低壓輸水管道中幾種管材的應用分析

楊海芹

(河北大地建設科技有限公司上海分公司，上海 201315)

為逐步適應現代農業(yè)的新要求，改善小型農田水利基礎設施條件，2013年7月，浦東新區(qū)河道管理署制定了“以灌區(qū)或村為單位，以調整灌區(qū)布局，渠系布局為目的，將灌區(qū)內灌溉水平低下的泵站、渠系及渠系建筑物進行全面改造”的排灌設施系統(tǒng)改造工程行業(yè)技術指導意見。

由于輸配水管道工程投資普遍占到排灌設施系統(tǒng)改造工程建安投資60%以上的比重，為合理控制工程投資，響應新區(qū)河道管理署針對“結合灌區(qū)實際情況進行管網改造”組織的專題研討，筆者選擇浦東新區(qū)規(guī)模較為典型的川沙新鎮(zhèn)會龍村石門站灌區(qū)作為具體分析實例，對適用于低壓管道輸水灌溉工程的幾種管材做了系統(tǒng)對比分析，探討其技術經濟適用性。

1 灌區(qū)概況

浦東新區(qū)川沙新鎮(zhèn)會龍村石門站灌區(qū)位于南六公路以東、會龍路以北的石門東路2號橋東北角，灌區(qū)總面積597.18畝，有效灌溉面積440.52畝。如同目前上海市浦東新區(qū)多數灌區(qū)一樣，現有輸水管道為水泥類預制管，普遍建于上世紀70年代。經過半個世紀的運行，管道淤積、老化，接頭開裂滲漏等現象嚴重，多數末端灌水困難，灌溉水利用系數低，維修費用逐年增加;另外，由于市政建設等多種原因，原有灌區(qū)被打亂，部分地塊成為灌溉盲點。需要進行全面排灌設施系統(tǒng)改造。

根據現狀引水河位置走向(北與焙灶港連接，南與五灶港連接)，新建350ZLB-3.5軸流水泵1座。灌區(qū)按地形情況劃分為28個灌溉地塊，灌溉供水干管2條沿石門東路東西向布置，支管9條與干管垂直南北向布置，分支管與支管垂直東西向布置，輸水管道總長4615米(不含過河構筑物)。

作為全面的排灌設施系統(tǒng)改造工程，根據實際需要布置了分水井、渡槽或倒虹吸、田間出水口、排水溝等構筑物。對不同材質管道的應用價值比較，本文只討論系統(tǒng)中水平鋪設的管材管件部分，施工方法為開槽埋管，下文統(tǒng)一稱輸水管道系統(tǒng)。

2 不同管材低壓輸水管道系統(tǒng)特性

針對石門站灌區(qū)排灌設施系統(tǒng)改造工程分別設計了塑料管材管道輸水灌溉系統(tǒng)和水泥預制管管道輸水灌溉系統(tǒng)，設計標準均為灌溉保證率95%。

塑料管材輸水管道系統(tǒng)主要考慮聚乙烯管材(PE100級，PN0.6Mpa和 PE80級，PN0.4Mpa)、低壓實壁硬聚氯乙烯管材(PVC－U實壁，PN0.63Mpa)、連續(xù)纏繞玻璃鋼夾砂管材(FRPM，PN0.4Mpa)三種材質管道。

水泥預制管材輸水管道系統(tǒng)中，φ300、φ450為承插式砼管，砼設計強度為C30;φ600為承插式鋼筋砼管(PH－48管)，砼設計強度為C35。

幾種材質管道系統(tǒng)工程適用性見表1。

幾種材質管道系統(tǒng)工程特點見表2。

不同材質輸配水管道系統(tǒng)工程量見表3、表4。

表1 幾種材質管道系統(tǒng)工程適用性

表3 不同管材低壓輸水管道工程量表

表4中，當塑料管材PVC－U實壁管材時，dn400以上管件為塑鋼材質;當塑料管材為PE材質時，PE100級，PN0.6Mpa和PE80級，PN0.4Mpa管道系統(tǒng)所使用管件標準一致。

表5中水泥預制管低壓輸水管道連接井僅考慮作為管道分支連接、不同管徑連接部分的井，在數量上已經剔除低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)中必須設置的起排氣、分水作用的井，在單價上也未考慮連接井兼具分水、排氣部分功能的價值。

表4 塑料管材低壓輸水管道工程量表

表5 水泥預制管低壓輸水管道連接井工程量表

3 不同材質低壓輸水管道系統(tǒng)經濟指標及應用分析

3.1 基礎單價和取費依據

水泥預制輸水管道系統(tǒng)建筑安裝費，人工、材料、機械臺班含量按照《上海市市政工程預算定額》(2000年)，單價參考上海市2014年10月建設工程造價信息。

塑料輸水管道系統(tǒng)中塑料管材、管件材料費為2014年10月市場詢價，綜合采納了部分在滬管材生產企業(yè)報價;其他材料、人工、機械臺班含量按照《上海市公用管線工程預算定額》(2000年)，單價參考上海市2014年10月建設工程造價信息。

