王艷紅

（蘭考縣水利局，河南 蘭考 475300）

1 項(xiàng)目概況

蘭考縣白樓水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模為5 萬(wàn)m3/d，日變化系數(shù)取1.50，年供水總量1 216.67 萬(wàn)m3，全部引用地表黃河水。該項(xiàng)目襯砌蘭東分干渠24.33 km，重建蘭東分干渠水閘樞紐1處，重建生產(chǎn)橋2 座，硬化堤頂?shù)缆?4.50 km，總投資5 500 萬(wàn)元，改善灌溉面積0.68萬(wàn)hm2，年新增節(jié)水量307.17萬(wàn)m3。

2 配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

①配水管網(wǎng)的走向和位置應(yīng)符合鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃的要求。②鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）供水干管采用樹(shù)枝狀管網(wǎng)。③配水管網(wǎng)應(yīng)覆蓋整個(gè)供水區(qū)。④管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)變化系數(shù)Kh=1.60，為照顧現(xiàn)狀管網(wǎng)，必要時(shí)設(shè)計(jì)減壓設(shè)施。⑤配水管網(wǎng)布置力求以最短距離敷設(shè)管線，以降低管網(wǎng)造價(jià)和能耗。⑥配水管網(wǎng)按最高日最大時(shí)布置，當(dāng)有消防或事故情況發(fā)生時(shí)，可啟用水站備用水源進(jìn)行供水。⑦管網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合鎮(zhèn)區(qū)地形，鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）規(guī)劃發(fā)展情況及鎮(zhèn)區(qū)水站布局。⑧配水管網(wǎng)應(yīng)盡量布置在農(nóng)田里并沿現(xiàn)有道路布置，管線的標(biāo)高和平面布置，符合《城市管線綜合設(shè)計(jì)規(guī)范》。⑨充分利用現(xiàn)有完好的供水管網(wǎng)，保留現(xiàn)有水站等管理設(shè)施。

2.2 設(shè)計(jì)范圍

此次工程設(shè)計(jì)范圍主要涉及白樓水廠供水鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)的孟寨鄉(xiāng)、南彰鎮(zhèn)、考城鎮(zhèn)和許河鄉(xiāng)共4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2.3 配水管網(wǎng)布置

①管線的走向和位置應(yīng)滿足城鄉(xiāng)總體規(guī)劃的要求，并結(jié)合鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）供水管網(wǎng)現(xiàn)狀，合理布置供水管道，近遠(yuǎn)期結(jié)合和分期實(shí)施。②輸水干管盡可能布置在大的用水片區(qū)，配水支管數(shù)量要減少。③輸配水管網(wǎng)呈樹(shù)枝狀布置。④根據(jù)用水需要供水管網(wǎng)合理分布于供水區(qū)，要盡量縮短管線總長(zhǎng)度。

2.4 配水管網(wǎng)布置方案

影響管網(wǎng)分布置的主要因素有：水站的分布、供水模式、道路走向，高速高鐵、河流以及村莊分布等因素。管網(wǎng)穿越次數(shù)少，以最短的距離到達(dá)用水目標(biāo)區(qū)，在受水區(qū)域?yàn)闃?shù)狀管網(wǎng)，能取得很好的經(jīng)濟(jì)性。

綜上分析，蘭考縣白樓水廠工程管網(wǎng)部分整體呈“三橫一縱”的布局，根據(jù)對(duì)各個(gè)村鎮(zhèn)各供水廠（站）供水需求的研究。

2.5 管材選擇

2.5.1 球墨鑄鐵管（DIP）

球墨鑄鐵管（DIP）兼有鋼管和鑄鐵管的雙重性能，使用至今已有300 年歷史，隨著該管材技術(shù)的不斷革新，鑄鐵管材也逐步進(jìn)入球墨鑄鐵時(shí)代，成為目前世界上主要管材之一。球墨鑄鐵是一種鐵、碳、硅的合金，其中碳以球狀游離石墨存在，消除了灰鐵中易脆裂的特點(diǎn)，它具有鋼管的柔性及鑄鐵管的耐腐蝕性，其強(qiáng)度比鋼管高，管道承受壓力可達(dá)3 MPa以上，很少發(fā)生爆管、滲水和漏水現(xiàn)象。

