关键词：供水工程；长距离输水管道；设计要点
引言
水资源作为社会运作的重要资源，供水工程需要将其供给到城市的每个供水点，但不同供水点与供水工程之间的距离是不同的，如果距离过大，则需要通过长距离输水管道来满足供水需求。而长距离输水管道因为规模较大，其面临的很多问题，在短距离管道当中都可以被避免，所以长距离输水管道设计与短距离管道设计不同，对此本文将结合实例，对长距离输水管道设计要点进行分析。
1案例概述
某长距离输水管道工程分为两个部分，即取水工程、输水管线工程，其中取水工程规模为5万m3/d，位处当地两个水库边。该工程在两个水库中分别建设取水泵站，泵站工程土建均按5万m3/d建设、设备均按2.5万m3/d安装；输水管线工程为远期一次性建设：DN1200L=34.5km/根（1根）。
2设计难点
2.1管材选择
输水管材在长距离输水管道设计当中十分重要，其与施工的工作压力、地形地质、工期、安全、资金有密切关系，所以如果管材选择不当，将会带来负面影响，而实例工程当中，其管材市场中的管材种类很多，例如玻璃钢管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、钢管等，这些管材在性能上各有优劣，相互之间难分伯仲，所以选择难度较大。
2.2管径选择
管径大小代表了输水管道在同一时间中的水体容量，与供水效率有直接关系，但如果管径过大，会受到多方面因素的限制，最终只会适得其反，所以原则上，管径必须合理选择。实例工程当中，因输水管道距离较长，导致其必须选择大口径管道以减小水损，而大口径管道会导致工程投资增加，要合理选择管径难度较大。
2.3环境因素
实例工程的规模庞大，面对的环境条件十分复杂，大致可以分为城市环境、野外环境。在城市环境当中，如果依照短距离管道设计方法，可能导致长距离管道局部暴露于外，很容易受到人为破坏，导致工程质量下降，而如果采用全段地埋模式，又难免会遇到其他管线的限制，两者之间出现冲突，所以给设计工作带来了困难；在野外环境当中，全段地埋模式具有良好适用性，但野外存在很多植被、动物，此时管道可能被植物根系缠绕或者被动物啃咬，导致管道缺损问题。
3供水工程长距离输水管道设计要点
3.1管材比选
目前，长距离输水管道工程中常用的管材有：球墨铸铁管（DIP）、钢管（SP）、预应力钢筒混凝土管（PCCP）、高密度聚乙烯管（HDPE）。高密度聚乙烯管（HDPE）不适用于大口径管材，本次比选不予考虑。本工程初步选定3种管材：球墨铸铁管（DIP）、钢管（SP）、预应力钢筒混凝土管（PCCP）。
球墨铸铁管（DIP）主要受力部位为球墨铸铁体，材料本身具备了铁的刚性和抗冲击性、承受内外压能力强，具有较强的耐腐蚀性，同时在内表面衬水泥砂浆，外表面喷锌再涂沥青，耐腐蚀性强，使用寿命最长，其缺点是自重较大，运输、安装需要吊装机械。
钢管（SP）机械强度好，可承受较大的内外压力，管材重量轻，适应地形能力最强，其缺点是管道内外需进行防锈、防腐蚀处理，运输和安装费用较高、对焊接安装工艺要求严格，耐久性较差。
预应力钢筒混凝土管（PCCP）由高强钢丝、薄钢板和混凝土构成的复合管材，它综合地发挥了钢材的抗拉和混凝土的抗压、耐腐蚀性能，具有高密封性、高强度和高抗渗的特性，其缺点是管材自重非常大，运输、安装需要吊装机械，管材中预应力钢丝及钢板在有腐蚀性水和土中易发生腐蚀破坏，影响使用寿命。
3.2管径选择
为了确保设计中管径合理，实例工程单位结合实际情况，采用对比法进行了管径选择。具体来说，实例工程单位在供水规模5万m3/d且管段长度控制在34.5km的情况下，设计了三个管径选择方案，并结合实际情况进行比较，各方案比较内容及结果见表1。
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表1管径方案比较
