杨家杖子供水工程输水管线设计探析

赵文生（朝阳县水务局　辽宁　朝阳　122000）

杨家杖子供水工程输水管线设计探析

赵文生
（朝阳县水务局辽宁朝阳122000）

本文以辽宁葫芦岛杨家杖子经济开发区供水工程为背景，介绍了该工程在线路选择、输水方式、输水管材和管径等方面的方案比选情况，为以后类似的输水工程设计提供了一定的可参考经验。

供水工程；输水线路；管径；管材

1　工程概况

杨家杖子经济开发区位于辽宁省葫芦岛市西北部，开发区2010年总户数为21340户，总人口59800人，全部为非农业人口。该地区一直以来饱受缺水困扰，水源污染较为严重，城市生活供水量严重不足，居民生活用水安全无法保障，区域内现有水源主要为市政水源和企业厂矿自备水源，这些问题都严重制约着当地的发展。

杨家杖子供水工程是从葫芦岛青山水库工程输水管线增加一分支向杨家杖子经济开发区供水，目的在于解决杨家杖子经济开发区的缺水问题。本工程供水规模设计为3万t/d，工程主要由输水管线、中途加压泵站、净水厂等部分组成，其空气阀井、泄水阀井、检修阀井、连通管井防洪标准均按20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。

2　杨家杖子输水工程线路的选择原则及方案比较

2.1输水线路的选择原则

1）输水线路尽可能顺直，线路最短，交叉工程最少；

2）线路尽量选择在地形比较平坦的地带，地形和地质条件相对较好；

3）尽量少占耕地、良田，减少移民和拆迁；

4）尽量靠近现有和规划道路进行铺设，为施工和运行维护提供方便；

5）提高输水安全可靠性，降低能耗，减少漏损，节约投资，采用行之有效的新技术、新材料和新设备；

6）在满足输水安全的前提下，尽量减少工程投资，缩短施工工期［1］。

2.2杨家杖子供水工程输水线路的方案比选

从青山输水系统接管点至杨家杖子净水厂的线路，按照“就近原则”进行布线，有以下两种方案可供选择：

钛白粉由于其优良的性能被广泛应用于涂料、塑料、油墨、造纸、橡胶、玻璃、陶瓷、型材等众多领域。目前，钛白粉的生产主要有硫酸法和氯化法两种工艺。硫酸法是传统的钛白粉生产工艺，具有原料价格低廉、工艺技术成熟、设备相对简单和操作便于管理等优点，但是该方法最突出的缺点是环境污染大、酸耗量大、能耗高、产生“三废”多、产品质量低。随着现行巨大的环保压力和产品竞争的日益加剧，硫酸法逐渐被生产流程短、生产能耗和生产成本低、产品质量高、三废污染少、生产易于连续化和扩大化的氯化法所取代。国外发达国家基本都采用氯化法钛白粉技术，我国近年来也在大力推进钛白粉产业升级。

方案一：从兴城西河与清水河交汇处的青山管线接管点出发，向北沿着清水河经过河南村至锦山机械厂继续向北走，沿着老杨线西侧的河滩地铺设，从桥墩中间穿过一铁路后继续向北至拟建净水厂。

方案二：从兴城西河与清水河交汇处的青山管线接管点出发，向北沿着清水河经过河南村至锦山机械厂继续向北走，沿着老杨线至长茂河桥。此时避开河道，绕过老杨线东侧的村落，在顶管穿过一铁路后继续向北至拟建净水厂。

从占地费、管线长度、过铁路费用、过河排水费等综合考虑比较，方案一的总工程费为1105.4万元，方案二的总工程费为971.64万元。通过比较可以看出方案二更加经济，并且方案二管线施工和后期检修维护都比较方便，因此推荐使用方案二作为本工程的最终选择方案［2］。

3　输水方式的确定

本工程是在青山输水管线接一分支取水，沿清水河将水输送至杨家杖子经济开发区，取水点工作压力处于80.16m至86.44m之间，地面高程为30.10m。净水厂地面高程为73m，通过水力计算，中途需设置加压泵站，本工程具体管线工艺流程如下图1所示。最终本工程采用压力管道取水方式。

图1　　杨家杖子输水工程管线工艺布置流程

表1　　输水方案经济比较

表2　　经济管径分析表

4　输水管道单双管确定

杨家杖子城区现有四处水源，即女儿河水源、中心水源、北井和南井。综合分析上述四处水源现状，总结出有以下两个方案可供选择：

方案一：输水系统无任何调蓄设施，按经济管径两根DN500铸铁管双管运行。

方案二：输水系统按经济管径一根DN700单管运行，末端设置调节水池，水池容积按设计水量的70%，供水时间按20h考虑。调节池容积需要1.89万m3，该调节池直接代替水厂清水池［3］。

