豫東某長距離輸水管道工程經(jīng)濟(jì)管徑選擇分析

李丹　李洋

[摘要]長距離引水工程管材管徑造價(jià)在工程投資中占較大比例，探討引水工程管材比選方法，為其他供水工程提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]引水工程；經(jīng)濟(jì)管徑；選擇

一、引言

豫東某引水管線，根據(jù)輸水線路進(jìn)出口水位情況，后陳樓調(diào)蓄水庫至七里橋調(diào)蓄水庫輸水線路不能滿足重力流輸水，為泵站加壓輸水，設(shè)計(jì)流量22.64m3/s，輸水線路長度為29.381km。

輸水管道的功能是將水安全輸送至目的地。根據(jù)規(guī)范要求，長距離輸水管道（輸水距離超過10km的輸水管道）不宜少于兩條，當(dāng)多水源供水或有調(diào)節(jié)水池或其他安全措施時，也可修建一條輸水管道。

輸水管道的條數(shù)，主要根據(jù)輸水量大小、輸水管道長度、投資及分期建設(shè)的安排等因素綜合考慮確定。輸水管道條數(shù)的設(shè)置，關(guān)系到供水的可靠性，若采用雙管或多根管道輸水，可以提高供水保證率，但輸水管道的條數(shù)又直接影響著投資額度的大小和供水成本的高低，一般雙管投資比單管投資高30%～40%左右，對于長距離輸水的管道投資則會更大。因輸水線路設(shè)計(jì)流量為22.64 m3/s，初估過流管道面積為16m2，受現(xiàn)有管道管徑大小的限制，輸水線路采用兩根管道輸水方案。

二、管徑比選

在長距離輸水管道工程，管徑的選擇尤為重要，直接關(guān)系到工程的總投資及運(yùn)行費(fèi)用。如果管徑選擇過大，盡管管道的水頭損失會小，但會增加泵站和管道工程的初期投資；如果管徑選擇過小，雖然會減少工程的初期投資，但會大量增加泵站運(yùn)行費(fèi)用來克服水頭損失。在長距離輸水管道工程中，尤其是在線路布置、管材、流量、糙率系數(shù)等確定的情況下，經(jīng)濟(jì)管徑的選擇直接影響到工程建成以后的運(yùn)行狀況和工程總費(fèi)用。

（一）經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算方法

目前常用的經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算方法為動態(tài)法，其中年值法和凈現(xiàn)值法最為常見，本工程以凈現(xiàn)值法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)管徑的計(jì)算，即總投資為年運(yùn)行電費(fèi)現(xiàn)值與投資現(xiàn)值之和，投資現(xiàn)值主要考慮管道的建設(shè)費(fèi)用和泵站的投資。

（二）計(jì)算參數(shù)

電費(fèi)綜合單價(jià)取0.85元/（kW·h），水泵年工作時間5500h，收益率取8%，計(jì)算年限取25年。

（三）經(jīng)濟(jì)管徑確定

后陳樓調(diào)蓄水庫～七里橋調(diào)蓄水庫輸水管道設(shè)計(jì)流量為22.64m3/s，采用雙管PCCP輸水，根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速范圍，管徑選用DN2800～DN4000，采用標(biāo)準(zhǔn)管，管徑級差為200mm。

經(jīng)過水力計(jì)算，各種管徑水泵的揚(yáng)程、泵站投資、管道的投資見表1，其中管道的投資包括土方開挖、土方回填、砂墊層、管材等方面投資。經(jīng)濟(jì)管徑比較表見表2，經(jīng)濟(jì)管徑比較曲線見圖1。

三、結(jié)語

通過以上表及圖可以看出，管道及泵站工程建設(shè)合計(jì)投資以DN4000最高，DN2800投資最低，但是隨著管徑的逐級減小，泵站年運(yùn)行費(fèi)用逐級增加，考慮到費(fèi)用的時間價(jià)值，DN3200費(fèi)用總值最低，DN3200為經(jīng)濟(jì)管徑。所以，后陳樓調(diào)蓄水庫～七里橋調(diào)蓄水庫輸水管道采用兩根DN3200PCCP，相應(yīng)的設(shè)計(jì)流速為1.41m/s。

經(jīng)過比選，所選管材、管徑不僅節(jié)約了工程投資，而且滿足了工程的可靠性，對同類型工程具有較好的參考意義。