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　一、管材選擇 </b></p><p>　　長距離輸水管道首先要考慮投資的收益率，受復(fù)雜地形的限制并且需要滿足各種運(yùn)行工況。這就要求選擇的管材有較高的可靠性和較好的經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)國內(nèi)外很多工程的了解對比，最近一段時期長距離輸水管道工程采

3、用較多的管道有鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、球墨鑄鐵管、夾砂玻璃鋼管等非金屬管材。 </p><p><b>　　1、鋼管 </b></p><p>　　糙率一般為0.011-0.014。優(yōu)點(diǎn)：管道銜接型式較多可采用承插、法蘭、焊接；可在復(fù)雜地形、高內(nèi)壓及不同管材連接處使用；抗內(nèi)外壓能力較強(qiáng)；有較可靠的供水能力。缺點(diǎn)：需要進(jìn)行防腐處理；使用年限較短一般為２５年；并且價格較

4、高。 </p><p>　　2、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCCP） </p><p>　　管道單節(jié)長度一般為5-6ｍ，糙率一般為0.0115-0.0125。優(yōu)點(diǎn)：管道接頭密封采用承插口，雙膠圈，抗?jié)B好；一般不需要防腐；抗內(nèi)外壓較好；使用年限較長大于50年；有較可靠的供水能力。缺點(diǎn)：管道接頭密封處容易脫落；管件與接口處容易生銹；多在管徑大于1.2m時使用，口徑小于ＤＮ1200mm時價格相對較高。

5、 </p><p>　　3、球墨鑄鐵管（DIP） </p><p>　　管道單節(jié)長度一般為6-8.15ｍ，糙率一般為0.011。優(yōu)點(diǎn)：管道采用柔性接口抗沉陷能力較強(qiáng)；接頭密封采用承插口，單膠圈，抗?jié)B好；抗內(nèi)外壓較好；防腐比較簡單；使用年限一般為30-40年；有較可靠的供水能力。缺點(diǎn)：多在管徑小于1.2m時使用，口徑大于DN1200ｍｍ時價格相對較高。 </p><p&g

6、t;　　4、夾砂玻璃鋼管（FRPM） </p><p>　　管道單節(jié)長度一般為6-12ｍ，糙率一般為0.009。優(yōu)點(diǎn)：管道密封分柔性、剛性接頭，抗?jié)B性較好；糙率系數(shù)較小；防腐能力較強(qiáng)；比較環(huán)保滿足各種水質(zhì)要求；使用年限較長一般為50年；管徑較小且壓力不大時，有價格優(yōu)勢。缺點(diǎn)：抗內(nèi)外壓能力都一般；對管道基礎(chǔ)及兩側(cè)回填土要求都比較高；管材比較脆弱。 </p><p>　　二、長距離輸水管道管徑

7、的選擇 </p><p>　　1、長距離輸水管道投資占輸水工程的絕大比重，管徑增大，管道一次性投資增大，管路阻力減小，可降低電耗量與年運(yùn)行費(fèi)用，相反管徑減小，可降低管道一次性投資，但管路阻力增大，年耗電量及年運(yùn)行費(fèi)增加。因此如何確定一個合理的管徑，是長距離輸水管道設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)十分重要的工作。 </p><p>　　2、確定經(jīng)濟(jì)管徑的方法可采用費(fèi)用現(xiàn)值最小法。假設(shè)不同的管徑，計(jì)算出管道的一次

8、性投資，然后根據(jù)供水流量、管長、管徑、管材計(jì)算凈揚(yáng)程，再由凈揚(yáng)程、流量等計(jì)算裝機(jī)容量，從而計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)，按費(fèi)率和年限折現(xiàn)，求出費(fèi)用現(xiàn)值，其中最小費(fèi)用現(xiàn)值對應(yīng)的管徑即為經(jīng)濟(jì)管徑。 </p><p>　　3、現(xiàn)以下列實(shí)例計(jì)算如下：供水流量500m3/h，全年供水，單根管道，輸水距離分別為5Km、10Km及15Km，進(jìn)出口水頭差及出口壓力值共計(jì)0.15MPa，管材為球墨鑄鐵管，糙率系數(shù)n=0.013，折現(xiàn)率i=6%，折

9、現(xiàn)年限N=30a，折現(xiàn)系數(shù)13.76。 </p><p>　　4、管徑為經(jīng)濟(jì)管徑。通過上表的計(jì)算分析，不僅可選擇其經(jīng)濟(jì)管徑，并隨輸水距離增長和管徑減少，費(fèi)用現(xiàn)值增長較快。因此長距離輸水管道宜根據(jù)工作壓力選擇較大管徑，減少管路阻力，降低年運(yùn)行費(fèi)，使費(fèi)用現(xiàn)值最小。 </p><p>　　三、管線縱橫斷面設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1、管線選擇 <

10、/b></p><p>　　管線布置原則：①線路盡量選擇直線減少轉(zhuǎn)彎，盡可能的縮短管道長度，盡量少穿河道及道路等障礙物，以便節(jié)省投資方便施工。若實(shí)在避不開必須保證管道上有足夠的覆蓋層。②盡量減少管道的高低起伏，可減少排氣閥的設(shè)置，保證管道更穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。③盡量避開不良地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，盡量沿道路布置，可利用原有道路，更快更好的施工。④盡量避開城區(qū)及人口密集區(qū)，減少拆遷及少占農(nóng)田，避開自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。⑤

