供水工程长距离输水管道设计要点探析

供水工程长距离输水管道设计要点探析

1 刘翠娟 2 姜勇

1 青岛胶州自来水有限公司 山东 胶州 266300 2 青岛涌泉管道安装有限公司 山东 胶州 266300

摘要：近年来，我国的供水工程建设有了很大进展，在供水工程中，经常遇到长距离输水管道，但不同供水点与供水工程之间的距离是不同的，如果距离过大，则需要通过长距离输水管道来满足供水需求。而长距离输水管道因为规模较大，其面临的很多问题，在短距离管道当中都可以被避免，所以长距离输水管道设计与短距离管道设计不同，对此本文将结合实例，对长距离输水管道设计要点进行分析。

关键词：供水工程；长距离输水管道；设计要点

引言

从城市供水的发展来看，适用于水源的水资源日渐匮乏，伴随着城市的发展和扩张，水资源的短缺成为城市发展的短板，以集中、安全、一体化供水为原则，远离中心城镇的发展区域多采用长距离输水方式来解决地区水资源供给不足、水安全难以保障的问题。长距离输水管线的设计不同于城市内的配水管网设计，距离长、水头损失大、受管材、设备性能的限制，同时考虑安全节能的要求，对长距离输水系统设计方案合理性要求更加严格。

1设计要点

1.1输水管道选线布置

选择输水管道时应遵循以下原则：（1）符合城镇建设总体规划和区域规划；前期与建设部门、规划单位、权属单位、土地管理部门等充分对接，尽可能保证相关单位要求及供水的安全性和经济性；（2）管线应尽可能平直，以减小弯曲，保证良好的水力条件；（3）尽可能靠近既有道路敷设，减少拆迁，少占农田，便于施工、运行和后期维护检修；（4）尽量避开现有的光缆、电缆等设施，穿越河流、铁路、公路等提前对接审批程序、协调事宜及管线敷设方式。

1.2管材选择方案

针对现代市场中常见的管材种类，实例工程单位结合实际情况，进行了管材对比。具体来说，玻璃钢管是一种低成本管材，具有良好的防渗透和防腐蚀表现，但耐用性较差，很容易老化；预应力钢筒混凝土管的成本较高的管材，其各方面性能十分突出，适用范围较大；球墨铸铁管的成本同样较高（低于预应力钢筒混凝土管），但其耐压性、电阻抗比等性能仅次于预应力钢筒混凝土管；钢管是最为普通的管材，其成本低廉，但各方面性能较为普遍，不适用于复杂的施工环境当中。

1.3耐蚀性能

钢管需要内外防腐涂层，并结合阴极保护防腐；球墨铸铁管出厂成品已进行了内外防腐的喷涂工作，不必再进行另外的防腐作业；在绝大多数情况下，PCCP管道水泥砂浆保护层与混凝土管芯，都能够为管道提供足够的防腐保护，无须作任何附加措施，为避免PCCP预应力钢丝的氢脆破坏，大多数情况下还需采用阴极保护防腐。三种管材防腐费用由大到小依次是钢管、PCCP管、球墨铸铁管。

1.4输水管道附件的设置

维修阀门的间距应根据管道的复杂情况、管道的强度、事故的预期概率、事故排水的难度等因素确定，一般每3-4km设置一个阀门，穿越大型河道、铁路也应考虑设置检修阀。另外在安装水力控制阀时，如超压泄压阀、水位和流量控制阀等也应安装检修阀。检修阀的数量和位置要结合工程实际情况，数量多不止增加工程成本，也影响管道过水条件，加大水损。目前大口径输水管道比较常用的为卧式闸阀和蝶阀，蝶阀起闭迅速、阻力小、体积小、重量轻，在低压工作环境下密封性较好，长距离输水管道也可根据实际情况采用闸阀与蝶阀组合的形式。输水管道分别于管道隆起点、低洼处设置排气、泄水装置。输水管道泄水阀直径应经水力计算确定，可取输水管道直径的1/5-1/4，在工作压力范围内处于关闭状态，泄漏应为零，所以，泄水阀门应具有良好的密封性能，在运行或试运行时对排放阀进行流量调节，宜采用闸阀。大口径输水管道排气设施位置可结合设置管道检查孔（通常直接为700-800mm），检修孔对于管道施工、后期维护提供了很大的便利。输水管道通常结合自然地势敷设，覆土不宜过深，实际工程中如遇连续起伏变化地势，还需具体考虑可否调减排气、泄水装置的数量。

