长距离大口径输水管道的优化设计分析

长距离大口径输水管道的优化设计分析

包天栋

云南水利水电建设工程技术开发有限公司云南昆明650500

摘要：在本文中，主要是分析了大口径、长距离输水管道的优化设计方案，通过明确对其方案加以优化的意义，适当的阐述管道选线的基本原则，针对于不同管道的性能和工程造价等问题加以讨论，提供相对于合理的优化建议。

关键词：长距离；大口径；输水管道；优化设计

在城市发展进程中，为了让城市居民的生活得到满足，同时又能符合经济发展的基本需要，应该积极的关注市政基础设施的建设与完善程度【1】。作为基础设施中的关键组成，城市输水系统的完善情况影响较大，涉及到长距离、大口径输水工程时，需要关注的细节问题更多，因此应该花费较多的精力展开必要的分析。

1、长距离大口径输水管道管线位置的确定

因为这种项目的投资巨大，所以一旦涉及到选线问题，需要从众多的细节上加以分析，在全面分析技术问题的基础上，重视能源的有效节约，同时适当的降低投资的成本，保证工期能够在合理的范围内，确保施工更加合理，运营维修管理的原则科学严谨，依照实际的技术情况展开全方位的考虑。需要注意的是在选择管线的时候，适当的缩短管线，但是不可以使其过短，应该全面的分析，展开综合的考虑。还需要关注的是管线应该避开与多种障碍物的交叉，比如说遇到河流或者是公路等不利地段的时候，需要做好相应的防护措施【2】。水利条件较佳且管理方便才能保证管线实际产生的电耗降低。管线需要沿着公路或者是铁路的一侧完成相应的埋设，之后落实科学化的维护和管理。应该注意的是避免拆迁和尽可能少的占用农田，适当的节省工程造价，保证施工不会受到相应的影响。在上述提及的相关原则中，能够清楚地了解到选线过程的细节问题，通过全方位的考虑，明确多种方案的存在意义，结合着实际的情况确保方案的确定更为严谨。

2、长距离大口径输水管道管材的选择

当相关的输水管线走向已经确定了之后，需要分析管材的选择方案，不论是什么样的管材，都是确保长距离输水顺利完成的关键。现阶段考虑到大口径、长距离输水管道的特殊情况，应该从钢管、预应力钢筒混凝土管等不同种类中加以选择。

2.1耐压能力

所谓的耐压能力，重点是指的管壁承受管内的工作压力，同时也包含着管外土层静荷载与地面活荷载的能力【3】。只有全面的分析耐压能力，才能促使输水更加的安全到位。钢管以及预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管这样的三种管材明显具有较高的强度，因此能够表现出良好的承受内外压的能力，玻璃钢管实际承受外压的能力则比较弱。

2.2柔性特征

因为玻璃钢管本身的特性较为明显，其弹性模量是15.2*103MP，硬度HB=40，是柔性管材，另外的三种管材则属于刚性管材。玻璃钢管的柔性特征和重量较轻的特征极为明显，因此更适合运用在水下或者是地下水位比较高的软土地区，这样的特点就是其他的管材所无法比较的。

2.3耐蚀性能

埋地管道外部土壤针对于管壁能够产生较为强烈的腐蚀，特别是酸性的土壤针对于管道的腐蚀情况极为明显，所以在选择管材的时候，需要重点分析的是管材本身的耐蚀能力，这是确保给水管道安全性的关键之处，同时也能确保延长其本身的使用寿命。在上述提及的相关材料中，玻璃钢管是高分子有机材料制作而成的管材，因此外部的土壤对其产生的腐蚀程度比较低，相应的耐蚀性能则极为明显。预应力钢筒混凝土管也具有着比较强的耐蚀性能，但是并不适合运用至强酸性的土质之中。球墨铸铁管拥有着较为强大的电阻，接口处往往是运用了胶圈加以密封，能够彰显出良好的绝缘效果，但是外在的土质还是能够对其产生相应的腐蚀作用【4】。钢管本身的耐蚀性能最差，甚至于存在着极为严重的电腐蚀。