綜合管理費、安全防護、文明措施費和有關規(guī)費、稅金等取費見表6。

表6 施工費用計算程序表

3.2 不同材質低壓輸水管道系統(tǒng)的經濟指標

幾種材質低壓輸水管道系統(tǒng)材料費和建安工程費見表7，幾種材質低壓輸水管道系統(tǒng)材料費和建安工程費的畝指標對比圖見圖1和圖2。

表7 幾種材質低壓輸水管道材料費和建安工程費

圖1 不同材質輸水管道系統(tǒng)材料費畝指標對比圖

由表2和圖1，單從材料費上比較，FRPM管道系統(tǒng)最高，聚乙烯管材PE100級、PE80級管道和PVC－U實壁管管道系統(tǒng)漸次降低，混凝土管道系統(tǒng)最低。

圖2 不同材質輸水管道系統(tǒng)建安工程費畝指標對比圖

由表2和圖2，施工費用的增加，致使混凝土管道系統(tǒng)建安工程費用大大增加，畝投資指標高于低壓聚乙烯(PE)管和低壓硬聚氯乙烯(PVC－U)實壁管;聚乙烯管材PE100級、PE80級和PVC－U實壁管建安費用的變化趨勢則與材料費用一致。

值得一提的是，聚乙烯管材之所以考慮PE100級，PN0.6Mpa和 PE80級，PN0.4Mpa兩種，是因為上海地區(qū)市售PE管材公稱內壓基本在0.6Mpa及以上，而低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)工作壓力一般為0.2～0.4Mpa。

從表7和圖2數據中可以測算，PE80級，PN0.4Mpa管道系統(tǒng)建安工程費相比 PE100級，PN0.6Mpa管道系統(tǒng)和PVC－U實壁管道系統(tǒng)分別減少了11%和增加了11%。

3.3 不同材質低壓輸水管道系統(tǒng)的應用分析

(1)從管材適用性的角度考慮，FRPM管道性能并不優(yōu)于聚乙烯管和硬聚氯乙烯管，但費用卻遠遠高于后二者，在有選擇的情況下，不推薦其作為低壓灌溉常用管道。

(2)混凝土管生產過程環(huán)保性差，質量重，運輸、施工需要耗用更多人工和機械臺班;基礎和接頭施工質量難以保證，直接導致后期運營維護成本增加，難以持續(xù)保證較高水平的灌溉水資源有效利用;且經成系統(tǒng)的管道經濟比較，價格低廉的混凝土管材，成系統(tǒng)的建安成本超過了低壓聚乙烯管道系統(tǒng)和低壓聚錄乙烯管道系統(tǒng)。建議在有條件提高灌溉標準的灌區(qū)，適時將其逐步替換。

(3)由于各種原因，dn400以上PVC－U實壁管材市場供應受限，且dn400以上管件采用塑鋼材質，造價較高，材質和接頭形式不是最優(yōu)，作為低壓灌溉用塑料管材，是在一定范圍內相對較為經濟的選擇。

(4)PE管材具有一般塑料管材質輕、施工便利的優(yōu)點，同時，其獨特的熱熔連接方式，使得接頭處的質量得到有力保障，即使發(fā)生沉降變形，或基本農田內的機械化播種收割的影響，都不致發(fā)生脆性破裂。聚乙烯管道建安費畝指標低于同設計標準的混凝土管道，僅比硬聚氯乙烯實壁管道略高，在經濟上較有競爭優(yōu)勢，優(yōu)先推薦作為灌溉用管材。

PE80級，PN0.4Mpa管道系統(tǒng)具備聚乙烯管材所有優(yōu)點，在滿足低壓輸水灌溉功能的前提下，是聚乙烯管材中最經濟的選擇。

4 結語

綜上所述，通過對幾種適用于低壓輸水灌溉的管材進行系統(tǒng)的技術經濟比較，認為聚乙烯(PE)80級，PN0.4Mpa的管道系統(tǒng)應用在小型農田低壓輸水灌溉中，略提高工程造價的同時，由于施工方便，接頭質量可靠，維護簡單，有力的保障了設計灌溉率，有效的減少了灌溉系統(tǒng)后期運行維護費用。

［1］GB/T 20203-2006，農田低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范［S］.

［2］GB/T 23241-2009，灌溉用塑料管材和管件基本參數及技術條件［S］.

［3］GB5028-99，灌溉與排水工程設計規(guī)范［S］.

［4］CJJ101-2004，埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程［S］.

［5］上海市建設工程定額管理總站.上海市公用管線工程預算定額(2000)［M］.上海:上海科學普及出版社，2000.

［6］DB31/T 469-2009.糧田和菜地水利基礎設施建設技術規(guī)范［S］.

［7］李繼杰.節(jié)水灌溉技術和理念構建分析［J］.水利規(guī)劃與設計，2015(03).

［8］李翠蘭.灌溉渠道混凝土襯砌裂縫原因分析及防治措施［J］.水利技術監(jiān)督，2015(02).