1.5跨河施工

架空过河及顶管施工，和水下沉管施工相比，后者具有对环境、水体影响小，对河道景观影响小，施工过程对通航影响小，并且工期短的优势。但后者对抗浮处理、管道保护的处理要求比较高，后期的维修也比较困难。作为防洪抗洪区域排水系统的一部分，河道对水面净高没有要求。在设计中，通过多方案比选、结构验算和综合技术经济因素，确定采用钢管直接穿越两河水面。河中分别设置1个和2个支墩，在河道支墩施工过程中，为了经济和方便起见，分别用51厚的钢板轧机制作了三个直径分别为140em，150em和160em，长度为300cm的钢套。它们被包裹在一起以方便运输。将它们运到现场后，用起重机将它们从河道的两侧分别吊到河道中的指定位置，并将钢套中的水抽干。将沉管建造到未受扰动的土壤后，将50m厚的钢筋混凝土底板浇铸到底板上。宽度为60cm，长度和高度达到管底设计标高的混凝土支撑由新模板浇筑。该方案非常经济，安全，质量可靠，并取得了令人满意的结果。

2实例工程设计要点

（1）环境因素设计。实例长距离输水管道工程设计当中，为了避免城市环境、野外环境中各类因素的影响，着重对线路路线进行了设计，相应得到三个方案。下文将对各方案的概况以及优劣进行分析。①方案一。实例工程主要为自水库取水泵站的东侧起至水厂的输水管敷设工程，敷设线路依照周边村镇的道路进行，随后当敷设区段进入公路之后，继续依照公路走向进行敷设，直至达到水厂。根据现状资料分析得知，方案一具有以下优点，即该工程的路线最短，过程中没有太多曲折，所以供水质量可以得到保障、该工程整个范围内没有太多影响因素，施工不易受扰；方案一劣势主要在于：小部分区段与村镇农田发生冲突。②方案二。方案二当中，实例工程输水管敷设工程起终点相同，敷设线路依照周边村镇的道路进行，随后进入其他公路当中，沿着该公路路线继续敷设。根据现状资料分析得知，方案二具有一个优点，施工开展过程当中，其路线交通状况良好，有利于施工效率；方案二劣势主要在于：该方案公路施工部分周边道路无施工路由，需进行道路破复，所以施工流程烦琐，且会造成多出破坏。③方案三。方案三当中，实例工程输水管敷设工程起终点相同，敷设线路依照周边村镇的道路进行，随后完成村镇道路之后，绕开主要公路8.0km，在中段沿路线进行敷设。根据现状资料分析得知，方案三优点与方案二相同，对此本文不多加赘述；方案三劣势主要在于：部分区段存在大量水体，且渠道宽度较大，不利于施工，增加投资，影响工期。综上可见，方案一表现最佳，那么根据该方案表现可见，其可以有效避免环境因素影响，同时坚固了施工效率，因此可以将环境因素的影响降至最低。（2）管径选择方案。为了确保设计中管径合理，实例工程单位结合实际情况，采用对比法进行了管径选择。具体来说，实例工程单位在供水规模5万m³/d且管段长度控制在34.5km的情况下，设计了三个管径选择方案，并结合实际情况进行比较。综合比较来看，其中方案一的应用效果最符合实际需求，所以将选择此方案作为结果。

结语

综上所述，长距离输水管线目前是解决水资源分布不均和社会发展矛盾的主要工程手段，设计过程中需要对输水系统仔细分析计算，认真考量业主的用水需求，工程设计方案中对系统的安全性、易检修性、事故供水保障、管道泵阀的水锤保护、管道负压破坏进排气保护、管线系统造价综合设计比选后，方能确定可行和优化的输水方案。

参考文献

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