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陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西 西安 710001
摘要：随着经济的快速发展，我国的自然环境越来越差。在水资源短缺、地域分布不均的今天，如何提高水资源利用率，保障居民日常用水，成为摆在水利工作者面前的难题。随着水资源需求的不断增加和居民用水需求的不断提高，远距离供水工程的应用越来越广泛。为了尽可能提高供水效率，必须从各个方面入手，在物质基础上严格控制每个环节。
关键词：长距离输水;管道设计;措施
前言
我国幅员辽阔，水资源分布不均。为有效解决农村偏远地区供水难的问题，长距离输水得到广泛应用，成为行之有效的水资源短缺山区供水解决对策。由于地质、地形和地物条件复杂，对长距离输水管道设计和施工方案提出了较高要求。
1设计和施工方案制定原则
1.1选线原则
在确定输水管道线路前，要进行充分的外业勘测工作，全面掌握输水管道线路周边地质、地貌、地物等地质条件，以及沿途铁路、公路、农田分布情况，在此基础上，依照安全性、高效性和经济性等原则进行选线。首先，要排除易发生泥石流地带、高侵蚀性土壤地带、沼泽地带以及易发生塌方和滑坡地带。其次，要排除河谷地区、泄洪区域、山脊地带以及林场、草地、重要公路铁路等。最后，在确保选择线路与沿途工业企业规划和城市规划不冲突的前提下，依照高效性原则，确定最短线路;同时，依照经济性原则，要选择沿途起伏小的区域，保证施工土石方小，尽量避免穿越农田，有效降低施工成本。
1.2布置规划
长距离输水管道工程施工周期长，施工条件复杂。在施工前，要依据施工设计要求，做好布置规划工作。①制定水锤消除措施。在布置压力水管作业时，有可能出现水锤，因此，要提前做好预防和应对措施，确保施工顺畅进行;②制定水位控制措施。在布置重力输水管道作业时，要确保通气孔状态良好，并有效管控井间距离;在坡度较陡的条件下，需要提前确定水位控制措施，比如设置减压井或者跌水井等;③在重力输水管道较低处设置泄水阀或者泄水管。
1.3输水管设置原则
在对输水线路沿途地质条件和给水系统实际情况进行综合分析基础上，对输水管设置进行合理规划。①充分考虑水位高差因素，为保证输水效率，尽可能选择重力输水管道;②依据工程分期施工设计方案，并结合工程输水量目标，把安全贮水因素放到重要位置。通常情况下，为保证安全供水需要，要设置两条输水管道。如果给水工程设计中有其他给水设施，则需要增设一条输水管道;如果输水路线较长，则需要增建一个安全贮水池;③输水管设置时，要综合考量输水管材、输水管线以及沿途设施条件、输水管线区域气候等因素。
1.4加压泵站设置原则
对于加压泵站设置，要依照以下设置原则：①合理确定加压泵站位置。在输水管道走向地势两侧高差较大、中间地带较为平坦的条件下，首先要对工程输水管道水压进行测试分析，然后对输水管道承压、加压泵站运行模式以及工程造价等因素进行综合考量，最后依据工程设计目标和原则确定加压泵站的位置;②在加压泵选配时，要依照设计要求，结合输水管道水量、输水管道水压和承压情况，进行合理选配。
2管材选择
2.1管材选择原则
①输水管道的重要程度，管道直径和长度;②管材机械、水力特性;③运行方式，有无调节设施;④有足够的强度，可以承受各种工况下的内外荷载;⑤供货、运输、工期、安装条件等;接口连接可靠，施工方便;⑥水密性好，压力试验漏水量符合要求;⑦能适应管道沿线地质、地形及气候条件，如地形起伏程度，土壤的酸碱度过高的腐蚀性，温差变幅较大等;⑧综合造价合理，安全度高，耐腐蚀，使用年限长，维护修理简便经济。长距离大管径输水管道根据工程经验常用的有钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管、玻璃纤维增强夹砂管及其他复合管材。1）钢管（SP管）。长距离输水钢管一般采用螺旋焊接钢管，生产施工工艺成熟，国家规范、标准健全。焊接钢管具有承压能力高、机械强度高，连续性好，防渗性好，适应性强，出现爆管时，焊接钢管的抢修时间短，工艺简单，成熟，抢修费用低廉等优点。管道连接时小管径可采用承插连接，大管径用采用焊接，为柔性刚性连接管道。2）球墨铸铁管（DIP管）。球墨铸铁管是铸铁的一种，具有铁的本质、钢的性能，防腐性能优异，密封效果好，安装简易，具有很高的性价比。其化学成分中主要元素有碳、硅、锰、磷、硫和镁，在铁素体和珠光体基体上分布有一定数量的球状石墨，球墨铸铁管接近钢管的韧性，而又具备较高的强度，因此在实际使用中能承受足够的内外载荷而自身的变形很小。管道采用承插連接，为柔性承插连接管道。3）预应力钢筒混凝土管（PCCP管）。