A.经济比较

对不两个方案进行年运行费用及工程投资计算，计算结果见表1。

从上表可以看出方案一较为经济，投资总现值方案一比方案二少24.72万元。表中可以看出两个方案工程一次性静态投资也是方案一比方案二少312.23万元，因此方案一经济上的优势较为明显［4］。

B.技术比较

1）单管输水方案是在管道发生事故时，用户依靠事故水池来维持供水，而事故水池的容积仅按20h考虑，一旦事故发生，在20h内抢修很困难，尤其在冬季。另外该工程受地形限制，有很大一部分管线在河道中敷设，更增加了检修的难度。所以此方案从技术角度分析是不可取的。

2）双管输水方案为全线双管方案，该方案通过在管道一定距离内设置连通管，可保证管道发生事故时，仍能提供70%的设计水量，可为管道抢修提供足够的时间，因此该方案从技术角度看是最保险可行的［5］。

考虑供水对象杨家杖子经济开发区严重缺水，该工程通水后将为这一地区超过83.3%的用户提供用水需求，因此对该工程供水安全的保证率要求很高，因此从技术、经济角度两个方面综合考虑，本工程推荐采用方案二的双管供水为最终方案。

5　输水管材的确定

5.1管材选择的原则

结合国内已建成的类似输水工程管材使用情况，在首先满足输水安全的前提下，本着节省资金、方便供货、易于施工的原则，选择适合本地区地形、地质和地区特点的管材。本工程在管材选择时需注意以下几点：

1）该地区山多地少，山高坡陡，管线多铺设在沟中、坡上、河滩地，施工条件较差；

2）本工程为杨家杖子经济开发区区的唯一水源，输水安全性要求高。

5.2管材确定

根据目前国内供水工程实践和本工程的输水特性，由于本工程管道直径仅为DN500，比较小，适合使用的输水管材有钢管、球墨铸铁管、PE管、玻璃钢夹砂管。

经对比分析，PE管耐腐蚀性能比钢管和铸铁管强，但其造价太高；玻璃夹砂钢管对施工的回填要求较高，在市场供货及施工中均存在一些难以控制的质量问题；钢塑复合管需要现场焊接，安装工期长，排水费用会增加，管材及安装综合费用较高；球墨铸铁管使用寿命周期长，抗外压能力强，安全性高，采用T型接口施工方便等众多优点，造价相对较便宜，因此本工程输水管道管材推荐采用球墨铸铁管［6］。

6　输水管径的比选

本工程具有距离长、输水安全性要求高的特点。针对上述特点，应在保证运行安全的条件下，选择较为经济的管径。

在长距离输水工程中，如何确定输水管径，直接影响工程的投资和年运行电费的支出。本工程输水管线为压力流，选用小管径管道时，工程投资小，但水泵所需扬程高，电费增加；选用大管径管道时，工程投资大，但水泵所需扬程低，年运行电费减少。

由表2可见采用球墨铸铁管管道输送3.24万t/d流量时，DN500管道费用总现值最低，所以DN500的管道在此流量下为最经济管径。故本工程输水管道选用DN500管道。

7　结语

文章通过对杨家杖子供水工程输水管线的设计探讨，确定了既合理又经济的输水管线方案，增强了管线运行的安全性和可靠性，保证了设备和管道的正常运行。同时，从供水工程的实际运行效果分析得出该输水管线运行良好，没有出现工程不利隐患，输水管线设计有力的促进了供水工程效用的发挥，为杨家杖子经济开发区的经济发展、民生工程建设以及生态坏境起到了积极作用。陕西水利

［1］刘向荣.输水管设计中的负压问题探讨［J］.山西建筑，2007，26:220-221.

［2］郑成志，高金良，王焕君，金溪.长距离平坦输水管线负压防护措施分析 ［J］.中国给水排水，2012，01:39-42.

［3］任亮，李国金，周英杰.丘陵地区大口径输水管线工程若干问题探讨［J］.供水技术，2009，05: 37-39.

［4］陈洪松.贵州村镇供水工程输水管线管材选择的影响因素分析［J］.长江大学学报（自然科学版），2011，11:99-100+103.

［5］王建明.输水管线施工应注意的几个问题［J］.河北工程技术高等专科学校学报，2008，03: 23-25.

［6］赵亮.石膏山水库供水工程有压输水管线设计综述［J］.山西水利，2014，04:39+43.

（责任编辑：李蕊）

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