低壓輸水管道中幾種管材的應(yīng)用分析

楊海芹

(河北大地建設(shè)科技有限公司上海分公司，上海 201315)

為逐步適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新要求，改善小型農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施條件，2013年7月，浦東新區(qū)河道管理署制定了“以灌區(qū)或村為單位，以調(diào)整灌區(qū)布局，渠系布局為目的，將灌區(qū)內(nèi)灌溉水平低下的泵站、渠系及渠系建筑物進(jìn)行全面改造”的排灌設(shè)施系統(tǒng)改造工程行業(yè)技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)。

由于輸配水管道工程投資普遍占到排灌設(shè)施系統(tǒng)改造工程建安投資60%以上的比重，為合理控制工程投資，響應(yīng)新區(qū)河道管理署針對(duì)“結(jié)合灌區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行管網(wǎng)改造”組織的專(zhuān)題研討，筆者選擇浦東新區(qū)規(guī)模較為典型的川沙新鎮(zhèn)會(huì)龍村石門(mén)站灌區(qū)作為具體分析實(shí)例，對(duì)適用于低壓管道輸水灌溉工程的幾種管材做了系統(tǒng)對(duì)比分析，探討其技術(shù)經(jīng)濟(jì)適用性。

1 灌區(qū)概況

浦東新區(qū)川沙新鎮(zhèn)會(huì)龍村石門(mén)站灌區(qū)位于南六公路以東、會(huì)龍路以北的石門(mén)東路2號(hào)橋東北角，灌區(qū)總面積597.18畝，有效灌溉面積440.52畝。如同目前上海市浦東新區(qū)多數(shù)灌區(qū)一樣，現(xiàn)有輸水管道為水泥類(lèi)預(yù)制管，普遍建于上世紀(jì)70年代。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的運(yùn)行，管道淤積、老化，接頭開(kāi)裂滲漏等現(xiàn)象嚴(yán)重，多數(shù)末端灌水困難，灌溉水利用系數(shù)低，維修費(fèi)用逐年增加;另外，由于市政建設(shè)等多種原因，原有灌區(qū)被打亂，部分地塊成為灌溉盲點(diǎn)。需要進(jìn)行全面排灌設(shè)施系統(tǒng)改造。

根據(jù)現(xiàn)狀引水河位置走向(北與焙灶港連接，南與五灶港連接)，新建350ZLB-3.5軸流水泵1座。灌區(qū)按地形情況劃分為28個(gè)灌溉地塊，灌溉供水干管2條沿石門(mén)東路東西向布置，支管9條與干管垂直南北向布置，分支管與支管垂直東西向布置，輸水管道總長(zhǎng)4615米(不含過(guò)河構(gòu)筑物)。

作為全面的排灌設(shè)施系統(tǒng)改造工程，根據(jù)實(shí)際需要布置了分水井、渡槽或倒虹吸、田間出水口、排水溝等構(gòu)筑物。對(duì)不同材質(zhì)管道的應(yīng)用價(jià)值比較，本文只討論系統(tǒng)中水平鋪設(shè)的管材管件部分，施工方法為開(kāi)槽埋管，下文統(tǒng)一稱輸水管道系統(tǒng)。

2 不同管材低壓輸水管道系統(tǒng)特性

針對(duì)石門(mén)站灌區(qū)排灌設(shè)施系統(tǒng)改造工程分別設(shè)計(jì)了塑料管材管道輸水灌溉系統(tǒng)和水泥預(yù)制管管道輸水灌溉系統(tǒng)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均為灌溉保證率95%。

塑料管材輸水管道系統(tǒng)主要考慮聚乙烯管材(PE100級(jí)，PN0.6Mpa和 PE80級(jí)，PN0.4Mpa)、低壓實(shí)壁硬聚氯乙烯管材(PVC－U實(shí)壁，PN0.63Mpa)、連續(xù)纏繞玻璃鋼夾砂管材(FRPM，PN0.4Mpa)三種材質(zhì)管道。

水泥預(yù)制管材輸水管道系統(tǒng)中，φ300、φ450為承插式砼管，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30;φ600為承插式鋼筋砼管(PH－48管)，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35。