2.4施工难度

在管道进行实际安装的时候，往往需要考虑到施工的难易程度，通过分析多种因素的影响，明确不同管材对应的施工难度，方便选择较为合理的施工方案。玻璃钢管属于较轻的材质，接口和管道的安装十分的便捷，但是其对于基础和回填处理的要求比较高，压实度一般能够达到百分之九十五以上。预应力钢筒混凝土管属于较重的管材，具有着极大的施工难度，因此需要合理的运用大型的机械设施，管底应该适当的铺设相应的碎石垫层，避免出现不均匀沉降的相关问题。球墨铸铁管较轻，接口和管道实际安装的时候较为便捷，但是还是应该在管底适当的铺设砂石垫层，防止出现不均匀沉降的问题。钢管的材质较轻，涉及到的施工技术较为成熟，但是受到接口质量难以确定的影响，使得施工过程较为复杂，其中也包含着部分人为因素的影响，所以相应的施工难度更大【5】。

3、长距离大口径输水管道排水阀和泄水阀的使用

随着城市用水量的不断增加，很多的城市开始积极的关注大型长距离输水工程的开展，在项目实践中多是运用了管道或者是暗渠方式落实基本的输水工作。在输水项目实践中，需要及时的完成地形的勘察、路线的选择和方案的对比，最为关键的是对管材的选择充分的考虑，管材的造价在整个输水工程项目中占据到较大的比重。除了考虑管材的相关问题外，还应该重点分析排水阀和泄水阀的使用，只有将排水阀和泄水阀合理的设置，同时重视一些细节性的问题积极的落实到实处，才能让长距离大口径输水管道真正的完成铺设的目标，合理的落实输水工作。长距离大口径的输水管道应该严格的依照地形的起伏状况完成相应的铺设，因在水中会掺有较多的气体，所以在实际输水的过程中，会使得管道中存有一定的气体，通过气体与水流的相互融合，导致水流排放过程中气体也得以释放，管内顶部便形成了全阻压缩过水断面，以至于输水过程中额外的水头损失大大的增加，积气也应该及时的排除【6】。在管道内部的任意高点都需要适当的安装上自动排气阀，这是确保管道中相应空气得以排除的关键。排气阀安装的数量应该合理，在具体的实践阶段，科学化的设计和安排才能保证排气阀的实际作用充分的彰显出来，这也是确保管线能够正常输水的关键举措。泄水阀应该合理的设置在管道的最低点，这是让管道中所有的沉积物和泥沙等均能得到有效排放的关键。

4、结语

因为长距离输水工程需要较大的投资，加之工程项目涉及到的距离较长，所以在实际设计和施工阶段，应该积极的抱着谨慎的态度落实工作，注重质量关的严格把控，确保质量能够符合一定的标准。设计和施工人员应该坚持着自身的岗位意识，尽可能的落实好工作上的细枝末节，保证采取更为精致的设计方案，完成合理化的施工。在实际的工程实践中，只有做到上述的几点，才能促使长距离大口径输水管道发挥出积极的利用价值。

参考文献

[1]李增斌.大口径输水管道在引青济秦扩建三期工程施工中的应用[D].湖北工业大学,2017.

[2]朱永涛,霍学平.超大口径长距离HDPE输水管道材料与设计研究[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2016,29(03):45-48+58.

[3]朱永涛,赵伟鑫,张志华,霍志久,苏金舫.超大口径长距离HDPE输水管道变形率模型试验研究[J].新型建筑材料,2016,43(01):33-36.

[4]李青坤,钟磊,邹建伟.浅析长距离大口径输水管道在施工过程中的问题及解决方法——以贾庄至卧虎山输水工程为例[J].水利建设与管理,2015,35(08):44-47.

[5]许挺,周智科,戎尧国.上海青草沙严桥支线长距离大口径输水管道水锤防护[J].中国市政工程,2014(02):32-34+107.

[6]司徒菲,陈才高,李金印,李永海,何伟军.长距离大口径输水管线摩阻系数及局部水头损失系数研究[J].给水排水,2011,47(08):108-111.