新型管材在城市供水工程中的應用

王 斑

(深圳市市政工程咨詢中心有限公司，廣東 深圳 518028)

管網工程是城市供水工程中一個非常重要的組成部分，其中管材在管網工程投資中的占比在50%以上，因此合理的選擇管材能夠減少投資、保證供水安全。隨著居民生活用水量與工業用水的日益增加，傳統的供水管網管材的弊端越來越明顯，因此涌現出了一大批新型供水管材。本文從我國供水管網存在的問題入手，分析了傳統管材不能滿足現在供水工程要求的原因，對新型管材在城市供水工程中的應用進行了總結，最后對新型管材未來的發展提出了建議。

1 我國供水管網存在的問題

1.1 城市供水二次污染問題

供水廠出水水質指標必須達到《生活飲用水衛生標準》，但是自來水經輸配水管網達到用戶端的時其水質往往有所下降，因此城市供水二次污染問題嚴重影響了用戶飲用水安全。二次污染問題主要由一下兩個原因導致。

(1)供水廠出水中含有微生物。《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)中規定，水廠出水中菌落總數(CFU/mL)限值為100。由此可見出廠水經過消毒工藝后雖然達到了《生活飲用水衛生標準》，但是水中仍然含有一定量的微生物，這些微生物在輸水管道中如果遇到合適的環境就會大量繁殖，使用戶終端自來水中的微生物數量遠遠高于出廠水，從而導致了飲用水的二次污染問題。

(2)供水管道自身的影響。供水廠出水的水質合格率為99.4%，而當自來水經過一系列的加壓、輸送等過程達到用戶終端時其合格率僅為98.52%，合格率下降了0.88%。不難得出，供水管網的材質是造成飲用水合格率下降一個重要原因。金屬管道管壁能夠與自來水中的余氯發生化學反應產生沉淀物沉積在管道壁上，長久以來會使管道管徑變小、流速加速，沉積物在高速水流的沖刷下脫落，導致了用戶終端出水水質變差。塑料管道雖然具有抗腐蝕性強等諸多優點，但是由于其生產工藝的差別，會存在污染物浸出的危險。

1.2 漏損嚴重

供水管網漏主要與管材、接口連接形式、施工等因素有關。金屬管與塑料管相比，金屬管使用年限要低很多，因此金屬管網的漏損情況是比較嚴重的。球墨鑄鐵管是常用的輸水管，其接口形式一般是承插式，這種接口的漏損率較高，而石棉水泥接口的漏損率較小。管道實際施工過程中因素復雜多變，常常會出現管道地基下沉等問題，從而導致后期管道出現漏損情況。

1.3 管網老化、腐蝕嚴重

老城區管網老化現象尤為嚴重，由于設計年代久遠，缺乏相應的管道基礎數據，這會加大管網后期維護、更換難度。管道的腐蝕作用主要是由管道中微生物的生命活動導致的，微生物對管道的腐蝕主要有電化學腐蝕與化學腐蝕兩種，其中管道電化學腐蝕的速率要高于化學腐蝕。

2 新型管材的應用

2.1 傳統供水管網管材

傳統的供水管網管材主要分為金屬管與非金屬管，金屬管主要包括鋼管、銅管、球墨鑄鐵管、不銹鋼管等，非金屬管材主要包括鋼筋混凝土管與塑料管。金屬管具有承壓性能好、抗腐蝕性強、適用性廣等特點，因此成為傳統供水管網的首選管材，但是金屬管道重量大、造價高等特點直接影響了管網總投資。非金屬管道耐腐蝕性好，造價低，但是可能存在有機物浸出的危險。因此，傳統的供水管材很難滿足現代城市供水工程的要求。傳統供水管網管材的優缺點對比總結如表1所示。

2.2 供水管網新型管材

為了克服城市供水二次污染問題、傳統供水管網造價、高耐腐蝕性差等問題，近幾年來涌現出了大量的新型管材。新型供水管材主要包括以下五類：聚氯乙烯類、聚乙烯類、聚丙烯類、工程塑料類與復合管類。