幾種材質(zhì)管道系統(tǒng)工程適用性見(jiàn)表1。

幾種材質(zhì)管道系統(tǒng)工程特點(diǎn)見(jiàn)表2。

不同材質(zhì)輸配水管道系統(tǒng)工程量見(jiàn)表3、表4。

表1 幾種材質(zhì)管道系統(tǒng)工程適用性

表3 不同管材低壓輸水管道工程量表

表4中，當(dāng)塑料管材PVC－U實(shí)壁管材時(shí)，dn400以上管件為塑鋼材質(zhì);當(dāng)塑料管材為PE材質(zhì)時(shí)，PE100級(jí)，PN0.6Mpa和PE80級(jí)，PN0.4Mpa管道系統(tǒng)所使用管件標(biāo)準(zhǔn)一致。

表5中水泥預(yù)制管低壓輸水管道連接井僅考慮作為管道分支連接、不同管徑連接部分的井，在數(shù)量上已經(jīng)剔除低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)中必須設(shè)置的起排氣、分水作用的井，在單價(jià)上也未考慮連接井兼具分水、排氣部分功能的價(jià)值。

表4 塑料管材低壓輸水管道工程量表

表5 水泥預(yù)制管低壓輸水管道連接井工程量表

3 不同材質(zhì)低壓輸水管道系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及應(yīng)用分析

3.1 基礎(chǔ)單價(jià)和取費(fèi)依據(jù)

水泥預(yù)制輸水管道系統(tǒng)建筑安裝費(fèi)，人工、材料、機(jī)械臺(tái)班含量按照《上海市市政工程預(yù)算定額》(2000年)，單價(jià)參考上海市2014年10月建設(shè)工程造價(jià)信息。

塑料輸水管道系統(tǒng)中塑料管材、管件材料費(fèi)為2014年10月市場(chǎng)詢價(jià)，綜合采納了部分在滬管材生產(chǎn)企業(yè)報(bào)價(jià);其他材料、人工、機(jī)械臺(tái)班含量按照《上海市公用管線工程預(yù)算定額》(2000年)，單價(jià)參考上海市2014年10月建設(shè)工程造價(jià)信息。

綜合管理費(fèi)、安全防護(hù)、文明措施費(fèi)和有關(guān)規(guī)費(fèi)、稅金等取費(fèi)見(jiàn)表6。

表6 施工費(fèi)用計(jì)算程序表

3.2 不同材質(zhì)低壓輸水管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

幾種材質(zhì)低壓輸水管道系統(tǒng)材料費(fèi)和建安工程費(fèi)見(jiàn)表7，幾種材質(zhì)低壓輸水管道系統(tǒng)材料費(fèi)和建安工程費(fèi)的畝指標(biāo)對(duì)比圖見(jiàn)圖1和圖2。

表7 幾種材質(zhì)低壓輸水管道材料費(fèi)和建安工程費(fèi)

圖1 不同材質(zhì)輸水管道系統(tǒng)材料費(fèi)畝指標(biāo)對(duì)比圖

由表2和圖1，單從材料費(fèi)上比較，F(xiàn)RPM管道系統(tǒng)最高，聚乙烯管材PE100級(jí)、PE80級(jí)管道和PVC－U實(shí)壁管管道系統(tǒng)漸次降低，混凝土管道系統(tǒng)最低。

圖2 不同材質(zhì)輸水管道系統(tǒng)建安工程費(fèi)畝指標(biāo)對(duì)比圖

由表2和圖2，施工費(fèi)用的增加，致使混凝土管道系統(tǒng)建安工程費(fèi)用大大增加，畝投資指標(biāo)高于低壓聚乙烯(PE)管和低壓硬聚氯乙烯(PVC－U)實(shí)壁管;聚乙烯管材PE100級(jí)、PE80級(jí)和PVC－U實(shí)壁管建安費(fèi)用的變化趨勢(shì)則與材料費(fèi)用一致。

