浅析文山州文砚平应急引水管道工程设计
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【摘要】本文重点对小河尾水库引水至文砚平特旱区引水管道工程施工设计，主要针对管线选择、水力计算、管道布置、等方面结合实际工程的实际情况进行了充分阐述，以供相似工程借鉴和参考。
【关键词】：文砚平应急供水；小河尾水库；引水管道工程设计；
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、工程概况
云南省属我国高原地区,常年多旱少雨。其中文山市的秉烈、红甸及砚山县的平远镇一带是文山州境内降水最少的地区，属文山州的特旱区。针对该地区干旱严峻情况，解决这一带的供水问题迫在眉睫，政府部门加大力度，采取应急预案。从2011年8月以来组织大量的人力物力对该片区抗旱应急供水方案进行踏勘和多方案的比选。提出了从文山市坝心乡小河尾水库通过管道引水供给文砚平地区的供水方案。本工程为单一引水工程，其任务是把小河尾水库库水引至文砚平受水区，小河尾水库为已建工程，笔者针对本次工程引水管道设计方面做了分析和以及管线选择、水力计算、管道布置、等方面结合实际工程的实际情况进行了充分阐述。
1．管道分布，一级主管道（小河尾水库至新开田）长12031m，沿新开田至坝心公路附近布置，二级主管道（新开田至平远）长54800m，沿文平二级公路附近布置，至平远镇狮子山调节池结束。黄龙坝至秉烈支管长18615m，沿黄龙坝至秉烈公路布置，至秉烈调节池结束。
2.本工程设计最大输水流量为0.255m3/s，根据《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288—99，引水工程等别Ⅴ等；工程供水规模为22000m3/d，按《村镇供水工程技术规范》SL 310—2004，本工程为Ⅰ型工程。
二、管道工程的管道设计
1.管材选择。
（1）在给水工程中，输水管道不仅是供水的重要组成部分，而且管道运行是否正常关系到供水的能耗、供水水质以及供水安全的可靠性。合理地选择最佳的管材与确定管径，是管道工程设计的重要内容，只有通过科学的分析，才能够准确地找到最优的管材与管径。
（2）根据本工程的水头情况和现阶段的管材供应情况，非金属管材如PE管、PVC管或玻璃钢管等，其耐压值多在200m水头以内，而本工程的水头多在200m以上，非金属管材不适宜本工程，因此本工程选用金属管材较为合适，据市场供应情况，可选的金属管材主要有球墨铸铁管和螺旋焊接钢管。以下就两种管材在性能、性价比、施工等方面进行分析比较，以便合理选用。
（3）根据设计要求，就以上二种管材的使用条件和有关生产厂家和供应商作了技术和价格方面的咨询，结合本工程的管道敷设条件和作用水头范围，本工程的管材选用球墨铸铁管和螺旋焊接钢管混合交替使用，根据球墨铸铁管的力学指标和我州的一些工程实例，为考虑少占耕地，管道所经耕地地段，全部挖槽掩埋。
（4）管径选择是根据供水规模分析计算结果，本工程的最大需水流量Q＝22000 m3/d，折合0.255 m3/s。根据各管段的流量所选的管材特性、不淤流速及工作水头作为确定管径的依据，但由于管道较长，大多地段在满足不淤流速时总水头损失较大而不能满足输水流量要求，在兼顾流量和流速的同时考虑到小河尾水库水质较好，设计时再采取一些沉淀措施，即使管道流速低于不淤流速也不至造成管道的淤积。
（5）管壁厚度确定，根据公式：计算，加上防锈蚀厚度2mm，根据《规范》要求的结构厚度取值。
2.管道水力计算
（1）管道设计流量。根据《村镇供水工程技术规范》SL 310—2004规定，输水管道设计流量应按最高日工作时平均取水量确定。根据管线布置及分水口设置情况，该工程管道分段设计流量计算成果如表所示。
管道分段设计流量计算成果表
(2)输水管道水力计算。输水管道水头损失计算,管道水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。管道沿程水头损失根据《村镇供水工程技术规范》（SL310－2004）中的公式计算：钢管、铸铁管v＜1.2m/s时，；v＞1.2m/s时，式中： —沿程水头损失（m）；—计算管段的长度（m）；—单位管长水头损失（m/m）；—管道内径（m）；—管内流速（m/s）；—管段流量（m3/s）。局部水头损失按沿程损失的15%计。
三、管道布置
本工程供水系统流程为：小河尾水库输水隧洞出口取水池输水主管输水支管调节供水池配水管网用水户。
1、一级主管布置
一级主管为小河尾水库至新开田分水口止，管道总长12.031km。管0+000～管1+126m：该段为典型的山区地形，坡度陡、地形条件复杂，管道主要沿大沙沟谷底布置，此段除经过局部地段为耕地布置为埋管外，其余均布置为明管，管材选用球墨铸铁管，在有转弯或地形起伏较大的地段需用自锚式接头连接。并在1+126m处布置一个减压水池。在12+031m处布置一个分水口，此分水口将水分为两个方向供水，一是供给平远方向，二是供给砚山县城方向（含东山乡），砚山县城方向的供水管道暂不实施，现只作预留。