11、當(dāng)管線穿越鐵路及公路時其設(shè)計(jì)必須符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)所屬部門審批后在保證交叉建筑物安全的前提下方可施工。 </p><p>　　2、溝槽開挖及管道埋深 </p><p>　　管道的開挖最小寬度必須滿足管道的鋪設(shè)安裝要求，線路盡量選擇挖方斷面，少采用填方斷面，在參考國內(nèi)外很多工程中發(fā)現(xiàn)管道在填方斷面段容易出現(xiàn)不均勻沉陷等問題，情節(jié)較輕時，管道會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，情節(jié)嚴(yán)重時，會造成管道斷裂，影響

12、工程正常供水。 </p><p>　　管道的埋設(shè)深度，應(yīng)根據(jù)冰凍情況、外部荷載、管材強(qiáng)度及與其他管道交叉等因素確定。管道的埋深一般不小于1.5m。為保證供水管線穩(wěn)定可靠的正常運(yùn)行，將引水管線埋置于冰凍線以下，確定管線的管頂覆土厚度為：在穿越一般道路、村莊、臺地、苗圃、耕地時不小于1.5m，其余管段管頂覆土深度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。 </p><p>　　3、地基處理與管道敷設(shè) </p&g

13、t;<p>　　溝槽開挖后，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，可分別采用夯實(shí)、換填、砂樁、攪拌樁等處理方式。管道在遇見濕陷性黃土地基段時均采用換基處理，換填基礎(chǔ)采用3:7灰土較多，壓實(shí)度要求不小于95%。 </p><p>　　管道敷設(shè)安裝完畢后，應(yīng)先打壓試驗(yàn)，試驗(yàn)滿足規(guī)范要求時，才能溝槽回填。溝槽回填時首先用回填材料將管道兩側(cè)拱腋下均勻回填，然后管子兩側(cè)同時進(jìn)行對稱分層夯實(shí)，回填至設(shè)計(jì)埋深，干密度不低于1.5g

14、/cm。 </p><p>　　四、管道附屬建筑物設(shè)計(jì) </p><p>　　根據(jù)管線布置，結(jié)合地形情況，在管道沿線設(shè)置檢修閥井、排水閥、空氣閥井、檢修閥、流量計(jì)井、鎮(zhèn)墩等設(shè)施為便于管理各閥門，閥門均放置于閥門井內(nèi)。 </p><p><b>　　1、檢修閥井 </b></p><p>　　為了能在管道發(fā)生事故時分段進(jìn)行

15、檢修，加快清淤和檢修速度，減少棄水損失，結(jié)合引水運(yùn)行管理和事故檢修排水及地形條件等因素，需要布設(shè)檢修閥井。檢修閥井一般布置在管道的起點(diǎn)、末端、分水口及穿越河道、鐵路、公路段，或根據(jù)業(yè)主管理有特殊要求的管道段。當(dāng)管徑較小且在地下水位以上時，檢修閥井可采用砌磚結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單且容易施工；當(dāng)管徑較大或在地下水位以下時，檢修閥井最好采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　2、排水閥井 </b&g

16、t;</p><p>　　為便于管道檢修或發(fā)生事故后在較短的時間內(nèi)排出管道內(nèi)存水并將管內(nèi)沉淀雜物、泥沙沖刷干凈，結(jié)合檢修時間要求，將排水閥井布置在管道底凹處或檢修閥井之前。排水閥井一般由干井和濕井兩部分組成，干井內(nèi)布置排水閥，濕井留有排水管出口，再由搶險(xiǎn)車上水泵將濕井內(nèi)水盡快排出。排水井在排水時，井內(nèi)需要過水，排水井有防滲要求，結(jié)構(gòu)型式多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p><b&

17、gt;　　3、空氣閥井 </b></p><p>　　設(shè)置空氣閥井的目的是為了管道內(nèi)聚集的氣體能及時排出，不使管道發(fā)生氣阻現(xiàn)象，在管道充水時排出管中的氣體，放空水時及時補(bǔ)氣，正常運(yùn)行時排除水中所攜帶的微量氣泡。當(dāng)管道縱段高低起伏時，在管道的沿線凸處需要布置空氣閥井；當(dāng)管道縱段為某一個較小坡度，且較長一段沒有高低起伏時，每800m左右至少布置一處空氣閥井。國內(nèi)外很多工程在運(yùn)行中出現(xiàn)爆管現(xiàn)象，大部分由于空

18、氣閥井布置不合理。 </p><p><b>　　4、流量計(jì)井 </b></p><p>　　為了能夠準(zhǔn)確觀測管道內(nèi)水流流量變化情況，為了工程更好的管理，一般在管道的起點(diǎn)、末端、分水口處布置流量計(jì)井，每個流量計(jì)井中配備一個流量計(jì)。 </p><p><b>　　5、管道鎮(zhèn)墩 </b></p><p>

19、;　　在輸水管線平面及垂直拐彎處，為確保管節(jié)間不脫開，設(shè)計(jì)中對大于、等于４°的彎頭設(shè)c15鋼筋混凝土鎮(zhèn)墩；對于小于４°的轉(zhuǎn)角采用化整為零的方法利用接頭偏轉(zhuǎn)來解決，不再設(shè)支墩。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　在長距離輸水管道設(shè)計(jì)中，管道投資占輸水工程的絕大比重，正確選擇管道路由、合適的管材，對長距離調(diào)水工程設(shè)計(jì)的