浅谈长距离输水管线设计要点doc

母婴用户    2019-11-08 10:31     浏览 33333 

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  浅谈长距离输水管线设计要点 【摘 要】本文根据作者近年来的长距离输水工程设计实践,结合项目运行管理经验,对长距离输水工程设计遇到的问题做简单探讨。 【关键词】给水工程 输水管道 设计要点 近些年由于国内很多城市组团发展进程迅速,人民生活水平的不断提高,城市用水设施的不断完善,导致城市用水量剧增,由于很多城市周围水源不足,周边水体受到污染,为保证城市需水要求,多采用跨地区、跨流域的长距离水资源调配,如鄂尔多斯市中心城市供水工程,输水距离100公里,输水能力20万吨/天,自然高差450米,东胜市引黄供水南复线米,海口东方市戈枕至八所供水管道工程,输水距离40公里,输水能力10万吨/天,自然地面高差50米等,根据笔者近年来主持 设计的长距离输水工程设计实践与运行经验,就长距离输水管道工程中常见问题以及设计注意事项做如下探讨。 1、输水线路选择 输水管道选线是长距离输水工程中最重要的环节,输水管道的走向,沿线地质情况将直接影响着输水安全、工程投资、后期运行、管理等方面。 输水管道选线路时应本着工程安全为第一的原则,结合工程投资情况,项目区域规划情况,尽量避开地面起伏过大的地段、避开不良地质地段、尽量不占良田、少占农田,尽量避开绿化带,避开河道,避免无规则穿越规划建设地块,需分级加压的工程,输水管道选线应与加压站选址工作应同时进行。 如果选线时局部遇到特殊地段,需在保证工程安全可靠的情况下对局部进行投资评估以确定是否需要调整线路。 为提高供水保证率,在供水水源单一的城市组团,输水管线根设计,当一根检修时,确保系统提供70%的设计流量,根据项目区用水现状与规划用水情况,项目资金落实情况,确定输水工程是否分期建设,在确定管线线路后,根据管线走向与预计施工情况,管道沿线堆积、排管情况给予业主划定征地范围指导意见。 2、输水管材选择 在给水工程中,管道费用占投资的比重很大,且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例也较多,因此开展输水工程管材的研究对节省投资、方便施工、安全运行意义很大,已引起各有关方面的重视。 随着工程技术、新型材料的发展,我国引进了大量的新型管材和新的生产工艺,为供水工程管材的选择提供了更多的余地。目前给水管材有多种,但大都在钢管(SP)、预应力钢筋混凝土管(PCP)、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、球墨铸铁管(DIP)、玻璃钢管(GRP)、钢塑复合管等中选择。 根据笔者设计经验,选择管材料应根据输水管道的可靠性、输水工程的重要性、工程资金的控制、并根据项目区工程地质、地形地貌、外在荷载,工期要求、以及管材运输、管道管件的完备性方面来进行比较论证与选择。 从安全方面考虑,钢管、球墨铸铁管,PCCP管比较安全,特别是在工作压力高,管径大,管线起伏较多的工程中,对于大口径输水管线,在地情况良好,地下水对钢材有微腐蚀的环境下,优先采用出厂具备防腐措施的球墨铸铁管道,对于对钢材腐蚀性比较严重的地段,优先采用预应力钢筒混凝土管(PCCP),无论选用哪种管材,防腐设计不能忽视。 在管线顶管施工地段,优先采用顶管专用钢筋混凝土管道作为顶管管材,为保证管道连续性、检修方便,套管内铺设钢管作为输水道,钢管内外防腐严格按照规范要求设置,在管线穿越河道及上埋管道地段,防止管道不均匀沉降,保证管道整体连续性,建议输水管道采用钢管,钢管防腐做法严格按照《室外给水排水管道施工及验收规范》GB50268-2008之要求执行。 当钢管与球墨铸铁管等管材连接时采用法兰连接,需保证法兰与螺栓的防腐工作完成彻底,尽量避免法兰直接埋地的情况发生。 3、输水管道支墩设置 在长距离输水管道的设计过程中管道支墩设置尤为重要,必须对每一个管道转点,三通处、检修阀门处、进行受力分析,科学设置管道支墩,拖拉墩是长距离输水管道工程检修、安全运行的必要条件,需要根据输水管线工作压力、覆土深度等因素逐个计算,以确定拖拉墩尺寸与位置,为保证拖拉墩与管道连接的整体性,建议拖拉墩处输水管道采用钢管,并焊接翼环嵌入拖拉墩中。 