综合比较来看，其中方案一的应用效果最符合实际需求，所以将选择此方案作为结果。
3.3环境设计
实例长距离输水管道工程设计当中，为了避免城市环境、野外环境中各类因素的影响，着重对线路路线进行了设计，相应得到三个方案，图1为三个方案管线布置图。下文将对各方案的概况以及优劣进行分析。
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图1三个方案管线布置图
（1）方案一。实例工程主要为自水库取水泵站的东侧起至水厂的输水管敷设工程，敷设线路依照周边村镇的道路进行，随后当敷设区段进入公路之后，继续依照公路走向进行敷设，直至达到水厂。根据现状资料分析得知，方案一具有以下优点，即该工程的路线最短，过程中没有太多曲折，所以供水质量可以得到保障、该工程整个范围内没有太多影响因素，施工不易受扰；方案一劣势主要在于：小部分区段与村镇农田发生冲突。
（2）方案二。方案二当中，实例工程输水管敷设工程起终点相同，敷设线路依照周边村镇的道路进行，随后进入其他公路当中，沿着该公路路线继续敷设。根据现状资料分析得知，方案二具有一个优点，施工开展过程当中，其路线交通状况良好，有利于施工效率；方案二劣势主要在于：该方案公路施工部分周边道路无施工路由，需进行道路破复，所以施工流程烦琐，且会造成多出破坏。
（3）方案三。方案三当中，实例工程输水管敷设工程起终点相同，敷设线路依照周边村镇的道路进行，随后完成村镇道路之后，绕开主要公路8.0km，在中段沿路线进行敷设。根据现状资料分析得知，方案三优点与方案二相同，对此本文不多加赘述；方案三劣势主要在于：部分区段存在大量水体，且渠道宽度较大，不利于施工，增加投资，影响工期。
综上可见，方案一表现最佳，那么根据该方案表现可见，其可以有效避免环境因素影响，同时坚固了施工效率，因此可以将环境因素的影响降至最低。
3.4管道管材防腐设计
对于存在土壤环境中的钢管，其腐蚀类型为电化学腐蚀，拥有腐蚀原电池。一方面，管道穿越区的土壤具有十分突出的电化学腐蚀特征，另一方面，本管道的重要性同样突出，基于这两方面的考虑，需要实施阴极保护措施。当下，在长距离供水工程输水管道中，外加电流法是应用率最高的阴极保护方法。在长距离供水工程输水管道防腐中，该方法具有多项鲜明特征，包括保护距离以及电流密度都比较大、经济性与保护距离成正比以及可实现输出电流的连续调节等。正因如此，将外加电流法应用于该工程管道防腐中。在剥蚀冲洪积平原区段设置阴极保护站，共有两座，并且分别设置一套深井阳极、两台恒电位仪以及电缆等材料。此外，有机结合测试桩与管道沿线里程桩，一千米设置一个，太阳能发电站向保护站供给电能。
结语
本文主要对供水工程长距离输水管道设计要点进行了分析，通过分析得到结论：对案例进行了概述，了解了长距离输水管道工程的基本结构；对长距离输水管道设计工作的难点进行分析，这些难点在实例工程当中也造成了一定困难；实例工程在后续设计当中，针对设计难点，采用了相关方法进行了处理，而这些方法即为设计要点，具有参考价值。
参考文献
[1]程海涛.长距离输水管道工程的设计要点分析[J].城市建设理论研究(电子版),2017(4):42~43.
[2]张金玲.供水工程管材、管径比选方法[J].广东省水利电力职业技术学院学报，2017，15（2）：25-28.
[3]王欢.长距离输水管道工程的设计要点分析[J].丝路视野,2017(25):101.
论文作者:孙杰
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
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