值得一提的是，聚乙烯管材之所以考慮PE100級(jí)，PN0.6Mpa和 PE80級(jí)，PN0.4Mpa兩種，是因?yàn)樯虾５貐^(qū)市售PE管材公稱內(nèi)壓基本在0.6Mpa及以上，而低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)工作壓力一般為0.2～0.4Mpa。

從表7和圖2數(shù)據(jù)中可以測(cè)算，PE80級(jí)，PN0.4Mpa管道系統(tǒng)建安工程費(fèi)相比 PE100級(jí)，PN0.6Mpa管道系統(tǒng)和PVC－U實(shí)壁管道系統(tǒng)分別減少了11%和增加了11%。

3.3 不同材質(zhì)低壓輸水管道系統(tǒng)的應(yīng)用分析

(1)從管材適用性的角度考慮，F(xiàn)RPM管道性能并不優(yōu)于聚乙烯管和硬聚氯乙烯管，但費(fèi)用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后二者，在有選擇的情況下，不推薦其作為低壓灌溉常用管道。

(2)混凝土管生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保性差，質(zhì)量重，運(yùn)輸、施工需要耗用更多人工和機(jī)械臺(tái)班;基礎(chǔ)和接頭施工質(zhì)量難以保證，直接導(dǎo)致后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本增加，難以持續(xù)保證較高水平的灌溉水資源有效利用;且經(jīng)成系統(tǒng)的管道經(jīng)濟(jì)比較，價(jià)格低廉的混凝土管材，成系統(tǒng)的建安成本超過(guò)了低壓聚乙烯管道系統(tǒng)和低壓聚錄乙烯管道系統(tǒng)。建議在有條件提高灌溉標(biāo)準(zhǔn)的灌區(qū)，適時(shí)將其逐步替換。

(3)由于各種原因，dn400以上PVC－U實(shí)壁管材市場(chǎng)供應(yīng)受限，且dn400以上管件采用塑鋼材質(zhì)，造價(jià)較高，材質(zhì)和接頭形式不是最優(yōu)，作為低壓灌溉用塑料管材，是在一定范圍內(nèi)相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)的選擇。

(4)PE管材具有一般塑料管材質(zhì)輕、施工便利的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，其獨(dú)特的熱熔連接方式，使得接頭處的質(zhì)量得到有力保障，即使發(fā)生沉降變形，或基本農(nóng)田內(nèi)的機(jī)械化播種收割的影響，都不致發(fā)生脆性破裂。聚乙烯管道建安費(fèi)畝指標(biāo)低于同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的混凝土管道，僅比硬聚氯乙烯實(shí)壁管道略高，在經(jīng)濟(jì)上較有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先推薦作為灌溉用管材。

PE80級(jí)，PN0.4Mpa管道系統(tǒng)具備聚乙烯管材所有優(yōu)點(diǎn)，在滿足低壓輸水灌溉功能的前提下，是聚乙烯管材中最經(jīng)濟(jì)的選擇。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)幾種適用于低壓輸水灌溉的管材進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，認(rèn)為聚乙烯(PE)80級(jí)，PN0.4Mpa的管道系統(tǒng)應(yīng)用在小型農(nóng)田低壓輸水灌溉中，略提高工程造價(jià)的同時(shí)，由于施工方便，接頭質(zhì)量可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，有力的保障了設(shè)計(jì)灌溉率，有效的減少了灌溉系統(tǒng)后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

［1］GB/T 20203-2006，農(nóng)田低壓管道輸水灌溉工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB/T 23241-2009，灌溉用塑料管材和管件基本參數(shù)及技術(shù)條件［S］.

［3］GB5028-99，灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］CJJ101-2004，埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］上海市建設(shè)工程定額管理總站.上海市公用管線工程預(yù)算定額(2000)［M］.上海:上?？茖W(xué)普及出版社，2000.

［6］DB31/T 469-2009.糧田和菜地水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］李繼杰.節(jié)水灌溉技術(shù)和理念構(gòu)建分析［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2015(03).

［8］李翠蘭.灌溉渠道混凝土襯砌裂縫原因分析及防治措施［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2015(02).