预应力钢筒混凝土管是以带钢筒的混凝土为管芯，管芯主要作用为抗渗，在混凝土管芯外缠绕环向预应力高强钢丝，在钢丝表面又喷以水泥砂浆保护层而制成的管材，简称PCCP管。PCCP管采用承插口，采用特制钢制承插口，密封采用密封胶圈，对于大管径高压力管通常采用双胶圈，以便对接头进行打压检验。为刚性承插连接管道。4）玻璃纤维增强塑料夹砂管（RPMP管）。玻璃纤维增强塑料夹砂管（简称玻璃钢管），是以玻璃纤维及其制品为增强材料热固性树脂为基体、硅砂为骨料制成的管材。（以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料）按加工工艺分为离心浇筑玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂夹砂管和玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管，为柔性承插连接管道。
2.2管材选取
根据线路布置、各段水力计算及地形条件，管道设计有超过50%管段压力超过1MPa。整体管道承压较高，需要选择承压能力高，另由于工程区冻土深度达2.7m，工程区沿线为规划开采煤矿，各类施工机械可能在管线穿行，故应考虑选择具有可承受相应内水压力、及外荷载压力的管材。以上各管材中涂塑钢管的承内水压能力最强，PCCP管承外压能力最强。根据已建的工程经验，承插接口易在接口处出现漏水情况，究其原因，主要是在外部土荷载及其他外荷载的作用下，管道接口处出现较大的变形，特别是属于柔性管道承插接口的球墨铸铁管及玻璃钢管。
结束语
综上所述，长距离输水管道工程成本高、周期长，因此，确保工程设计方案和施工方案合理性、安全性和经济性，对于保证施工进度、减低施工成本具有重要意义。在制定设计方案时，要做好外业勘测工作，在此基础上对设计方案进行科学论证和优化调整。
参考文献
[1]王拓，朱家才，肖铧砷.山区长距离输水管道设计和施工方案探讨[J].中国水利，2012（4）：24-26，28.
[2]武自强，栗志刚.长距离输水管道设计方案[J].城市道桥与防洪，2010（7）：75-76，12
[3]吴建刚.”浅谈长距离输水工程管道的设计.”城镇供水No.213.01（2020）：86-90.
[4]李苑红.”长距离输水管道施工技术研究.”居业No.151.08（2020）：63-64.
[5]杨天娇.”大口径长距离输水管线设计方案优化.”居舍04（2020）：102-102.
摘要：随着经济的快速发展，我国的自然环境越来越差。在水资源短缺、地域分布不均的今天，如何提高水资源利用率，保障居民日常用水，成为摆在水利工作者面前的难题。随着水资源需求的不断增加和居民用水需求的不断提高，远距离供水工程的应用越来越广泛。为了尽可能提高供水效率，必须从各个方面入手，在物质基础上严格控制每个环节。
关键词：长距离输水;管道设计;措施
前言
我国幅员辽阔，水资源分布不均。为有效解决农村偏远地区供水难的问题，长距离输水得到广泛应用，成为行之有效的水资源短缺山区供水解决对策。由于地质、地形和地物条件复杂，对长距离输水管道设计和施工方案提出了较高要求。
1设计和施工方案制定原则
1.1选线原则
在确定输水管道线路前，要进行充分的外业勘测工作，全面掌握输水管道线路周边地质、地貌、地物等地质条件，以及沿途铁路、公路、农田分布情况，在此基础上，依照安全性、高效性和经济性等原则进行选线。首先，要排除易发生泥石流地带、高侵蚀性土壤地带、沼泽地带以及易发生塌方和滑坡地带。其次，要排除河谷地区、泄洪区域、山脊地带以及林场、草地、重要公路铁路等。最后，在确保选择线路与沿途工业企业规划和城市规划不冲突的前提下，依照高效性原则，确定最短线路;同时，依照经济性原则，要选择沿途起伏小的区域，保证施工土石方小，尽量避免穿越农田，有效降低施工成本。
1.2布置规划
长距离输水管道工程施工周期长，施工条件复杂。在施工前，要依据施工设计要求，做好布置规划工作。①制定水锤消除措施。在布置压力水管作业时，有可能出现水锤，因此，要提前做好预防和应对措施，确保施工顺畅进行;②制定水位控制措施。在布置重力输水管道作业时，要确保通气孔状态良好，并有效管控井间距离;在坡度较陡的条件下，需要提前确定水位控制措施，比如设置减压井或者跌水井等;③在重力输水管道较低处设置泄水阀或者泄水管。
1.3输水管设置原则
在对输水线路沿途地质条件和给水系统实际情况进行综合分析基础上，对输水管设置进行合理规划。①充分考虑水位高差因素，为保证输水效率，尽可能选择重力输水管道;②依据工程分期施工设计方案，并结合工程输水量目标，把安全贮水因素放到重要位置。通常情况下，为保证安全供水需要，要设置两条输水管道。如果给水工程设计中有其他给水设施，则需要增设一条输水管道;如果输水路线较长，则需要增建一个安全贮水池;③输水管设置时，要综合考量输水管材、输水管线以及沿途设施条件、输水管线区域气候等因素。
