楊家杖子供水工程輸水管線(xiàn)設(shè)計(jì)探析

趙文生（朝陽(yáng)縣水務(wù)局　遼寧　朝陽(yáng)　122000）

楊家杖子供水工程輸水管線(xiàn)設(shè)計(jì)探析

趙文生
（朝陽(yáng)縣水務(wù)局遼寧朝陽(yáng)122000）

本文以遼寧葫蘆島楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)供水工程為背景，介紹了該工程在線(xiàn)路選擇、輸水方式、輸水管材和管徑等方面的方案比選情況，為以后類(lèi)似的輸水工程設(shè)計(jì)提供了一定的可參考經(jīng)驗(yàn)。

供水工程；輸水線(xiàn)路；管徑；管材

1　工程概況

楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)位于遼寧省葫蘆島市西北部，開(kāi)發(fā)區(qū)2010年總戶(hù)數(shù)為21340戶(hù)，總?cè)丝?9800人，全部為非農(nóng)業(yè)人口。該地區(qū)一直以來(lái)飽受缺水困擾，水源污染較為嚴(yán)重，城市生活供水量嚴(yán)重不足，居民生活用水安全無(wú)法保障，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有水源主要為市政水源和企業(yè)廠礦自備水源，這些問(wèn)題都嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。

楊家杖子供水工程是從葫蘆島青山水庫(kù)工程輸水管線(xiàn)增加一分支向楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)供水，目的在于解決楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的缺水問(wèn)題。本工程供水規(guī)模設(shè)計(jì)為3萬(wàn)t/d，工程主要由輸水管線(xiàn)、中途加壓泵站、凈水廠等部分組成，其空氣閥井、泄水閥井、檢修閥井、連通管井防洪標(biāo)準(zhǔn)均按20年一遇洪水設(shè)計(jì)，50年一遇洪水校核。

2　楊家杖子輸水工程線(xiàn)路的選擇原則及方案比較

2.1輸水線(xiàn)路的選擇原則

1）輸水線(xiàn)路盡可能順直，線(xiàn)路最短，交叉工程最少；

2）線(xiàn)路盡量選擇在地形比較平坦的地帶，地形和地質(zhì)條件相對(duì)較好；

3）盡量少占耕地、良田，減少移民和拆遷；

4）盡量靠近現(xiàn)有和規(guī)劃道路進(jìn)行鋪設(shè)，為施工和運(yùn)行維護(hù)提供方便；

5）提高輸水安全可靠性，降低能耗，減少漏損，節(jié)約投資，采用行之有效的新技術(shù)、新材料和新設(shè)備；

6）在滿(mǎn)足輸水安全的前提下，盡量減少工程投資，縮短施工工期［1］。

2.2楊家杖子供水工程輸水線(xiàn)路的方案比選

從青山輸水系統(tǒng)接管點(diǎn)至楊家杖子凈水廠的線(xiàn)路，按照“就近原則”進(jìn)行布線(xiàn)，有以下兩種方案可供選擇：

鈦白粉由于其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、油墨、造紙、橡膠、玻璃、陶瓷、型材等眾多領(lǐng)域。目前，鈦白粉的生產(chǎn)主要有硫酸法和氯化法兩種工藝。硫酸法是傳統(tǒng)的鈦白粉生產(chǎn)工藝，具有原料價(jià)格低廉、工藝技術(shù)成熟、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單和操作便于管理等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法最突出的缺點(diǎn)是環(huán)境污染大、酸耗量大、能耗高、產(chǎn)生“三廢”多、產(chǎn)品質(zhì)量低。隨著現(xiàn)行巨大的環(huán)保壓力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，硫酸法逐漸被生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高、三廢污染少、生產(chǎn)易于連續(xù)化和擴(kuò)大化的氯化法所取代。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家基本都采用氯化法鈦白粉技術(shù)，我國(guó)近年來(lái)也在大力推進(jìn)鈦白粉產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

