浅谈贵州山区农村饮水安全项目长距离PE重力输水管道设计与施工技术要点..doc

浅谈贵州山区农村饮水安全项目长距离PE重力输水管道设计与施工技术要点 　　摘 要：贵州山区农村饮水安全项目的显著特点是工程建设规模小，村民居住分散，水源条件较差，需长距离输水解决工程供水问题。工程设计实践中，输水管沿线地形、地质条件复杂，山高坡陡，落差大，项目设计和施工难度较大。本文结合项目当地实际，就工程中广泛使用的PE重力输水管道输水管线平面布置、管道选线、管径优化选择、水力计算和主要施工技术作简要阐述，供同类工程设计和施工管理参考。 　　关键词：饮水安全；输水管道；设计与施工；技术要点 　　中图分类号：TU991 文献标识码：A 　　前言 　　根据贵州省农村饮水安全项目建设规划，“十二五”期末将基本解决全省的农村饮水不安全问题。通过近10a来的建设，全省饮水安全项目建设已近收尾。地形条件较好、地势平坦的山间平地村庄和农村集镇饮水不安全问题已解决，余下的大部分是地处高山区、半高山区和丘陵地貌的村寨，项目建设就近无可靠水源条件支撑，村民居住分散、水源条件差、须长距离输水方可解决。实践证明，山区农村小型饮水安全工程的输、配水管网投资占项目总投资的50%～70%，因此，搞好管网工程的设计优化与施工管理十分必要。 　　1 山区地形地貌及管道布置特点 　　以贵州省松桃县为例，山区常见地貌特点为山高坡陡、林密，悬崖、深谷，部分地区岩层破碎、岩石裸露，水土流失严重，易滑坡、易见泥石流。饮水安全工程水源常选用深山密林中的溪流为水源，输水管道平面布置最显著的特点距离长、纵向坡度大（i2%），常结合地形条件，采用重力输水。输水管道常穿越在起伏不平的山间密林、深谷沟壑中，管线全程属典型的贵州山区喀斯特地貌。 　　2 管道设计要点 　　2.1 平面布置原则和要求 　　山区农村供水工程结合地形条件应优先采用全程重力输水方式。管线布置应与地形坡度相适应，坡度较陡地区（i6%）输水管线走向一般情况下应沿等高线按水流方向顺坡布置，在个别地形特殊情况下如须反坡布置，应慎重研究。线路应保证供水安全，尽量做到线路最短，土石方量最小，造价经济，施工维护方便，最大程度减少林地破坏、少占或不占农田。尽量满足管道埋地要求，不能出现较大的起伏和急转弯以避免管内产生负压，同时应避免穿越易发生滑坡、泥石流等不良地质地段，减少与公路、河流、民居等障碍物的交叉。 　　坡度较陡，地形高差超过60m，高程控制满足输水要求时，为降低工程造价，可考虑降低管材压力等级，在适应地形处设置减压池或跌水井。在山区大落差、长距离输水管线中应尽量避免使用减压阀减压，如运行管理维护不当，将严重影响管道安全。如条件所限，必须设置减压阀时，应在同一高程控制点上采取双阀串联布置，确保管道系统安全。 　　长距离输水管道的隆起点应设置自动排气阀，在连续下坡的低洼处或反坡走向的坡脚起点处应设置口径不小于管径1/3的排空管（阀）。在长距离无隆起点的平直管段，管径在DN100以下时，为保证排除管内空气，宜每隔离1.0km相应设置排气阀。 　　小型农村饮水安全工程（Ⅲ类以下）一般考虑单管布置。为保证安全供水，可在水厂调节构筑物设计时，适当加大其容积，按事故用水量与事故延续时间计算。 　　输水管道布置应结合当地发展规划，考虑设计现状年、水平年、中远期结合和分步实施的可能性。 　　2.2 管径计算 　　管径大小直接影响工程投资，是工程设计概算中投资控制的主要因素之一。因此，合理确定管径，是输水管道设计的主要任务。其计算式如下： 　　式中：D为计算管径（mm），Q为输水管道设计流量（m3/s），一般取值是最高日工作时的平均取水量；V为经济流速（m/s），小型工程可参考本地区同类工程的经济流速取值，贵州山区工程一般取值为0.6～1.4，管径小取小值，相反取大值。为防止管网产生水锤破坏，流速不得高于2.5～3.0m/s，为避免水中杂质沉积，流速不得小于0.5m/s。 　　2.3 水力计算 　　输水管道水力计算的目的是确定管道水头损失，绘制水压线，复核管道的过水能力是否满足要求。为满足工程技术经济要求，长距离输水管道工程常根据地形条件、高差，采用几种型号管径串联方式布置。为避免水压计算错误或管径选择不合理，水压线计算应采取从下游向上游计算。重力输水管道理论上应保证管道全程为压力流的状态下且两计算管段之间（两减压池自由水面之间）地形高差等于其水头损失时才是最合理的。管道水头损失当长度大于其管径的1000倍时，一般按长管计算（不计局部损失和流速水头），否则按短管计算。对工程中常用的塑料管道（PE或UPVC）推荐计算公式如下： 　　式中：h为水头损失（m），k为局部水头损失系数，取值为1.05～1.1，L为管长（m）， Q为输水管道设计流量（m3/s），d为计算管道内径（m）。 　　2.4 管