遠距離高水頭輸水工程設計分析

馬慧琴

遠距離高水頭輸水工程是解決水資源分布不均的重要途徑。為了確保輸水工程運行的安全性和經濟性，在遠距離高水頭輸水工程的設計與施工中必須要結合當地的具體條件，選擇最優的輸水線路，輸水方式以及管線的設計與施工方案?；诖?，本文分析了遠距離高水頭輸水工程設計方法，以供參考。

遠距離高水頭輸水工程;輸水線路與方式;管線設計與施工

水資源對于人們的工業生產以及社會生活而言，都是極為寶貴的資源。但是在我國境內，水資源的空間分布卻十分不均衡，這種現象嚴重影響了社會經濟發展和人們的正常生活。為了有效解決水資源分布不均衡問題，現階段我國各地都開展了輸水工程建設。在各種輸水工程中，遠距離高水頭輸水工程由于工程線路長，落差大，造成施工難度相對較大，因此這對于輸水的線路，方式以及管線的設計都提出了相對較高的要求。

本輸水工程位于湖南省懷化市會同縣，主要任務是為會同縣一水廠和工業園新建水廠提供生產以及生活用水。本工程的設計總規模為4x10m/d，自來水量按照10%計，原水輸水管道漏損量按照5%計算。工程起點位于擬建取水泵站出水切換井，終點位于現狀原水輸水管線，工程管道全長為9843m，其中臨時占用農田段的管道長1927m，需要破路段2775m，過鐵路段20m，過河段197m。

輸水線路的管道起點位于擬建取水泵站出水切換井，出站區后管道沿現狀村道及鄉鎮小路敷設至鐵路處（利用現有涵洞穿過鐵路）;后繼續沿現狀田間小路敷設至于209國道，并伴著209國道東側距離道路邊緣2m處埋設600m，沿現狀山體及農田敷設拐至規劃連山大道處，并穿越現狀連山大道沿規劃道路西側人行道敷設至漩水村，繼續沿傍山小路敷設 2200m，在現狀蓑衣塘電站下游且渠水河寬度較窄處過河道（過河段管長197m），沿現狀山體坡腳線及現狀道路敷設，管道設計終點接至現狀原水輸水管線。

本工程自起點取水泵至終點縣一水廠，按照施工條件差異可以分為9段（A—B—C—D—E—F—G—H—I—水廠）。

A—B段管道沿村道敷設，其中占用農田該段總長480m，需要破路段總長625m。B—C段管道段現有田間小路敷設，小路為混凝土路面，且路面較窄，考慮到給水管道檢修較為頻繁，故設計本段管道均為占用農田段，總長450m。該段B點新建原水輸水管道通過現有涵洞過鐵路，過鐵路段管長20m。C—D段管道伴現有209國道東側農田敷設，（本段均為臨時占用農田段，管長395m。D—E段管道沿農田及現狀山體敷設，（本段臨時占用農田段管長602m;E點處，管道破現有工業園片區道路，沿現狀林地敷設至F點。E—F段管道沿規劃連山大道西側人行道敷設。本段結合連山大道規劃及設計標高，為保證管道位于水力坡降線以下，E—F 段管道埋深在2.7m-5.6m，（較工程其他段管道埋深較深），本段管道總長1000mG—H段管道沿規劃連山大道西側人行道敷設。 H—I段沿現狀村道及傍山道路敷設，其中有2處過河段，總長85m;傍山段道路一側傍山，據現場踏勘及業主意見，此處山體地質為巖石層，山體不宜輻射管道，臨渠水河一側坡度較大，且地勢復雜，施工及以后的運行維護等難度很大，因此，傍山路敷設的管道埋設在現有道路下為破路段，破路段長2150m。I—J段管道過渠水河，過河段管長197m，設計本段管道由渠底過河，采用沉管施工方式或圍堰大開挖施工方式。I—一水廠段管道傍山腳線及現狀道路敷設至一水廠，接一水廠折板絮凝池擬改造進水管切換井。

本工程做了三條輸水線路，分別如表1所示：

線路一最優

表1 輸水線路對比表

對三條輸水線路進行對比，線路一的施工難度相對較小，并且投資成本最少。因此，本工程的輸水線路選擇線路一。

本工程的總設計規模為Q=4×10m/d。其中會同縣一水廠總規模為Q=3×10m/d，工業園水廠總供水規模為Q=1×10m/d.

自用水系數Kz=1.1，管道漏損系數Ks=1.05.

