輸水管道技術(shù)設(shè)計(jì)探究

周澤陽(yáng)

（中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安　710065）

輸水管道技術(shù)設(shè)計(jì)探究

周澤陽(yáng)

（中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安710065）

利用管道對(duì)水資源進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸可以有效的解決我國(guó)水資源分布不均衡的問題。對(duì)長(zhǎng)距離輸水管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還存在管材的選擇、管道路由的確定、管徑的選擇、管道防腐等問題。本文對(duì)選材、管線、和管道防護(hù)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并提出合理的解決方案。希望本文的研究結(jié)果和提出的措施對(duì)我國(guó)輸水管道的應(yīng)用與推廣起到崔進(jìn)作用，進(jìn)而保障我國(guó)水資源的供給，促進(jìn)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)。

長(zhǎng)距離輸水管道管道設(shè)計(jì)輸水管道系統(tǒng)水資源

當(dāng)代社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，我國(guó)的各個(gè)產(chǎn)業(yè)也得到了很大的發(fā)展。由于工業(yè)污染、水資源短缺等現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，許多城市以及農(nóng)村為了解決日常生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)供水問題不得不采用長(zhǎng)距離輸水管道。供水企業(yè)在長(zhǎng)距離輸水管道的建設(shè)中起到了很大的作用。

在管道設(shè)計(jì)中，任何一個(gè)方面出錯(cuò)，都會(huì)導(dǎo)致輸水管道無法正常運(yùn)行。所以供水企業(yè)對(duì)輸水管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

1　輸水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于對(duì)城市以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水是一個(gè)系統(tǒng)的工程，在確保完成供水任務(wù)的同時(shí)，要保證對(duì)途經(jīng)的水資源匱乏的區(qū)域進(jìn)行分流供水。如今，供水公司在建設(shè)長(zhǎng)距離輸水管道時(shí)經(jīng)常采用雙管供水，確保在一條水管出現(xiàn)問題時(shí)有另一條水管備用，以滿足超過百分之七十的用戶可以正常用水。因?yàn)閷?duì)管道的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化可以大幅度的減少項(xiàng)目投資，提高管道運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益與使用效果，所以對(duì)輸水管道進(jìn)行整體規(guī)劃是非常重要的。

2　管道路由的確定

在確定管道路由時(shí)，必須綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、地質(zhì)、社會(huì)等多方因素，根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)出合理的方案，并不斷改進(jìn)。在設(shè)計(jì)輸水管道路由時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）管道盡量設(shè)計(jì)成直線，使得輸水距離最短，并且可以降低水流對(duì)于拐角的沖擊力；（2）需要盡量避開城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及其他建筑物較為密集的地區(qū)；（3）需要避開斷層、巖溶等地質(zhì)惡劣的地區(qū)，在地形平整，環(huán)境較好的地區(qū)建設(shè)管道；（4）需要將管道沿公路周邊建設(shè)，以降低成本，便于維護(hù)；（5）考慮到生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)，管道在建設(shè)過程中應(yīng)該少占農(nóng)田，少伐樹。

3　管材的選擇

長(zhǎng)距離輸水管道的建設(shè)首先要考慮其在保障安全運(yùn)行條件下的投資收益問題，受復(fù)雜地形影響的施工限制以及在施工中的運(yùn)行狀況。當(dāng)前有很多種的管材，各種管材的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比詳見表1。

表1　不同管材不同性能對(duì)比表（以工作壓力為1.0MPa為例）

表2　

根據(jù)上表，考慮到安全問題，SP、DIP以及PCCP管比較安全，適合應(yīng)用在在工作壓力大，需要長(zhǎng)距離運(yùn)用，管徑較大，管道分布起伏較大的工程中。其中，若要使用管徑在DN1000mm以上的管道時(shí)，因?yàn)榍蚰T鐵管價(jià)格比較高，所以應(yīng)優(yōu)先使用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。在使用鋼管時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行防腐處理以延長(zhǎng)其使用壽命。

4　管徑的選擇

為了保障用戶的供水，我們需根據(jù)保證供水率系數(shù)為1.1～1.3的情況下確定輸水流量。如何對(duì)管徑進(jìn)行選擇，我們可以根據(jù)《水力計(jì)算手冊(cè)》，并通過綜合比較技術(shù)經(jīng)濟(jì)來選擇。輸水管道經(jīng)濟(jì)管徑的計(jì)算公式為：

其中， Q為輸水流量，為管道經(jīng)濟(jì)流速，詳情見表2。

確定經(jīng)濟(jì)管徑的方法也可采用費(fèi)用現(xiàn)值最小法。假設(shè)不同的管徑，計(jì)算出管道的一次性投資，然后根據(jù)供水流量、管長(zhǎng)、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(duì)應(yīng)的管徑即為經(jīng)濟(jì)管徑。

5　管道防護(hù)技術(shù)與安全措施

（1）管道防腐。輸水管道通常采用環(huán)氧煤瀝青來防腐，穿越鐵路的設(shè)在箱涵內(nèi)的管道和使用鋼筋混凝土包封的管道采用厚度為0. 8mm的五油三布防腐層進(jìn)行防護(hù)；一般管道則采用四油二布防腐層，厚度為0.6mm。在試壓、還土合格后才可以對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行防腐處理，采用機(jī)械噴涂水泥砂漿襯里。

（2）水錘防護(hù)。因?yàn)樵陂L(zhǎng)距離輸水管道運(yùn)行過程中，水的流速不斷變化，導(dǎo)致管道中水的壓力也不斷變化，時(shí)而升高，時(shí)而降低。在管道中水的壓力低于水汽化的壓力時(shí)，水柱將被拉斷產(chǎn)生斷流空腔，水錘將隨著空腔處水流彌合時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈撞擊而產(chǎn)生。水錘在管道壓力系統(tǒng)的防護(hù)中是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。在輸水管道建設(shè)過程中，應(yīng)采用在水泵出口處設(shè)置水錘消除器、安全閥、超壓泄壓閥等措施來防止管道受到水錘的危害。

6　結(jié)語(yǔ)

近年來，由于環(huán)境污染以及水資源匱乏，為了緩解我國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)的水資源短缺問題，我國(guó)建設(shè)了許多以南水北調(diào)為代表的水利工程，其中長(zhǎng)距離輸水管道的建設(shè)是其中主要的環(huán)節(jié)。對(duì)輸水管道的合理設(shè)計(jì)對(duì)解決我國(guó)用水的基本問題以及我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)有很重要的影響，所以在建設(shè)管道的過程中，應(yīng)綜合考慮自然、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)環(huán)境對(duì)管道的材質(zhì)、路由、管徑、管道防護(hù)以及其他事項(xiàng)作出合理的設(shè)計(jì)，以保障我國(guó)水資源的供給，促進(jìn)我國(guó)的建設(shè)。

［1］羅宇豐.長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)若干問題探討［J］.城市建筑，2013，20：150-156.

［2］王明安，張世功，段偉華，徐波勇.長(zhǎng)距離輸水管道設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討［J］.黑龍江水利科技，2006，02：92-93.