2、二级主管布置
（1）、二级主管为新开田分水口至平远镇的狮子山调节池止，管道总长54.80km。管12+031～管16＋307m：该段为山区地形，坡度陡、地形条件复杂，管道从新开田村后的城子山脚朝北向布置，跨过马过河后至黄龙坝村结束，为少占耕地，经过耕地的地段布置为埋管，此管段的作用水头均超过300m以上，管材选用螺旋焊接钢管。在16+307m处布置一个分水口，此分水口解决秉烈乡及周边村寨的供水。
（2）、管16＋307～管23+320m：该段多为低山丘陵地形，坡度缓、地形条件相对简单，管道沿文平公路左侧布置，跨过咪哩河后至花庄村结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，此管段的作用水头多超过300m，管材选用螺旋焊接钢管。在23+320处布置一个分水口，此分水口解决红甸乡及周边村寨的供水。
（3）、管23+320～管27＋540m：该段多为低山丘陵地形，坡度缓、地形条件相对简单，管道沿文平公路左侧布置，至乐龙村东面结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，此管段的作用水头多超过300m，管材选用螺旋焊接钢管。在27＋540 m处布置一个分水口，此分水口解决乐龙、朝阳2个村民委的供水。
(4）管27＋540～管37+125m：该段多为低山丘陵地形，坡度缓、地形条件相对简单，管道沿文平公路左侧布置，至乐西村结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，其余部分布置为明管，此管段的作用水头多超过300m，管材选用螺旋焊接钢管。在37+125m处布置一个分水口，此分水口解决乐西、德厚2个村民委的供水。
(5)、管37+125～管39＋910m：该段多为低山丘陵地形，坡度缓、地形条件相对简单，管道沿文平公路左侧布置，至明湖村西面结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，其余部分布置为明管，此管段的作用水头多超过300m，管材选用螺旋焊接钢管。在39＋910m处布置一个分水口，此分水口解决德厚镇的政府驻地及明湖、感古2个村民委的供水。
(6)、管39＋910～管45+441m：该段多为低山丘陵地形，坡度缓、地形条件相对简单，管道沿文平公路左侧布置，至马荣村结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，此管段的作用水头多超过300m，管材选用螺旋焊接钢管。在45+441m处布置一个分水口，此分水口解决拖嘎、湖海2个村民委和马荣村的供水。
(7)、管45+441～管66＋831m：该段多为低山丘陵地形，坡度缓、地形条件相对简单，管道沿文平公路左侧布置，至平远镇狮子山调节池（已建）结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，此管段的作用水头均在300m以内，管材选用球墨铸铁管，在有转弯或地形起伏较大的地段需用自锚式接头连接。此管主要解决平远镇的供水问题。
3、支管布置
黄龙坝至秉烈支管0+000～18＋615m：该段为丘陵与山区交替地形，管道沿黄龙坝至秉烈公路交替布置，至秉烈调节池（已建）结束，为少占耕地，经过耕地的地段均布置为埋管，其余部分布置为明管，此管段从0+000～7＋120m的作用水头均在300m以上，管材选用螺旋焊接钢管。从7＋120～18＋615m的作用水头均在300m以下，管材选用球墨铸铁管，在有转弯或地形起伏较大的地段需用自锚式接头连接。为了降低此管的作用水头（最大静水压力），管道的控制球阀设于黄龙坝分水口处，管道出口处不能设置任何控制水流的设施。此管主要解决秉烈乡政府驻地、管道沿线及周边村寨的供水。
以上管道管线选择、水力计算、管道布置、等方面结合实际工程的实际情况所做出的管道设计，此工程竣工已经正常运行一年多来，供水状态良好，未见异常。
四．结论
综上所述，该工程主要表现为管道长、水头高、地形复杂等特征，在管道选材、管道设备、管道布置等设计方面具有较高的要求。这就说明了在引水管道工程施工过程中，应该综合考虑工程所在地的实际情况，合理进行管材的选择和管线的布置，科学合理的进行水力计算、管线设计，只有这样才能够保证引水管道工程安全、高效的达到相应的设计要求。
参考文献：
[1]陈新强．浅谈定国水库供水的技术要点[J]．山西建筑，2008，34(32)．
[2].《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288—99；
[3] 《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL3285—2005）；