周澤陽

（中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西西安　710065）

輸水管道技術(shù)設(shè)計探究

周澤陽

（中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，陜西西安710065）

利用管道對水資源進行長距離運輸可以有效的解決我國水資源分布不均衡的問題。對長距離輸水管道進行設(shè)計時，還存在管材的選擇、管道路由的確定、管徑的選擇、管道防腐等問題。本文對選材、管線、和管道防護技術(shù)進行了簡單的分析，并提出合理的解決方案。希望本文的研究結(jié)果和提出的措施對我國輸水管道的應(yīng)用與推廣起到崔進作用，進而保障我國水資源的供給，促進我國的現(xiàn)代化建設(shè)。

長距離輸水管道管道設(shè)計輸水管道系統(tǒng)水資源

當(dāng)代社會，隨著科學(xué)技術(shù)的日益進步，我國的各個產(chǎn)業(yè)也得到了很大的發(fā)展。由于工業(yè)污染、水資源短缺等現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，許多城市以及農(nóng)村為了解決日常生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)供水問題不得不采用長距離輸水管道。供水企業(yè)在長距離輸水管道的建設(shè)中起到了很大的作用。

在管道設(shè)計中，任何一個方面出錯，都會導(dǎo)致輸水管道無法正常運行。所以供水企業(yè)對輸水管道進行設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾個方面。

1　輸水管道系統(tǒng)設(shè)計

由于對城市以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水是一個系統(tǒng)的工程，在確保完成供水任務(wù)的同時，要保證對途經(jīng)的水資源匱乏的區(qū)域進行分流供水。如今，供水公司在建設(shè)長距離輸水管道時經(jīng)常采用雙管供水，確保在一條水管出現(xiàn)問題時有另一條水管備用，以滿足超過百分之七十的用戶可以正常用水。因為對管道的系統(tǒng)設(shè)計進行優(yōu)化可以大幅度的減少項目投資，提高管道運營的經(jīng)濟效益與使用效果，所以對輸水管道進行整體規(guī)劃是非常重要的。

2　管道路由的確定

在確定管道路由時，必須綜合考慮經(jīng)濟、環(huán)境、地質(zhì)、社會等多方因素，根據(jù)具體情況設(shè)計出合理的方案，并不斷改進。在設(shè)計輸水管道路由時應(yīng)考慮以下因素：（1）管道盡量設(shè)計成直線，使得輸水距離最短，并且可以降低水流對于拐角的沖擊力；（2）需要盡量避開城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及其他建筑物較為密集的地區(qū)；（3）需要避開斷層、巖溶等地質(zhì)惡劣的地區(qū)，在地形平整，環(huán)境較好的地區(qū)建設(shè)管道；（4）需要將管道沿公路周邊建設(shè)，以降低成本，便于維護；（5）考慮到生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟建設(shè)，管道在建設(shè)過程中應(yīng)該少占農(nóng)田，少伐樹。

3　管材的選擇

長距離輸水管道的建設(shè)首先要考慮其在保障安全運行條件下的投資收益問題，受復(fù)雜地形影響的施工限制以及在施工中的運行狀況。當(dāng)前有很多種的管材，各種管材的優(yōu)缺點對比詳見表1。

表1　不同管材不同性能對比表（以工作壓力為1.0MPa為例）

表2　

根據(jù)上表，考慮到安全問題，SP、DIP以及PCCP管比較安全，適合應(yīng)用在在工作壓力大，需要長距離運用，管徑較大，管道分布起伏較大的工程中。其中，若要使用管徑在DN1000mm以上的管道時，因為球墨鑄鐵管價格比較高，所以應(yīng)優(yōu)先使用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。在使用鋼管時必須對其進行防腐處理以延長其使用壽命。

4　管徑的選擇

為了保障用戶的供水，我們需根據(jù)保證供水率系數(shù)為1.1～1.3的情況下確定輸水流量。如何對管徑進行選擇，我們可以根據(jù)《水力計算手冊》，并通過綜合比較技術(shù)經(jīng)濟來選擇。輸水管道經(jīng)濟管徑的計算公式為：

其中， Q為輸水流量，為管道經(jīng)濟流速，詳情見表2。

確定經(jīng)濟管徑的方法也可采用費用現(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。

5　管道防護技術(shù)與安全措施

（1）管道防腐。輸水管道通常采用環(huán)氧煤瀝青來防腐，穿越鐵路的設(shè)在箱涵內(nèi)的管道和使用鋼筋混凝土包封的管道采用厚度為0. 8mm的五油三布防腐層進行防護；一般管道則采用四油二布防腐層，厚度為0.6mm。在試壓、還土合格后才可以對管道內(nèi)部進行防腐處理，采用機械噴涂水泥砂漿襯里。

（2）水錘防護。因為在長距離輸水管道運行過程中，水的流速不斷變化，導(dǎo)致管道中水的壓力也不斷變化，時而升高，時而降低。在管道中水的壓力低于水汽化的壓力時，水柱將被拉斷產(chǎn)生斷流空腔，水錘將隨著空腔處水流彌合時產(chǎn)生的強烈撞擊而產(chǎn)生。水錘在管道壓力系統(tǒng)的防護中是一項非常重要的內(nèi)容。在輸水管道建設(shè)過程中，應(yīng)采用在水泵出口處設(shè)置水錘消除器、安全閥、超壓泄壓閥等措施來防止管道受到水錘的危害。

6　結(jié)語

近年來，由于環(huán)境污染以及水資源匱乏，為了緩解我國大部分地區(qū)出現(xiàn)的水資源短缺問題，我國建設(shè)了許多以南水北調(diào)為代表的水利工程，其中長距離輸水管道的建設(shè)是其中主要的環(huán)節(jié)。對輸水管道的合理設(shè)計對解決我國用水的基本問題以及我國的經(jīng)濟建設(shè)有很重要的影響，所以在建設(shè)管道的過程中，應(yīng)綜合考慮自然、社會以及經(jīng)濟環(huán)境對管道的材質(zhì)、路由、管徑、管道防護以及其他事項作出合理的設(shè)計，以保障我國水資源的供給，促進我國的建設(shè)。

［1］羅宇豐.長距離輸水管道設(shè)計若干問題探討［J］.城市建筑，2013，20：150-156.

［2］王明安，張世功，段偉華，徐波勇.長距離輸水管道設(shè)計中幾個問題的探討［J］.黑龍江水利科技，2006，02：92-93.