表1 傳統供水管網管材優缺點對比

聚氯乙烯類以UPVC為典型代表，它是我國目前使用量最大的塑料管材。UPVC管主要有三大類別，普通UPVC管、新型塑料管硬質聚氯乙烯管、消音螺旋形管，其中新型塑料管硬質聚氯乙烯管廣泛應用于城市供水工程中。新型塑料管硬質聚氯乙烯管主要有UVPC芯層發泡管、UVPC徑向加筋管兩類。與傳統的塑料供水管相比UPVC管具有，優越的耐腐蝕性、水力條件的優越性、工程效益方面的優越性、可設計方面的優越性等這些優良的性能。UPVC管接口的連接方式主要有膠黏劑粘合、橡膠圈承插，接口的水密性較好，從而在一定程度上避免了水的漏損。謝玉輝等從UPVC塑料管的種類及特點出發，介紹了UPVC塑料管的種類，分析了其在實際工中應用的優越性，通過介紹UPVC塑料管的應用現狀提出了UPVC塑料管存在的問題以及設計安全考慮，最后對UPVC塑料管今后的發展進行了展望。

聚乙烯類主要有PE、HDPE(高密度聚乙烯管)，MDPE(中密度聚乙烯管)，聚乙烯管的管材原料來源豐富，其分子結構單體簡單，是聚合物中最簡單的一類。聚乙烯管因具有質量輕、連接方式簡單、耐腐蝕性強、使用壽面長、柔韌性等特點被廣泛應用于供水工程中。廣東汕頭市從2008年10月份起在涉農社區供水直抄到用戶改造工程中廣泛采用聚乙烯管(PE)，賴桂平等對該項目進行了詳細總結。該項目在選擇管材顏色方面，為了區別于別的管線，管材顏色選為紅色；DN200以上的管道采用球墨鑄鐵管，DN200以下的管道采用聚乙烯管(PE)。在安裝聚乙烯管(PE)的過程中得出以下三條經驗：一是，由于聚氯乙烯管的柔性與韌性較好，在起伏地面進行安裝時可以根據其特點進行敷設；二是，當管徑大于DN63時管道的接口形式可采用熱熔對接形式；三是，當管徑小于DN63時道的接口形式可采用熱熔承插連接。

聚丙烯類包括PPR管與PPB管，該類管主要應用于建筑給水工程中。與傳統的鍍鋅鋼管相比，具有管徑小、耐腐蝕性、材質輕、熱傳導率低、不易結垢、使用壽命長、不滋生微生物、施工方便等特點，因此聚丙烯管被廣泛應用于建筑熱水管、給水管中。劉秀芬對聚丙烯管在室內給水工程中的應用進行了詳細探討，從施工前的準備、管道安裝及要求、水壓試驗、施工過程中應該注意的問題這四個方面進行了總結。

ABS工程塑料類，該類管是由丙烯腈、丁二烯與苯乙烯共聚而成的一種管材，該類管具有耐高溫、保溫性能好、導熱率低、水力條件好、抗老化等優點。龍柳媛等對ABS管的性能與應用進行了總結，由于ABS管中加入了抗氧化劑與抗紫外線劑等添加物，使其具有獨特的物理新能。ABS管的安裝方式有多種，螺紋連接、法蘭連接等，連接方式靈活多變，接頭的密封性良好，施工方便。具體的工程應用實例如，石家莊參謀學院等大面積的住宅區采用ABS管輸送飲用水。由此可見，ABS管主要應用于居民住宅區的給水管道。

復合管材按其生產工藝科分為兩類：一是，以鍍鋅鋼管為基礎，在其內壁涂上一層聚乙烯或環氧樹脂，該類管成為鋼塑管；另一類是，采用鍍鋅鋼帶和聚乙烯通過復合膠聯成型的產品，稱為鋼塑復合壓力管。由于其獨特的制造工藝，使其具有承受高壓的能力，耐壓可達1.6MPa。劉延艷介紹了塑料復材料在給水工程中的應用并對其發展趨勢進行了分析。首先分析了傳統的塑料管在供水工程中應用的局限性，然后介紹了塑料復合材料主要包括塑-鋁復合管、孔網鋼帶塑料復合管等，最后分析了塑料復合管相較于傳統材料的主要優勢有超大口徑、環保等優點

3 結論與展望

新型管材與傳統的管材相比在性能上、經濟性、施工等方面具有獨特的優勢，因此廣泛應用于我國供水工程中。新型管材大多都是以聚合物為主的高分子合成材料，所以在輸水過程中就有可能存在高分子物質浸出的危險，因此在未來的研發過程中應該重點重視新型管材的穩定性問題。