在加压站出口出水母管与输水管道连接处需详细进行受力计算,设置混凝土支墩,此处容易被设计者忽略。 在以混凝土管道为主要输水管材的项目中,检修阀门井外钢管与混凝土管道连接位置段混凝土管道端需设置竖向支墩,避免不均匀沉降造成节点管道拉裂,此处容易被设计者忽略。 4、输水管道附件设计要点 长距离输水管线管道附件包括,检修阀门、进排气阀、连通管道、泄水节点、水锤消除设备、流量计,管道指示带,管线)检修阀门 大口径长距离输水管道检修阀设置应根据输水管道的地位,允许停水时间,工程投资等方面综合考虑,尽量缩短检修时放空时间,对于输送介质含沙量较高的阀门尽量避免采用带底部阀板槽的闸阀,避免运行后阀板槽被沙填积,造成检修阀门关闭不严,无法正常工作。当输水管线采用蝶阀时,配套限位伸缩器应严格按照产品说明书与蝶阀的相对位置安装,避免反装导致蝶阀阀板打开不畅。 (2)进排气阀 进排气阀的设置在输水管道系统中有着重要的作用,复合式排气阀通常具备进气与排气功能,规范要求在输水管道隆起处设置进排气阀,在管道坡度平缓处每间隔不超过一公里设置一个进排气阀。 进排气阀的设置需要结合输水管道水锤计算后确定,为减小水锤危害,特殊节点应安装防水锤型空气阀,确保在发生弥合水锤现象时,排气阀关闭过快导致排气阀受水锤作用而被打坏。 (3)连通管道 连通管道的设置原则以一根管道断裂后,通过检修阀门与连通管道阀门的配合确保系统输送70%的设计流量,在设置连通管道时应注意,2根输水管道的输水系统检修阀与连通管道的阀门均存在双向受力的可能,因此阀门在设计时应采用双向受力的阀门。 (4)泄水节点 泄水节点包括泄水管路、泄水阀门,与湿井等,此处应注意在野外输水管道中湿井位置与泄水阀门井位置通常较近,设计者往往忽略湿井井盖高度与泄水阀门井井盖高度的相对关系,为了避免泄水后湿井水溢出时淹没泄水阀门井,因此泄水阀门井井盖高度宜与地面相平,泄水阀门井井盖高度应高出地面300mm。 (5)水锤消除设备 在长距离输水管道中,流速变化是经常出现的,管道中水流速度变化时,致使管道中水压力的升高或降低,在压力低于水的气化压力时,水柱就被拉断,出现断流空腔,在空腔处的水流弥合时将产生强烈的撞击,管道中的水升压,则就形成断流弥合水锤,为了减少或避免发生水锤时造成危害,输水管道水锤设计尤为重要,在目前的输水系统中我们经常用到调压井(双向、单向)、气压罐、阀门组合来减少或消除水锤。根据笔者近年来设计工程实例与运行经验,阀门组合系统解决水锤问题相对简单,作用明显。包括进排气阀、防水锤空气阀、压力波动预止阀,泄水管路等,在水泵电机突然停电后,通过压力波动预止阀的灵敏作用,迅速将压力波通过泄水的方式排出管道系统,保证供水安全。 (6)流量计 在串联的分级加压的输水系统中,设计者通常会在每一级加压站出水主管道上安装流量计,然而往往会忽略加压站调节水池进口主管道上的流量计设置,只有加压站进口和出口的主管道上均设置流量计后,在工程运行过程中,我们才能够及时发现输水系统漏水量,判断管道是否损坏,是否需要检修。在设置调解水池进口流量计时,需保证安装流量计管段满管流。 (7)管道指示带,管线标识桩 野外铺设的输水管道应根据视线通透程度每间隔一段距离在地面上设置管线标识桩,确保输水管道不被误挖断。 根据项目资金投入情况,条件允许的情况下在输水管道管顶70公分处沿管道敷设管道指示带,确保取土或者交叉工程土方开挖时输水管道的安全。 5、分级提升加压站设计要点 因长距离输水工程一般分期实施、工程实施后几年实际输水量小于设计供水量,因此结合每个工程实际特点、在充分节能的原则下、调节设计供水量与需水量之间不吻合的矛盾,宜考虑加压站采用大小泵搭配方式设计。小泵流量宜为大泵流量的一半、两台。大泵与两台小泵互为备用。 6、结束语 随着城市用水量的不断增加、地下水开采日益严重、淡水资源、降雨量分布的不均匀性、长距离输水工程也将不断增多,这就需要我们对这种特殊性工程加大研究力度,针对不同的项目站在不同的角度分别加以分析和论证,确保工程实施的可靠性和经济性。 由于笔者水平有限,错误遗漏在所难免,希同行不吝赐教。 参考文献 (1)《给排水管道工程学》 华东交通大学编著 (2)《给水工程设计规范》GB50013-2006 (3)《阀门组合解决水锤方案的一般解释》 黄晖 作者简介: 刘克通,男,1982年4月11日出生,2004年毕业于华东交通大学,现任职于中国市政工程西北设计研究院有限公司北京工程设计咨询分院,工程师。