【摘要】本文首先對各種管材特點、價格進行分析，然后詳細的論述了管材選擇方法及建議；管徑選擇的具體方法；長距離輸水管道工作壓力分段選擇的經(jīng)濟合理性；防護技術(shù)與安全措施，本文提出了自己的一些觀點和見解，望能為長距離輸水管道的設(shè)計提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】 輸水管道；管材；管徑；工作壓力

一、長距離輸水管道管材分析

1、鋼管。鋼管應(yīng)用歷史較長， 范圍廣， 是一種傳統(tǒng)的輸水管材。鋼管一般選用螺旋焊接與直縫焊接管， 具有強度高、可靠性高、適應(yīng)性強等優(yōu)點， 但耐腐蝕性差， 使用壽命一般不超過25 a。為延長鋼管壽命， 需對其進行防腐處理和保護， 其方法可采用涂料加犧牲陽極的復(fù)合防腐措施。鋼管內(nèi)、外防腐采用國家衛(wèi)生部許可的 GZ- 2新型高分子防腐涂料， 內(nèi)壁防腐級別為普通級， 采用二底二面， 漆膜干膜厚 80～ 100 m； 外壁防腐級別為重加強級， 采用二布四 油， 漆膜干 膜厚 280～300 m； 犧牲陽極保護塊間隔一定距離通過電纜與鋼管連接， 加強鋼管的抗腐蝕能力。通過涂料加犧牲陽極的復(fù)合防腐措施， 可使鋼管壽命達 50 a， 但施工復(fù)雜， 工期長， 造價較高。

2、球墨鑄鐵管。具有強度高、韌性好、延伸率大、耐腐蝕等特點， 內(nèi)壁襯水泥磨光防腐， 外壁采用噴鋅后涂瀝青防腐， 采用柔性 T型接口， 適應(yīng)變形能力強， 止水效果好， 是一種較理想的輸水管材。

3、預(yù)應(yīng)力混凝土管。預(yù)應(yīng)力混凝土管因加工工藝簡單， 造價最低， 但管材生產(chǎn)過程中存在弊病， 如三階段噴漿質(zhì)量不穩(wěn)定， 易脫落和起鼓； 一階段管在施加予應(yīng)力時不易控制， 造成質(zhì)量不穩(wěn)定、不均一， 且因重量大造成運輸安裝不方便， 使其應(yīng)用受到了限制， 該管道為最經(jīng)濟的管材， 可根據(jù)供水重要性適當(dāng)選用。

4、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管 （ PCCP ）。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管是一種鋼筒與混凝土制作的復(fù)合管。管芯為混凝土， 在其外壁或中部埋入厚 1.5mm 鋼筒， 在管芯上纏繞預(yù)應(yīng)力高強鋼絲， 并在其外部噴水泥漿保護層。該管抗?jié)B性能較好， 接口采用鋼制承插口， 尺寸較準確， 設(shè)橡膠止水圈， 止水效果較好。

5、玻璃鋼管。玻璃鋼管全稱纏繞玻璃纖維增強熱固樹脂加砂管， 該工藝是以樹脂為基本材料， 玻璃纖維及其制品為增強材料， 以石英砂為填充材料而制成的新型復(fù)合管材。玻璃鋼管采用承插式連接， 橡膠圈止水， 具有耐腐蝕、重量輕、強度高、不結(jié)垢， 尤其內(nèi)壁光滑， 水力學(xué)性能好， 造率系數(shù)僅為 0.009， 是鋼管的 70% ， 被稱為“水力學(xué)光滑管”， 在長距離輸水管道中具有廣闊發(fā)展前景。

6、硬聚氯乙烯塑料管 （ PVC - U ）。硬聚氯乙烯塑料管是一種傳統(tǒng)輸水管材， 具有耐腐蝕、重量輕、運輸安裝方便等優(yōu)點， 管徑一般小于等于 800 mm。400mm 以下管徑較為經(jīng)濟。

7、超高分子量聚乙烯管。超高分子量聚乙烯管是一種新型工程塑料管道， 具備了PV C- U 管優(yōu)點外， 還具有高抗沖擊性， 其沖擊強度是聚乙烯管的 4倍， 高耐磨性， 可達 PVC- U管的 10倍， 提高了使用壽命， 管道連接采用電熱融焊接工藝， 有效防止結(jié)點滲漏和開裂。