優(yōu)點(diǎn)：安裝運(yùn)輸方便，密封性較好，隨施工隨試壓，每根長(zhǎng)度6～8 m，接口數(shù)量較多，施工速度快，安裝費(fèi)用低（管溝施工費(fèi)用高），較高的耐腐蝕性，使用年限長(zhǎng)，壽命長(zhǎng)達(dá)50年以上。

缺點(diǎn)：綜合造價(jià)較高。輸送生活飲用水時(shí)，管道不應(yīng)穿過(guò)毒物污染區(qū)，如必須穿過(guò)時(shí)為保護(hù)密封膠圈反滲透，連接口應(yīng)采取防護(hù)措施，成本較高。管徑適用范圍較小，目前國(guó)內(nèi)球墨鑄鐵管生產(chǎn)廠家不多，使其使用受到限制。

2.5.2 涂塑復(fù)合鋼管

該管材為新型管材，國(guó)家推薦節(jié)能環(huán)保材料，內(nèi)涂熔結(jié)環(huán)氧粉末外涂聚乙烯復(fù)合鋼管，其綜合了塑料輸水管和鋼管的優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：①管道既具有鋼管的強(qiáng)度高、安全等級(jí)高、耐壓等級(jí)高又具有塑料管的防腐性能好、內(nèi)壁光滑、衛(wèi)生等級(jí)高而雙結(jié)合的復(fù)合管道，使用壽命長(zhǎng)（50 年以上），管道內(nèi)壁光滑，不阻塞，連接方便（采用雙密封焊接）。②內(nèi)壁光滑糙率低（n=0.006～0.009）、強(qiáng)度高、抗?jié)B強(qiáng)等特點(diǎn)，而且還抗震性能好、適應(yīng)復(fù)雜地形、承壓能力強(qiáng)、施工快捷、運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。③防腐性能強(qiáng)。內(nèi)涂熔結(jié)還氧外涂聚乙烯復(fù)合鋼管主要特點(diǎn)是鋼管內(nèi)外壁涂塑，使鋼管內(nèi)壁和外壁具有優(yōu)秀的防腐性能和衛(wèi)生等級(jí)。④抗軸向拉力大，管道敷設(shè)時(shí)無(wú)需作支墩。⑤可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。⑥凈水輸送過(guò)程水質(zhì)不受影響，可以直接飲用。⑦不受空間和時(shí)間的限制，使用范圍廣泛。比如：帶水作業(yè)；可埋地可架空使用（抗外力破壞能力最強(qiáng)）；可直接用于流砂、或沉降、或道路、或橋梁或污染有化工廠等復(fù)雜地段使用。

缺點(diǎn)：①焊接采用雙密封焊接。②澆筑鎮(zhèn)墩處需去除外PE防腐膜。

2.5.3 塑料管（PE管）

優(yōu)點(diǎn)：聚乙烯塑料管（PE 管），具有良好的耐腐蝕性，有一定的柔韌性。重量較輕，安裝快，切割方便，接口處理簡(jiǎn)單。但其機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)有鋼管好，耐壓等級(jí)低，埋地后容易變形。

缺點(diǎn)：①熱熔連接處受工藝和現(xiàn)場(chǎng)操作影響較大，連接效果不如鋼管焊接強(qiáng)度高。②苯、汽油、四氯化碳等有機(jī)溶劑對(duì)聚乙烯有一定的影響。③受外壓易變形，安全性差；熔接需專業(yè)技術(shù)人員；抗紫外線能力差，施工技術(shù)要求高。④PE管因易破壞。

2.5.4 選擇結(jié)果

輸水管道及配水主管道管徑大于DN315的采用球墨鑄鐵管，管徑不大于DN315的采用給水PE管，特殊區(qū)域（過(guò)河段或架空）設(shè)計(jì)采用涂塑復(fù)合鋼管，拉管施工采用PE管。