方案一：從興城西河與清水河交匯處的青山管線(xiàn)接管點(diǎn)出發(fā)，向北沿著清水河經(jīng)過(guò)河南村至錦山機(jī)械廠繼續(xù)向北走，沿著老楊線(xiàn)西側(cè)的河灘地鋪設(shè)，從橋墩中間穿過(guò)一鐵路后繼續(xù)向北至擬建凈水廠。

方案二：從興城西河與清水河交匯處的青山管線(xiàn)接管點(diǎn)出發(fā)，向北沿著清水河經(jīng)過(guò)河南村至錦山機(jī)械廠繼續(xù)向北走，沿著老楊線(xiàn)至長(zhǎng)茂河橋。此時(shí)避開(kāi)河道，繞過(guò)老楊線(xiàn)東側(cè)的村落，在頂管穿過(guò)一鐵路后繼續(xù)向北至擬建凈水廠。

從占地費(fèi)、管線(xiàn)長(zhǎng)度、過(guò)鐵路費(fèi)用、過(guò)河排水費(fèi)等綜合考慮比較，方案一的總工程費(fèi)為1105.4萬(wàn)元，方案二的總工程費(fèi)為971.64萬(wàn)元。通過(guò)比較可以看出方案二更加經(jīng)濟(jì)，并且方案二管線(xiàn)施工和后期檢修維護(hù)都比較方便，因此推薦使用方案二作為本工程的最終選擇方案［2］。

3　輸水方式的確定

本工程是在青山輸水管線(xiàn)接一分支取水，沿清水河將水輸送至楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，取水點(diǎn)工作壓力處于80.16m至86.44m之間，地面高程為30.10m。凈水廠地面高程為73m，通過(guò)水力計(jì)算，中途需設(shè)置加壓泵站，本工程具體管線(xiàn)工藝流程如下圖1所示。最終本工程采用壓力管道取水方式。

圖1　　楊家杖子輸水工程管線(xiàn)工藝布置流程

表1　　輸水方案經(jīng)濟(jì)比較

表2　　經(jīng)濟(jì)管徑分析表

4　輸水管道單雙管確定

楊家杖子城區(qū)現(xiàn)有四處水源，即女兒河水源、中心水源、北井和南井。綜合分析上述四處水源現(xiàn)狀，總結(jié)出有以下兩個(gè)方案可供選擇：

方案一：輸水系統(tǒng)無(wú)任何調(diào)蓄設(shè)施，按經(jīng)濟(jì)管徑兩根DN500鑄鐵管雙管運(yùn)行。

方案二：輸水系統(tǒng)按經(jīng)濟(jì)管徑一根DN700單管運(yùn)行，末端設(shè)置調(diào)節(jié)水池，水池容積按設(shè)計(jì)水量的70%，供水時(shí)間按20h考慮。調(diào)節(jié)池容積需要1.89萬(wàn)m3，該調(diào)節(jié)池直接代替水廠清水池［3］。

A.經(jīng)濟(jì)比較

對(duì)不兩個(gè)方案進(jìn)行年運(yùn)行費(fèi)用及工程投資計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

從上表可以看出方案一較為經(jīng)濟(jì)，投資總現(xiàn)值方案一比方案二少24.72萬(wàn)元。表中可以看出兩個(gè)方案工程一次性靜態(tài)投資也是方案一比方案二少312.23萬(wàn)元，因此方案一經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)較為明顯［4］。

B.技術(shù)比較

1）單管輸水方案是在管道發(fā)生事故時(shí)，用戶(hù)依靠事故水池來(lái)維持供水，而事故水池的容積僅按20h考慮，一旦事故發(fā)生，在20h內(nèi)搶修很困難，尤其在冬季。另外該工程受地形限制，有很大一部分管線(xiàn)在河道中敷設(shè)，更增加了檢修的難度。所以此方案從技術(shù)角度分析是不可取的。

2）雙管輸水方案為全線(xiàn)雙管方案，該方案通過(guò)在管道一定距離內(nèi)設(shè)置連通管，可保證管道發(fā)生事故時(shí)，仍能提供70%的設(shè)計(jì)水量，可為管道搶修提供足夠的時(shí)間，因此該方案從技術(shù)角度看是最保險(xiǎn)可行的［5］。

