淺談長距離輸水管線的設(shè)計要點

【摘要】長距離管道供水是一項距離長，投資大的工程。設(shè)計質(zhì)量的好壞直接影響著工程的合理性、耐久性及工程投資的大小。本文著重從管徑、管材的選擇、各種穿越形式等方面進行論述，提出了長輸管線的設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

【關(guān)鍵詞】管道；管材；穿越工程；泵房

引言

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，水資源短缺造成的供需水矛盾已十分尖銳和突出。因此長距離輸水管線供水方式日漸被人們采用。其主要特點是，水量沿程損失小，水質(zhì)免受沿途污染，能確保供水的可靠性。無疑長距離輸水管線供水將會日趨重要和被采用。本文對長輸水管線的設(shè)計要點談?wù)劥譁\的認識和想法。

1.長輸管線供水的特點

長距離輸水管線是指引水距離相對較遠，供水流量相對較大，供水歷時相對較長的管道輸水工程，與明渠、暗渠輸水比較見表1。

由上表可見管道輸水與明渠相比具有很多優(yōu)點，主要是水流受到有壓管道的約束，不受地形條件限制，管道可以通過工程穿越山巒、河流、鐵路、公路等障礙物把水輸送到目的地。管道既不受冬季冰凍的影響，也不受地面作物種植和小型附著物的影響，在保證線路最短、交叉較少、難度不大的情況下，選擇管線走向，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟方案比較，做到技術(shù)可行，經(jīng)濟合理。

2.長輸管線供水設(shè)計

2.1 經(jīng)濟斷面的選擇

設(shè)計中首先要結(jié)合供水量和供水時間，確定供水流量，選擇合理供水管道直徑。管徑的大小不僅影響供水量而且影響到工程造價。選擇經(jīng)濟管徑與選擇經(jīng)濟流速是密切相關(guān)的。在設(shè)計過程中往往是先選定經(jīng)濟流速的范圍，再確定管徑。管徑選大了，工程直接費用高，電能損失小，運行費低。反之，管徑選小了，工程直接費用低，電能損失大，運行費高。因此要經(jīng)過科學(xué)比較，選擇經(jīng)濟管徑。

2.2 提水泵站有效揚程的選擇

提水泵站是管道輸水的源頭工程，它是保證由水源地把水送到用戶的關(guān)鍵性工程，在確保輸水流量的情況下，選擇合理的揚程是保證輸水的關(guān)鍵。如果水源地與用戶之間沒有地形差或者是逆向地形差，則必須將全部揚程由泵承擔；如果沿程有制高點，制高點前為水泵承擔，制高點到用戶段由自然地形差承擔。公式如下：總揚程=沿程損失+局部損失-地形差（水位差）+出口水頭。

在實際揚程選擇中，需要的揚程不可能恰好等于水泵可選揚程。一般應(yīng)選稍大于而接近需要揚程的水泵，然后根據(jù)泵的性能曲線與實際線路做出水泵工作點，確定水泵的實際出水量及有效揚程。有效揚程選定了，電動機的耗能就已確定了。

對于超長距離輸水，地形多次起伏或多個供水目標的管線，可根據(jù)實際情況采用多次提水，分段加壓的方案，即除首部取水泵站外，在線路中部或分岔部的適當?shù)攸c，增設(shè)加壓泵站，可減小管道的工作壓力，降低工程造價。

2.3 管材的選擇

在選好管徑滿足了管道輸水能力的情況下，選用何種管材是影響工程造價的主要因素。目前做為長輸管的用材一般有五種：鋼管、鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鉿管、預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管（PCCP）、玻璃纖維增強熱固樹脂夾砂管（玻璃鋼管）。它們的特性比較詳見表2

2.4 穿越工程

由于管道鋪設(shè)中必然會遇到各種障礙物，如鐵路、公路、河流、坑塘、山巒等。因此必須輔之以相應(yīng)工程穿過或跨越。過鐵路或重要公路常用頂管加套管穿越，以免影響正常交通；過河流，常用管橋或倒虹吸跨越或伏越，以免影響行洪。穿越或靠近重要設(shè)施和村莊等時要采用加厚管，以提高其安全系數(shù)。這些穿越工程的規(guī)模大小將影響全部工程的難易和造價。因此在選線方案中應(yīng)盡量減小穿越工程或縮減規(guī)模。

2.5 泵房設(shè)計

泵房是取水的關(guān)鍵工程，設(shè)計中注意以下三個方面。

2.5.1 選擇泵房及水泵的型式。一般有干室型、纜車型和浮船型三種。目前應(yīng)用較多的為干室型泵房。在其設(shè)計中，盡量減少水泵數(shù)量及電機功率，優(yōu)先選用吸程較大的水泵，以抬高泵房底高程。泵房除考慮自然通風外，必要時考慮機械強迫通風。

2.5.2 處理好地基。地基是建筑物立足之本，它的優(yōu)劣直接影響建筑物的使用年限，因此，要嚴防地基出現(xiàn)不均勻沉陷，基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。在選擇地基時盡量使泵房座落在巖基上，盡量避開軟基，嚴禁地基一半土基，一半軟基。若條件不允許，一定要做地基處理。如采用樁基或更換地基土等。

2.5.3 輔助設(shè)備選型齊全。泵房內(nèi)除設(shè)水泵、電動機外，輔助設(shè)備選型是否齊全、合理對以后管理運用十分重要。長距離輸水水泵揚程高、管道貯水量大，當停電或關(guān)機時，大量水會倒流，使水泵葉輪產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，所以泵出口一定要設(shè)止回閥，以阻止回水倒灌。為使水泵在抽取真空后迅速關(guān)水，在出水管上應(yīng)優(yōu)先采用電動閘閥或電動蝶閥，供水泵檢修用。泵房內(nèi)應(yīng)設(shè)固定起吊設(shè)備，供檢修設(shè)備用。

3.結(jié)束語

本文談了長距離輸水管線設(shè)計中的常規(guī)問題，因每個工程的條件、特點各異，因此在實際設(shè)計中要全面綜合考慮，再定方案，確保設(shè)計質(zhì)量。

作者簡介：劉芳，1973.07，女，河北唐山，大學(xué)本科，高級工程師，主要從事水利工程設(shè)計及咨詢招投標工作。