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某山区长距离输水工程管材应用与分析

2024-11-02 62 上传者：管理员

摘要：在山区长距离输水工程中，管道费用占工程总投资比重往往较大，因此对管材选择尤为慎重。文章以重庆市某大型水库输水工程为例，结合山区地形起伏大、工作压力等级高、跨(穿)越冲沟河流、重要交通道路等特点，在技术可行、安全可靠前提下，探讨山区长距离输水工程中管材选取。

关键词：
山区长距离输水工程
某输水工程
比选分析
沿线地形
管材
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1、工程概况

某输水工程位于重庆市东北部山区，其水库工程等别为II等，工程规模属大(2)型，分为水源工程、输水工程两个部分，工程主要以城乡供水和农业灌溉为主，结合防洪，兼顾发电，并为当地乡村振兴创造条件，年总供水量7852万m3,其中城乡供水量5938万m3,灌溉供水量1914万m3,工程总设计引用流量5.197m3/s,其中城乡设计供水流量为2.29m3/s,灌溉设计流量为2.96m3/s,输水工程线路总长约96km。

2、管材初选分析

目前市场上输水管材有很多种，一般分类见表1。

表1管材分类表

表1中预应力混凝土管(PCP)主要用于排水工程或低压管道中，不适用于水压高，地形、地质条件复杂，保证率要求高的供水工程。预应力混凝土管(PCCP)主要用于低压(一般<1.0MPa)输水管道中，管道自重大，对于地形起伏大和水压高的山区长距离输水工程适用性差[1-2]。玻璃纤维增强塑料夹砂管(FRPM管)管壁较薄，刚度低，承受内压为0.2～1.6MPa,管道基础及回填土料要求严格，山区多石的环境不利于玻璃钢管的施工铺设[3]。塑料管(PE管、SRTP管)抗拉强度相对较差，明敷时老化速度快[4]。综上，在管材比选中不再进一步比选PCP管和PCCP管、FRPM管、塑料管(PE管、SRTP管)。

因输水工程的管道均采用单管布置，沿线地质条件复杂，地形起伏较大，综合考虑本工程各管道直径、供水对象重要性、地形地质条件及施工安全条件等特点，选择可靠度高、适应压力等级高、在山区长距离输水工程中广泛应用的钢管和球墨铸铁管进行进一步详细比选分析。

3管材详选分析

该山区输水工程管道总长约96km,管径范围DN2000～DN200,管道压力等级范围0.5～3.7MPa,管道敷设型式包括埋管、明管及隧洞内敷管。总干管及3条干管、5条支管的管径、管道主要特性详见表2。

表2管道主要特性表

钢管的主要特点是强度高，承受工作压力(水头)较高，管材及管件易加工；敷设方便，适应性强，特别是地形复杂的地段，采用钢管较方便。但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，其接口形式比较灵活，可焊接、法兰、丝扣以及特制承插口，一般为刚性连接[5]。

球墨铸铁管的主要特点是承压能力高，其延伸率、刚度、抗拉强度均较大，管件规格齐全，能适应多种安装需求；管道接口通常采用承插口，系柔性接口，拆装方便，承受局部沉陷能力较强，可在管内有少量余水的情况下维修；球墨铸铁管通常外表防腐首先喷涂锌层，再喷沥青保护，其管壁内衬水泥砂浆，耐腐蚀能力强于钢管[6]。

钢管和球墨铸铁管的综合性能对比表如表3所示。

表3管材综合性能对比表

从上表3分析可知，钢管和球墨铸铁管两种管材在长距离山区输水工程适用性均较好，为节省管道投资费用，比选两种管材造价费用，选择2.0m、1.8m、1.2m、1.0m、0.5m五种管径进行比较，每延米管道综合单价见表4～表8所示。

表4总干管DN2000综合单价对比表

表5总干管DN1800综合单价对比表

表6南云、南黄、江沙干管DN1200综合单价对比表

表7江沙干管DN1000综合单价对比表

表8支管DN500综合单价对比表

结合表3～表8,当管径为DN2000、DN1800和DN1200时，同管径钢管的综合单价较球墨铸铁管低。钢管重量轻，施工费用较低，焊接工艺成熟，输水沿线土壤为微腐蚀性，做好防腐情况下，使用年限长达50a,维修方法简单，适应地形起伏较大各种复杂地形，可通过改变壁厚满足高内水压力要求。

当管径<1.2m时，球墨铸铁管价格比钢管低，且球墨铸铁管在工厂铸造，质量保证程度高，单节管子重量轻，施工费用低，接头密封性好，接口转角相对较大，地形适应性较好，防腐性能好，运行维护方便，后期维护费用较低。管径=1.2m时，当管道压力等级≤2.5MPa,球墨铸铁管综合单价比钢管要高，当管道压力等级>2.5MPa时，球墨铸铁管综合单价比钢管低。

综合考虑管材性能、运行工作压力、管材价格、后期运行维护，本阶段推荐管道管径DN1200以下及管道压力等级>2.5MPa的DN1200的管道采用球墨铸铁管；管径DN1200以上、管道压力等级≤2.5MPa的DN1200管道、有特殊受力要求及地形复杂起伏大的管段采用钢管。

根据以上确定的管材选择原则，输水工程管材选用汇总见表9。

表9管材选用汇总表

4、结论

对于山区长距离输水工程，需综合考虑沿线地形起伏条件，管道工作压力范围、施工条件(含运输安装条件)、使用寿命、运行管理等，选择适用性强的管材，再对不同的管径的管材进行费用分析比选，综合确定投资费用省且技术上安全可靠的管材组合。

参考文献:

[1]樊文林,黄再坚.某水库输水工程线路管材及管径比选分析[J].河南水利与南水北调,2022,51(05):99-101.

[2]程欢欢,段民华.湛江市引调水工程输水管材选择[J].黑龙江水利科技,2022,50(10):209-212.

[3]张龙.甘河子河灌区输水管道工程管材比选分析[J].水利技术监督,2022,(05):162-164,223.

[4]马兴红.古浪黄花滩项目输配水管网管材比选[J].甘肃水利水电技术,2015,51(03):40-42.

[5]杨军超.引汉济渭二期工程输水管道管材比选[J].水利规划与设计,2022,(08):106-109,122.

[6]王培,来晓芸.引调水工程常用管材的比较分析[J].四川水利,2021,42(02):113-116.