1.4加压泵站设置原则
对于加压泵站设置，要依照以下设置原则：①合理确定加压泵站位置。在输水管道走向地势两侧高差较大、中间地带较为平坦的条件下，首先要对工程输水管道水压进行测试分析，然后对输水管道承压、加压泵站运行模式以及工程造价等因素进行综合考量，最后依据工程设计目标和原则确定加压泵站的位置;②在加压泵选配时，要依照设计要求，结合输水管道水量、输水管道水压和承压情况，进行合理选配。
2管材选择
2.1管材选择原则
①输水管道的重要程度，管道直径和长度;②管材机械、水力特性;③运行方式，有无调节设施;④有足够的强度，可以承受各种工况下的内外荷载;⑤供货、运输、工期、安装条件等;接口连接可靠，施工方便;⑥水密性好，压力试验漏水量符合要求;⑦能适应管道沿线地质、地形及气候条件，如地形起伏程度，土壤的酸碱度过高的腐蚀性，温差变幅较大等;⑧综合造价合理，安全度高，耐腐蚀，使用年限长，维护修理简便经济。长距离大管径输水管道根据工程经验常用的有钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管、玻璃纤维增强夹砂管及其他复合管材。1）钢管（SP管）。长距离输水钢管一般采用螺旋焊接钢管，生产施工工艺成熟，国家规范、标准健全。焊接钢管具有承压能力高、机械强度高，连续性好，防渗性好，适应性强，出现爆管时，焊接钢管的抢修时间短，工艺简单，成熟，抢修费用低廉等优点。管道连接时小管径可采用承插连接，大管径用采用焊接，为柔性刚性连接管道。2）球墨铸铁管（DIP管）。球墨铸铁管是铸铁的一种，具有铁的本质、钢的性能，防腐性能优异，密封效果好，安装简易，具有很高的性价比。其化学成分中主要元素有碳、硅、锰、磷、硫和镁，在铁素体和珠光体基体上分布有一定数量的球状石墨，球墨铸铁管接近钢管的韧性，而又具备较高的强度，因此在实际使用中能承受足够的内外载荷而自身的变形很小。管道采用承插連接，为柔性承插连接管道。3）预应力钢筒混凝土管（PCCP管）。预应力钢筒混凝土管是以带钢筒的混凝土为管芯，管芯主要作用为抗渗，在混凝土管芯外缠绕环向预应力高强钢丝，在钢丝表面又喷以水泥砂浆保护层而制成的管材，简称PCCP管。PCCP管采用承插口，采用特制钢制承插口，密封采用密封胶圈，对于大管径高压力管通常采用双胶圈，以便对接头进行打压检验。为刚性承插连接管道。4）玻璃纤维增强塑料夹砂管（RPMP管）。玻璃纤维增强塑料夹砂管（简称玻璃钢管），是以玻璃纤维及其制品为增强材料热固性树脂为基体、硅砂为骨料制成的管材。（以不饱和聚酯树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料）按加工工艺分为离心浇筑玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂夹砂管和玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管，为柔性承插连接管道。
2.2管材选取
根据线路布置、各段水力计算及地形条件，管道设计有超过50%管段压力超过1MPa。整体管道承压较高，需要选择承压能力高，另由于工程区冻土深度达2.7m，工程区沿线为规划开采煤矿，各类施工机械可能在管线穿行，故应考虑选择具有可承受相应内水压力、及外荷载压力的管材。以上各管材中涂塑钢管的承内水压能力最强，PCCP管承外压能力最强。根据已建的工程经验，承插接口易在接口处出现漏水情况，究其原因，主要是在外部土荷载及其他外荷载的作用下，管道接口处出现较大的变形，特别是属于柔性管道承插接口的球墨铸铁管及玻璃钢管。
结束语
综上所述，长距离输水管道工程成本高、周期长，因此，确保工程设计方案和施工方案合理性、安全性和经济性，对于保证施工进度、减低施工成本具有重要意义。在制定设计方案时，要做好外业勘测工作，在此基础上对设计方案进行科学论证和优化调整。
参考文献
[1]王拓，朱家才，肖铧砷.山区长距离输水管道设计和施工方案探讨[J].中国水利，2012（4）：24-26，28.
[2]武自强，栗志刚.长距离输水管道设计方案[J].城市道桥与防洪，2010（7）：75-76，12
[3]吴建刚.”浅谈长距离输水工程管道的设计.”城镇供水No.213.01（2020）：86-90.
[4]李苑红.”长距离输水管道施工技术研究.”居业No.151.08（2020）：63-64.
[5]杨天娇.”大口径长距离输水管线设计方案优化.”居舍04（2020）：102-102.