云南省云龍縣城原水輸水管道設(shè)計

李佳佳，施永生，王先兵，劉樹元

（1.臺州學(xué)院 建筑工程學(xué)院，浙江 臺州 318000；2.昆明理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，云南 昆明 650224）

云龍縣位于大理州西部，地處橫斷山南端瀾滄江縱谷區(qū)。根據(jù)地形圖可知縣城建設(shè)主要集中在較為平緩的地域，而為了保證水源水質(zhì)水量水壓的要求，水源地一般都在地勢較高的山區(qū)內(nèi)［1］，水源地高程較水廠高差能達(dá)到371.3 m。云龍縣城原水輸水管長35.66km，輸水規(guī)模為11000m3/d。

圖1 云南省云龍縣城原水輸水管平面布置圖Fig.1 Raw water conveyance pipeline layout of Yunnan province Yunlong county

1 管道路線敷設(shè)選擇

輸水管線路選擇原則一般遵循五方面:①線路盡量短、起伏小、土石方工程量少、造價經(jīng)濟(jì)、少占農(nóng)田和不占農(nóng)田。②線路走向、位置應(yīng)符合城市規(guī)劃的要求，并盡量沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路鋪設(shè)，以利施工和維護(hù)。③盡量避免穿越河谷、山脊、沼澤和泄洪地區(qū)，并注意避開滑坡、塌方以及易發(fā)生泥石流和高侵蝕性土壤地區(qū)。④施工、維護(hù)方便，節(jié)省造價，運行安全可靠。⑤考慮遠(yuǎn)、近期結(jié)合和分期實施的可能性。

根據(jù)上述輸水管路選擇原則并結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況，推薦沿河敷設(shè)作為設(shè)計走向。因此有兩個方案供選擇，其一沿沘江西岸敷設(shè)；其二沿沘江東岸敷設(shè)。原水輸水管道敷設(shè)方案情況如表1所示。

（1）沿沘江西岸輸水。距取水點3.7km處通過沘江大橋穿越至沘江西岸，且在至水廠不到1.5km時再次穿越至沘江東岸至水廠，原水輸水管總長度為35.66km，其中DN300球墨鑄鐵管14.9km，DN350球墨鑄鐵管20.76km；上游3.7km和下游1.5km管道敷設(shè)和方案二相同外，其余管道均沿云龍至蘭坪公路敷設(shè)，敷設(shè)條件相對較好，施工難度相對較小，供水可靠性高。

（2）沿沘江東岸輸水。水廠位置在沘江東岸，不需穿越?jīng)a江，管線長度為33.69km，其中DN300球墨鑄鐵管13.85km，DN350球墨鑄鐵管19.84km；地質(zhì)條件較差，山脊較多，管道敷設(shè)條件較差，供水安全性較低，且管道施工時需要人工將管道運至沘江東岸，施工技術(shù)要求高且難度大。

表1 原水輸水管敷設(shè)方案比選表Tab.1 Raw water conveyance pipe scheme selection

經(jīng)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選，選擇沿沘江西岸輸水方案，即方案一。

2 減壓水池設(shè)置

經(jīng)過計算比較及實際地形勘測，最終方案確定為樁號K2+513和K18+027處設(shè)置減壓水池，高程分別為2119.14m和1779.42m。水源至1#減壓水池最大靜壓為48.08m，1#減壓水池至2#減壓水池最大靜壓為219.14m，2#減壓水池至水廠最大靜壓為200.67m。原水輸水管道壓力情況如表2所示。

表2 原水輸水管道壓力表Tab.2 Raw water pipes pressure

3 管徑確定

根據(jù)云龍縣有關(guān)規(guī)劃、縣城實際發(fā)展情況，并結(jié)合《室外給水設(shè)計規(guī)范》［2］確定云龍縣供水工程由包羅水庫近期（2020年）供水為5000m3/d；遠(yuǎn)期（2030年）供水規(guī)模為10000m3/d。

原水輸水管設(shè)計流量按11000m3/d考慮（管道漏損系數(shù)和水廠自用水系數(shù)1.1），即458.33m3/h，原水輸水管按遠(yuǎn)期一次建成。

本工程原水輸水管采用K9球墨鑄鐵管，充分利用地形條件，選擇重力流輸水，且考慮工程投資的最少化，因此確定2種不同管徑組合方案（見表3）。

本工程為重力式長距離有壓輸水，輸水動力為輸水管起端和末端高差。水源至水廠高差較大，考慮充分利用管道水頭損失減小管道動壓值［3］。取水底板高程2168m，而水廠配水井水面標(biāo)高為1796.7m，水源與水廠高差可達(dá)371.3m，且原水輸水管呈“V”字型，最低處標(biāo)高為1650m，原水輸水管最高點與最低點高差為488m，管道承壓過高容易發(fā)生爆管，且原水輸水管只有一根，因此本設(shè)計初步考慮在適當(dāng)?shù)胤浇p壓水池以減小管道承壓，提高供水安全性，降低造價，但是必須充分利用水頭減小管徑。設(shè)計流量和輸水管長度為定值時，管徑越小，投資越少，由表4可知，方案1和方案2可充分利用地形條件實現(xiàn)重力流，但方案2較方案1工程投資大，因此，本工程采用方案1。

表3 原水輸水管道管徑組合方案Tab.3 Raw water pipes diameter combinations

表4 原水輸水管水力計算Tab.4 Raw water pipes hydraulic calculation

圖2 云南省云龍縣城原水輸水管水力坡降圖Fig.2 Raw water delivery pipe hydraulic gradient of Yunnan province Yunlong county

4 水錘防護(hù)措施

水錘是長距離輸水工程的一個重要的技術(shù)問題，也是造成工程事故的一個主要原因，常見水錘現(xiàn)象主要是彌合水錘和關(guān)閥水錘［5］。消除水錘的方法有很多，本工程采用的主要措施如下［4］:

（1）延長閥門關(guān)閉時間的方法減小水錘的影響，相關(guān)閥門包括進(jìn)出口閥門和管道中檢修閥門。

（2）管路起端、末端附近以及管路中靜水壓值最大處，為安全起見，在相應(yīng)位置設(shè)置減壓水池進(jìn)行泄壓。

（3）為防止管系中存有氣泡，本輸水設(shè)計時在管線高點、過河均設(shè)有排氣閥門。

5 結(jié)語

本工程長距離有壓重力輸水得以實現(xiàn)，完全靠水源與水廠地形高差，輸水管道全長35.66km。通過對云龍縣原水輸水線路選擇、減壓水池設(shè)置、管徑確定、水錘防護(hù)措施等分析，實現(xiàn)管道安全、可靠、經(jīng)濟(jì)輸水的目標(biāo)。

［1］齊欣,王琳,施永生,等.小城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計［J］.凈水技術(shù)，2012，31（3）:71-73.

［2］GB 50013-2006，室外給水設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會.城鎮(zhèn)供水長距離輸水管（渠）道工程技術(shù)規(guī)程［M］.北京:中國計劃出版社，2006.

［4］李佳佳,徐長坤,施永生,等.巍山縣原水輸水管改擴(kuò)建工程設(shè)計［J］.中國給水排水，2014，30（10）:52-54.

［5］楊玉思,徐艷艷,羨巨智.距離高揚程多起伏輸水管道水錘防護(hù)的研究［J］.給水排水，2009，35（4）:108-111.