考慮供水對(duì)象楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)嚴(yán)重缺水，該工程通水后將為這一地區(qū)超過(guò)83.3%的用戶(hù)提供用水需求，因此對(duì)該工程供水安全的保證率要求很高，因此從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度兩個(gè)方面綜合考慮，本工程推薦采用方案二的雙管供水為最終方案。

5　輸水管材的確定

5.1管材選擇的原則

結(jié)合國(guó)內(nèi)已建成的類(lèi)似輸水工程管材使用情況，在首先滿(mǎn)足輸水安全的前提下，本著節(jié)省資金、方便供貨、易于施工的原則，選擇適合本地區(qū)地形、地質(zhì)和地區(qū)特點(diǎn)的管材。本工程在管材選擇時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

1）該地區(qū)山多地少，山高坡陡，管線(xiàn)多鋪設(shè)在溝中、坡上、河灘地，施工條件較差；

2）本工程為楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)區(qū)的唯一水源，輸水安全性要求高。

5.2管材確定

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)供水工程實(shí)踐和本工程的輸水特性，由于本工程管道直徑僅為DN500，比較小，適合使用的輸水管材有鋼管、球墨鑄鐵管、PE管、玻璃鋼夾砂管。

經(jīng)對(duì)比分析，PE管耐腐蝕性能比鋼管和鑄鐵管強(qiáng)，但其造價(jià)太高；玻璃夾砂鋼管對(duì)施工的回填要求較高，在市場(chǎng)供貨及施工中均存在一些難以控制的質(zhì)量問(wèn)題；鋼塑復(fù)合管需要現(xiàn)場(chǎng)焊接，安裝工期長(zhǎng)，排水費(fèi)用會(huì)增加，管材及安裝綜合費(fèi)用較高；球墨鑄鐵管使用壽命周期長(zhǎng)，抗外壓能力強(qiáng)，安全性高，采用T型接口施工方便等眾多優(yōu)點(diǎn)，造價(jià)相對(duì)較便宜，因此本工程輸水管道管材推薦采用球墨鑄鐵管［6］。

6　輸水管徑的比選

本工程具有距離長(zhǎng)、輸水安全性要求高的特點(diǎn)。針對(duì)上述特點(diǎn)，應(yīng)在保證運(yùn)行安全的條件下，選擇較為經(jīng)濟(jì)的管徑。

在長(zhǎng)距離輸水工程中，如何確定輸水管徑，直接影響工程的投資和年運(yùn)行電費(fèi)的支出。本工程輸水管線(xiàn)為壓力流，選用小管徑管道時(shí)，工程投資小，但水泵所需揚(yáng)程高，電費(fèi)增加；選用大管徑管道時(shí)，工程投資大，但水泵所需揚(yáng)程低，年運(yùn)行電費(fèi)減少。

由表2可見(jiàn)采用球墨鑄鐵管管道輸送3.24萬(wàn)t/d流量時(shí)，DN500管道費(fèi)用總現(xiàn)值最低，所以DN500的管道在此流量下為最經(jīng)濟(jì)管徑。故本工程輸水管道選用DN500管道。

7　結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)楊家杖子供水工程輸水管線(xiàn)的設(shè)計(jì)探討，確定了既合理又經(jīng)濟(jì)的輸水管線(xiàn)方案，增強(qiáng)了管線(xiàn)運(yùn)行的安全性和可靠性，保證了設(shè)備和管道的正常運(yùn)行。同時(shí)，從供水工程的實(shí)際運(yùn)行效果分析得出該輸水管線(xiàn)運(yùn)行良好，沒(méi)有出現(xiàn)工程不利隱患，輸水管線(xiàn)設(shè)計(jì)有力的促進(jìn)了供水工程效用的發(fā)揮，為楊家杖子經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生工程建設(shè)以及生態(tài)壞境起到了積極作用。陜西水利

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（責(zé)任編輯：李蕊）

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