輸水規模：Q=4×10×1.1×1.05/24/3600=1925.00m/h=0.535m/s; Q=3×10×1.1×1.05/24/3600=1443.75m/s=0.401m/s;Q=1×10×1.1×1.05/24/3600=481.250m/s=0.134m/s

經過對不同管徑流速的計算，得出：Q=0.535m/s時，采用DN700的管道，設計流速為1.3902m/s;Q=0.401m/s時，采用DN700的管道，設計流速為1.0426m/s;Q=0.401m/s時，采用DN600的管道，設計流速為1.419m/s;Q=0.134m/s時，采用DN450的管道，設計流速為0.841m/s。

結合相關的技術標準，本工程采用直徑為DN600/DN700的原水輸水管道。

依據《城鎮供水長距離輸水管（渠）道工程技術規程（CECS193-2005）》以及《室外給水設計規范（GB50013-2006）》的技術要求，結合管道的經濟流速，本工程采用直徑為DN600/DN700的原水輸水管道。[1]

根據現場踏勘情況及工程地質勘察報告，本工程管道埋設路徑地質較為復雜，其中臨時占用農田及破路段較多。管道沿漩水村以北傍山道路敷設時，該道路路面寬度為4m，西側緊臨山腳線，東側為渠水河，本路段內管道敷設時全程為破路段，如采用雙管，管道敷設沒有足夠的施工作業面，且管線沿規劃連山大道西側人行道敷設時受空間限制，規劃連山大道擬建段人行道寬3m，綠化帶寬1.5m，人行道下除敷設本工程管道外還有規劃給水管、燃氣管、電力電信管等，敷設兩根管道不滿足規劃要求。綜上所述及綜合業主方意見，本工程原水輸水管線采用單管敷設的形式。本工程管道采用單管敷設，會同縣一水廠現狀取水泵站作為本工程的應急備用水源，當管路需要檢修或擬建取水泵站維修維護時，即刻啟動現狀取水泵站，保證會同縣一水廠供水安全。在管材的選用方面，目前用于長距離供水的管材有鋼管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC 管和PE管等材料。在以上材料中，球墨鑄鐵管具有較強的安全可靠性，可以承受較大的外壓，適用于深埋施工線路中。并且在使用壽命和耐腐蝕性能上，球墨鑄鐵管也要相對更優，因此比較適合應用于遠距離高水頭輸水工程。鑒于不同類型管材性能的分析，[2]?通過對不同管材材料的性能的分析，結合《會同縣供水專項規劃》、《會同縣一水廠取水、輸水設施體質改造工程可行性研究報告》指導，為了提高本工程的安全可靠性，在管材選擇上本工程擬采用抗滲耐腐蝕性能好、承受內壓高的球墨鑄鐵管。本設計管道除過河段管道采用鋼管外其他段管道采用K9級球墨鑄鐵管，管道耐壓等級1.0Mpa。

輸水管道在管道低洼處設置排泥閥，在管道隆起點設置排氣閥，在管道埋深較為平緩時，應間隔800m-1000m左右設置排氣、排泥閥;輸水管道在起始點、終點、分叉處以及穿越河道、鐵路、公路段，應根據工程的具體情況和有關部門的規定設置檢修閥門。

本工程根據規范要求，結合不同地形條件，在管道隆起處設置排氣井（共 12 座），管道低洼處設置排泥井（共 11 座），管道過路、過河道等位置處設置閥門井（共 10 座），過河段管道設置沖洗閥門井（共 2 座），管道最高點設置彌合水錘預防閥。在管道轉角≥11.25°時設置支墩。

相對于一般的輸水工程，遠距離高水頭輸水工程的施工條件復雜，施工難度相對較大。因此在輸水線路，輸水方式以及管道的設計和管道附屬建筑設計方面，必選要結合工程的具體施工條件和地質地形的特點，確保工程建設的經濟性和安全性。

[1]張宏飛.長距離高水頭輸水工程設計與實踐[J].甘肅科技，2018，34（22）：109-111.

[2]姜興培.加壓長距離高揚程輸水管道工程設計分析[J].工程技術（全文版），2016（8）：69.

[3]張婷婷，劉思遠.長距離高水頭引水工程的設計與優化[J].工程技術（文摘版）2018（5）：12.

The long-distance high-head water delivery project is an important way to solve the uneven distribution of water resources. In order to ensure the safety and economy of the operation of the water delivery project， the design and construction of the long-distance high-head water delivery project must be combined with the specific local conditions， and the optimal water delivery line， water delivery method， and pipeline design and design must be selected. Construction plan. Based on this， this paper analyzes the design method of long-distance high-head water delivery project for reference.

long-distance high-head water delivery project; water delivery line and method; pipeline design and construction