浅谈输配水管材及管径的选择.docx

浅谈输配水管材及管径的选择【摘要】管材和管径的选择是供水工程设计的重要步骤选择是否合理对工程的建设成本以及后期的日常运营管理费用都有较大影响。本文结合陕西某供水工程管材和管径的选择对各种常用管材优缺点进行了分析比较并使用年值法对最优管径进行比较选择。【关键词】管材管径选择中图分类号：TG335.7文献标识码：A文章编号：一、前言管材是影响工程造价的主要因素之一不同的管材其水力学特性、耐久性、经济性、施工难易等方面均有差异。流量一定管径大小与管道系统的一次投资费、操作费和折旧费等都密切相关因此应根据工程的具体情况仔细分析对比不同管材和管径对工程的影响。二、管材的选择在管道选材的过程中应充分考虑各种管材经济性、承压水平、耐久性以及施工便利程度等因素。目前常用的供水管材有：钢管、球墨铸铁管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、聚乙烯（PE）管等。各类管材的优缺点如下：钢管韧性好耐压高施工敷设方便适应性强适合用于高压及地形复杂地段接口灵活安装方便且抗震性能优。但其刚度小易变形焊接量大价格高并需对管道的内外壁进行防腐处理寿命相对较短；球墨铸铁管耐久性强、承担压力高、安装方便等优点同时具备钢管优点避免了钢管易腐蚀的缺点价格便宜主要缺点是脆性大；预应力混凝土管优点是造价相对便宜、使用寿命长承受外压能力强缺点是不能承担过高的内压且管壁糙率较大过流能力较小外形尺寸和重量较大运输和施工不便对管床基础要求高；预应力钢筒混凝土管解决了普通预应力混凝土管承受压力较低的缺点同时具备寿命长、承受外压、内压较强的优点当管道直径较大时具有一定的优势当管径较小时成本相对较高；PE管是近年供水工程大量采用的一种新型管材管材卫生在使用过程中不易结垢内壁光滑流动阻力小重量轻运输方便耐冲击性强适应管床基础变形的能力强施工简单运行维护费用低缺点是耐压能力差易变形。三、管径的选择管径选择与经济流速、水头损失、水锤压力及水泵选型有关。在同等条件下管道直径越小流速越高水头损失越大泵站扬程要求越高则能量消耗越大产生的水锤压力也相应增大；管道直径越大流速越低水头损失越小泵站扬程越低能量消耗也越小产生的水锤压力也越小。目前常用的管径确定方法为年值法即根据不同管径所对应泵站的运行扬程通过计算具体工程的年费用确定最优管径。依照一般工程经验在长距离输水工程中比较经济的流速为0.8～1.5m/s。管径的选取与泵站的运行费直接相关但最终确定时也需根据各种因素综合确定。四、工程应用实例（一）工程概况陕西某山区供水工程由取水口自流至泵站前池经泵站加压至水厂蓄水池其设计流量0.25m3/s管道长度为9.8km设计净扬程为82.00m。（二）管材选择从管道的承压能力、经济性、管道接口、管道重量和施工难易程度、耐腐蚀性及管道寿命等方面综合比较分析：1、从管道的承压能力来看钢管的承压能力最好预应力混凝土管承压能力最差球墨铸铁管和预应力钢筒混凝土管居中；2、从经济角度讲球墨铸铁管价格最低钢管次之预应力钢筒混凝土管最高；3、从管道接口看钢管采用焊接其余管材均为承插口连接；4、从管道重量及施工难易程度看钢管重量较轻施工方便预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管重量较重施工不便；5、从耐腐蚀性出发钢管耐腐蚀最差球墨铸铁管次之预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管耐腐蚀性能良好；6、从市场信誉度来说钢管承压最高适应性最广预应力混凝土管耐压最低市场信誉度差球墨铸铁管安全性及市场信誉度良好；7、从管材寿命看钢管寿命稍短其余管材寿命在50年以上。综合比较预应力钢筋混凝土管价格最高、施工、运输较困难不宜采用；球墨铸铁管价格最低连接方式为承插式施工方便其最大工作压力一般为1～4MPa最大压力达4Mpa可满足供水线路高工作压力的要求；钢管虽然具有耐高压、韧性好的特点在大口径供水管道中采用砂浆内衬时也可解决耐腐蚀问题但小口径内衬砂浆喷涂加工难度较大成本较高。经过以上的综合比较结合该项目地形复杂的具体情况分析：PE管耐压能力较差且易变形预应力混凝土管承压较小预应力钢筒混凝土管自重大特别在山区难以施工因此初步确定钢管和球墨铸铁管均能满足工程设计要求作为该项目的备选管材。（三）管径的选择年值法的年费用E包括年耗电费E1和年生产费E2（包括管路折旧费和维修管理费）不同的管径对应不同的E1和E2年费用E最小值所对应的管径即为经济管径其中E1、E2分别采用下列公式计算。钢管和球墨铸铁管不同管径的年费用计算结果见表1。