2.6 配水管網(wǎng)水壓設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)將使用白樓水廠水源置換現(xiàn)狀蘭考29處水站地下水水源，經(jīng)綜合考慮，為降低管理復(fù)雜程度等問(wèn)題，此次白樓水廠供水管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)水頭不應(yīng)小于現(xiàn)狀調(diào)查各水站供水水頭，以滿足各水站不需開(kāi)泵直接滿足其供水壓力。與此同時(shí)，配水管網(wǎng)末端接入水站時(shí)應(yīng)安裝穩(wěn)壓閥以防止管道內(nèi)水壓突變等不利影響。

2.7 泵站設(shè)計(jì)

河南省蘭考縣地下水超采綜合治理2021年度實(shí)施方案根據(jù)對(duì)蘭考縣地形地貌以及各水站供水需求的研究，本著節(jié)約能源、方便管理的理念，并結(jié)合白樓水廠的位置，此次蘭考白樓水廠送水泵房出泵水壓為50 m。

2.8 附屬工程設(shè)計(jì)

2.8.1 閥件井（室）設(shè)計(jì)

2.8.1.1 檢修閥、控制閥井設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范要求檢修閥井一般每2 km設(shè)置1處，在穿越大型河道、鐵路、公路也應(yīng)考慮設(shè)置檢修閥，在安裝水力控制閥，如流量計(jì)、減壓閥等閥件時(shí)也應(yīng)布置檢修閥，檢修閥可與其他附件結(jié)合布置在檢修閥井內(nèi)，控制閥設(shè)置輸水管道起點(diǎn)附近。

閥井為矩形，井身采用C25 現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閥井尺寸和壁厚隨管徑、閥件尺寸和井深而定，井筒高于地面，井底板下部鋪設(shè)0.10 m厚C15素混凝土墊層，井底設(shè)深為DN300的集水坑。閥井進(jìn)人孔為DN800，豎井內(nèi)側(cè)進(jìn)人孔處設(shè)置爬梯，頂板設(shè)0.25 m的預(yù)制鋼筋混凝土板。

2.8.1.2 泄水閥井設(shè)計(jì)

在管道沿線排水條件較好的溝道附近或管線低洼處布置泄水閥井。泄水閥井由閥件井（干井）、濕井組成，濕井與閥件井相鄰布置，閥件井、濕井均采用混凝土方形結(jié)構(gòu)形式，井筒高于地面，閥件井、濕井共用一個(gè)井壁。井底板下部鋪設(shè)0.10 m厚C15素混凝土墊層。頂板設(shè)0.25 m的預(yù)制鋼筋混凝土板，閥井進(jìn)人孔為DN800，排空閥井內(nèi)側(cè)設(shè)有鋼爬梯。

2.8.1.3 流量計(jì)井布置

流量計(jì)井布置在管道的進(jìn)、出口處。流量計(jì)井為矩形，井身采用C25現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閥井尺寸和壁厚均隨管徑和井深而定，井口和井底結(jié)構(gòu)同檢修閥井。

2.8.1.4 鎮(zhèn)墩布置

鎮(zhèn)墩布置在管道平面轉(zhuǎn)彎或縱向轉(zhuǎn)彎、三通、異徑管、分支管處，根據(jù)管道壓力、管材和管徑通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算來(lái)確定。

2.8.2 管道加壓供水設(shè)計(jì)

白樓水廠設(shè)計(jì)供水水壓0.50 MPa，本年度實(shí)施方案設(shè)計(jì)范圍內(nèi)各供水站的入站前水壓0.23～0.38 MPa，而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)狀供水站的壓力罐設(shè)計(jì)水壓根據(jù)各自不同供水條件需達(dá)到0.35～0.55 MPa才能滿足供水要求，故需要進(jìn)行二次加壓才能滿足供水站正常運(yùn)行要求。

在此次項(xiàng)目實(shí)施的主管網(wǎng)末端設(shè)計(jì)新增二次加壓供水設(shè)備，計(jì)劃為21處管道配套加壓供水設(shè)備。

3 總結(jié)

配水管網(wǎng)從管網(wǎng)布置、管材選擇、配水管網(wǎng)水壓、泵站、附屬工程等方面合理設(shè)計(jì)，保證白樓水廠配水整體質(zhì)量。