淺談長距離輸水管線的設計要點

【摘要】長距離管道供水是一項距離長，投資大的工程。設計質量的好壞直接影響著工程的合理性、耐久性及工程投資的大小。本文著重從管徑、管材的選擇、各種穿越形式等方面進行論述，提出了長輸管線的設計中應注意的問題。

【關鍵詞】管道；管材；穿越工程；泵房

引言

隨著國民經濟的高速發展，水資源短缺造成的供需水矛盾已十分尖銳和突出。因此長距離輸水管線供水方式日漸被人們采用。其主要特點是，水量沿程損失小，水質免受沿途污染，能確保供水的可靠性。無疑長距離輸水管線供水將會日趨重要和被采用。本文對長輸水管線的設計要點談談粗淺的認識和想法。

1.長輸管線供水的特點

長距離輸水管線是指引水距離相對較遠，供水流量相對較大，供水歷時相對較長的管道輸水工程，與明渠、暗渠輸水比較見表1。

由上表可見管道輸水與明渠相比具有很多優點，主要是水流受到有壓管道的約束，不受地形條件限制，管道可以通過工程穿越山巒、河流、鐵路、公路等障礙物把水輸送到目的地。管道既不受冬季冰凍的影響，也不受地面作物種植和小型附著物的影響，在保證線路最短、交叉較少、難度不大的情況下，選擇管線走向，經過技術經濟方案比較，做到技術可行，經濟合理。

2.長輸管線供水設計

2.1 經濟斷面的選擇

設計中首先要結合供水量和供水時間，確定供水流量，選擇合理供水管道直徑。管徑的大小不僅影響供水量而且影響到工程造價。選擇經濟管徑與選擇經濟流速是密切相關的。在設計過程中往往是先選定經濟流速的范圍，再確定管徑。管徑選大了，工程直接費用高，電能損失小，運行費低。反之，管徑選小了，工程直接費用低，電能損失大，運行費高。因此要經過科學比較，選擇經濟管徑。

2.2 提水泵站有效揚程的選擇

提水泵站是管道輸水的源頭工程，它是保證由水源地把水送到用戶的關鍵性工程，在確保輸水流量的情況下，選擇合理的揚程是保證輸水的關鍵。如果水源地與用戶之間沒有地形差或者是逆向地形差，則必須將全部揚程由泵承擔；如果沿程有制高點，制高點前為水泵承擔，制高點到用戶段由自然地形差承擔。公式如下：總揚程=沿程損失+局部損失-地形差（水位差）+出口水頭。

在實際揚程選擇中，需要的揚程不可能恰好等于水泵可選揚程。一般應選稍大于而接近需要揚程的水泵，然后根據泵的性能曲線與實際線路做出水泵工作點，確定水泵的實際出水量及有效揚程。有效揚程選定了，電動機的耗能就已確定了。

對于超長距離輸水，地形多次起伏或多個供水目標的管線，可根據實際情況采用多次提水，分段加壓的方案，即除首部取水泵站外，在線路中部或分岔部的適當地點，增設加壓泵站，可減小管道的工作壓力，降低工程造價。

2.3 管材的選擇

在選好管徑滿足了管道輸水能力的情況下，選用何種管材是影響工程造價的主要因素。目前做為長輸管的用材一般有五種：鋼管、鑄鐵管、預應力鉿管、預應力鋼筒砼管（PCCP）、玻璃纖維增強熱固樹脂夾砂管（玻璃鋼管）。它們的特性比較詳見表2

2.4 穿越工程

由于管道鋪設中必然會遇到各種障礙物，如鐵路、公路、河流、坑塘、山巒等。因此必須輔之以相應工程穿過或跨越。過鐵路或重要公路常用頂管加套管穿越，以免影響正常交通；過河流，常用管橋或倒虹吸跨越或伏越，以免影響行洪。穿越或靠近重要設施和村莊等時要采用加厚管，以提高其安全系數。這些穿越工程的規模大小將影響全部工程的難易和造價。因此在選線方案中應盡量減小穿越工程或縮減規模。

2.5 泵房設計

泵房是取水的關鍵工程，設計中注意以下三個方面。

2.5.1 選擇泵房及水泵的型式。一般有干室型、纜車型和浮船型三種。目前應用較多的為干室型泵房。在其設計中，盡量減少水泵數量及電機功率，優先選用吸程較大的水泵，以抬高泵房底高程。泵房除考慮自然通風外，必要時考慮機械強迫通風。

2.5.2 處理好地基。地基是建筑物立足之本，它的優劣直接影響建筑物的使用年限，因此，要嚴防地基出現不均勻沉陷，基礎產生裂縫出現滲水現象。在選擇地基時盡量使泵房座落在巖基上，盡量避開軟基，嚴禁地基一半土基，一半軟基。若條件不允許，一定要做地基處理。如采用樁基或更換地基土等。

2.5.3 輔助設備選型齊全。泵房內除設水泵、電動機外，輔助設備選型是否齊全、合理對以后管理運用十分重要。長距離輸水水泵揚程高、管道貯水量大，當停電或關機時，大量水會倒流，使水泵葉輪產生倒轉現象，所以泵出口一定要設止回閥，以阻止回水倒灌。為使水泵在抽取真空后迅速關水，在出水管上應優先采用電動閘閥或電動蝶閥，供水泵檢修用。泵房內應設固定起吊設備，供檢修設備用。

3.結束語

本文談了長距離輸水管線設計中的常規問題，因每個工程的條件、特點各異，因此在實際設計中要全面綜合考慮，再定方案，確保設計質量。

作者簡介：劉芳，1973.07，女，河北唐山，大學本科，高級工程師，主要從事水利工程設計及咨詢招投標工作。