二、長距離輸水管道管徑分析

長距離輸水管道投資占輸水工程的絕大比重， 管徑增大， 管道一次性投資增大， 管路阻力減小， 可降低電耗量與年運行費用， 相反管徑減小， 可降低管道一次性投資， 但管路阻力增大， 年耗電量及年運行費增加。因此如何確定一個合理的管徑， 是長距離輸水管道設(shè)計中的一項十分重要的工作。確定經(jīng)濟管徑的方法可采用費用現(xiàn)值最小法。假設(shè)不同的管徑， 計算出管道的一次性投資， 然后根據(jù)供水流量、管長、管徑、管材計算凈揚程， 再由凈揚程、流量等計算裝機容量， 從而計算年運行費， 按費率和年限折現(xiàn)， 求出費用現(xiàn)值，其中最小費用現(xiàn)值對應(yīng)的管徑即為經(jīng)濟管徑。

三、長距離輸水管道工作壓力分析

長距離輸水管道各段工作壓力不同， 管道進口 （泵站出口 ）壓力最大， 管道出口壓力最小， 并受地形起伏的影響。設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)工程具體情況計算出管道沿線的工作壓力，包括水錘壓力和檢修情況， 以選擇管材壓力值。鋼管和球墨鑄鐵管強度高， 管材工作壓力一般為 1.6M P a， 對價格影響較小， 其它材料管道工作壓力不同對價格影響較大。預(yù)應(yīng)力混凝土管工作壓力為 0.4 ～ 1.2 M Pa， 分 5級； 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管工作壓力為 0.4～ 2.0 M P a， 分 9 級；玻璃鋼管工作壓力為 0.6 ～ 2.0 M Pa； 聚乙烯管為 0.6～ 1.0M P a； 高級聚乙烯管為 0.4～ 2.0 M Pa。上述管材工作壓力每提高一級， 增加管材投資 20% 左右。因此長距離輸水管道設(shè)計中必須根據(jù)計算壓力值， 分段選擇其工作壓力， 達到安全與經(jīng)濟的完美結(jié)合。

四、長距離輸水管道防護技術(shù)與安全措施分析研究

1、水錘的防護。水錘是壓力管道系統(tǒng)防護的重要內(nèi)容， 在長距離輸水管道中， 流速變化是經(jīng)常出現(xiàn)的， 管道中流速變化時， 致使管道中水的壓力的升高或降低， 在壓力低于水的汽化壓力時， 水柱就被拉斷， 出現(xiàn)斷流空腔， 在空腔處的水流彌合時將產(chǎn)生強烈的撞擊， 管道中的水升壓， 形成水錘。水錘有啟動水錘、關(guān)閉水錘、停泵水錘。一般啟動水錘不大， 只是真空情況下，管中空氣不能排出而被壓縮時才會加劇水位壓力的變化； 關(guān)閉水錘在正常操作時不會引起過大的水錘壓力； 但由于突然停電或事故停泵所產(chǎn)生的水錘往往較大， 水錘壓力值可達到工作壓力的 1.5～ 3倍。一般采取技術(shù)工程措施加以防護 ， 在水泵出口處設(shè)置水錘消除器、緩閉止回閥、安全閥、超壓泄壓閥等形式以防止水錘危害。

2、排氣閥的設(shè)置。管道初次輸水時， 管道內(nèi)存有空氣， 管道運行時， 實際上是水汽兩相流。因此在長距離輸水管道設(shè)計時， 必須重視排氣閥的設(shè)置， 其數(shù)量應(yīng)根據(jù)沿線地形、地質(zhì)情況， 合理確定管道的縱向布置， 一般人為的每隔一定距離布置成一個高點，在駝峰處布設(shè)排氣閥， 防止管道的氣蝕和振動， 以影響管道輸水及安全。

3、連通管的設(shè)置。長距離輸水管道按有關(guān)規(guī)范規(guī)定， 一般采用雙管線布置， 以滿足檢修需要， 檢修時供水量應(yīng)不少于設(shè)計供水量的70% ， 為達到此目的， 應(yīng)在二根主管之間設(shè)置連通管， 在每根連通管處的主管上下側(cè)設(shè)置 2個閘閥， 共 4個閘閥， 以達到分段檢修目的。連通管的數(shù)量可根據(jù)輸水管線的長度， 在分段檢修情況下滿足設(shè)計供水量的 70% ， 經(jīng)計算確定， 一般設(shè)置 3處連通管。

五、結(jié)語

總之， 在長距離輸水管道設(shè)計中， 管道投資占輸水工程的絕大比重， 管材、管徑及工作壓力的選擇必須根據(jù)工程規(guī)模、重要性、地形地質(zhì)等進行經(jīng)濟比較綜合分析確定， 許多技術(shù)及安全措施還有待更深入的研究與提高。

參考文獻

[ 1] 陳勇城 . 長距離輸水工程的管材選用[ J ]. 中國給水排水，1999

[ 2] 王占杰 . 供水工程管道的選擇[ J].中國水利， 2005