供水工程管材管径比选方法

袁洪宾董泰志

摘要：在供水工程施工设计中科学地选择管材和管径非常关键，一旦选择使用不合理就会直接影响工程施工成本和施工质量，甚至会对后期的运营维护带来不利影响。本文结合某供水工程实例，针对管材管径的比选方法进行了分析探讨，以期获得最佳的管材管径选择途径。

关键词：供水工程；管材管径；比选方法

1.前言

一般情况下，在供水工程施工设计过程中管材往往会直接影响工程施工成本。由于管材自身具备的差异性，所以在费用成本投入、使用时间的持久性、现场施工的难易程度以及水力学基本原理应用上往往也存在着很大的区别。如果流量不变的前提下，管径的尺寸同供水工程管道的施工成本、安装操作等方面的支出以及折旧费方面也存在着非常紧密的联系，所以在供水工程施工中通常要结合工程设计现状，深入研究分析管材与管径给供水工程带来的有利因素和不利影响。因此，笔者试就供水工程管材管径的比选方法进行粗浅的分析探讨，以供施工人员参考借鉴。

2.管材和管径比选方法分析

2.1选择管材时需要注意的问题

对于供水工程来说，选择管材的时候一定要注意管材的成本费用、耐压能力、使用寿命和现场安装等情况，最主要的是要有利于管材在供水工程中的应用。现阶段在供水工程中应用比较广泛的管材主要包括混凝土材料的预应力管、混凝土材料的钢筒预应力管材、PE管、钢管以及球墨铸铁管等类型，每一种管材都各有优劣，在选择应用时要科学考虑。比如：

混凝土材料的预应力管成本费用非常低，使用时间非常长而且也能够很好地承受外来的重压，这是这种管材的主要优点，但是其内压承受力却非常低，管材内壁的糙率也非常高，过流性能不是很好，外形结构特别大，重量也很大，所以在车辆运输和现场安装的时候很不方便，对于供水工程管床基础也就有着非常严格的要求。

混凝土材料的钢筒预应力管就很好地克服了普通混凝土材料预应力管内压承受不足的问题，内压和外压都能够很好地承受并且使用年限也非常高，管道直径越大这种优点就越明显，稍显不足的是如果管道直径很小的时候，成本费用相对来说也稍高一点。

钢管的坚固性能非常高，具有很好的抗压性，现场施工操作也比较便利，在供水工程施工中具有很好的适应能力，即使在地形结构比较复杂或者压力比较大的区域也能够很好地应用，接口非常方便而且具有良好的抗震效果。美中不足的是刚度不是很高，非常容易发生现状改变，需要焊接的地方比较多价格也不便宜，钢管的内壁和外壁都需要作出防腐处置，使用年限不是很长。

球墨铸铁管材使用寿命很长，能够承受重压，安装操作起来也非常便捷并且兼具了钢管的优势，解决了钢管容易发生腐蚀的缺陷，价格也不是很高，只不过这种球墨铸铁管材比较脆容易发生脆裂等现象，在应用的时候需要注意。

PE管最近几年在供水工程中应用的非常广泛，这种管材非常洁净，不容易出现污垢，内壁的润滑能力非常好，水流受到的阻力非常低，自身的重量不是很高，车辆运输非常便捷，现场施工安装也不难，即使管床基础发生现状改变也能够使用，但就是抗压性能不是很好，管材自身很容易发生变形。

2.2选择管径时需要注意的问题

在供水工程中选择使用管径，要综合考虑水流速率、水头磨损、水锤抗压、水泵类型等多种因素。通常来说同等条件不变的基础上，管径尺寸越小水流的速率越大，水头磨损就越严重，对于泵站扬程也就有着非常高的要求，消耗的能量相对来说也非常大，这就直接增加了水锤的重压。相反，如果管径尺寸越大水流的速率越小，水头磨损越低，对泵站扬程的要求就没有那么高，消耗的能量也就没有那么大，给水锤带来的重压就大大地降低了。

当前在选择管径的时候比较常见的是年值法，也就是按照管径尺寸对于泵站扬程的需求情况，根据一定的数据测算出供水工程每年的成本支出来选择最适合的管径材料。从以往供水工程实践来看，如果输水的距离比较远，相对来说比较科学的流速大约在每秒钟0.8—1.5米之间，这样能够很好地节约工程运行成本。选择管径同泵站运行成本有着非常大的关联，不过选择使用哪种管径一定要综合考虑其他的因素，以便确定最佳的管径结构。

3.供水工程中选择管材管径的具体应用

3.1供水工程实例

某供水工程位于山区，水流从取水处流到泵站的前池，然后从泵站增压再流到水厂的蓄水池内，流量设计的数值是每秒钟5.0立方米，供水规模为每天40万吨。自流引水使用的是2.35公里长、直径DN2200的PCCP埋地管线，无压输水隧道长19.725公里，输水管线长2.883公里，直径是DN2200的PCCP埋地管线，主管线全长就是24.958公里。

3.2对于管材的选择

根据该供水工程管道的承重性能、成本费用、接口处理、管道自重、现场安装、抗腐蚀能力、使用年限等情况，在选择管材的时候重点进行了分析对比：一是根据管道的抗压性能，钢管抗压性能最强，混凝土预应力管最差，球墨铸铁管与混凝土钢筒预应力管抗压性能在二者中间；二是根据成本费用情况，球墨铸铁管最便宜，钢管稍稍差一点，混凝土钢筒预应力管价格是最高的；三是根据接口处理情况，钢管应该焊接处理，其他的管材插口就行；四是根据自身重量和安装操作情况，钢管最轻安装便捷，混凝土材料的管材比较重不利于安装；五是根据抗腐蚀情况，钢管最不好，球墨铸铁管对好一点，混凝土材料的管材最佳；六是根据使用年限，钢管相对较差，其他管材使用年限超过了50年；七是根据实际应用情况，钢管抗压比较高，适应能力好，混凝土预应力管抗压最差，市场反应最低，球墨铸铁管的稳定性以及满意度最高。经过反复对比分析，钢管和球墨铸铁管在该工程中使用使用首选管材。

3.3对于管径的选择

本文采用年值法计算年费用消耗，来分析管径的科学选择。

一是取水处到主管道末尾管线有两部分组成，总长度是5.223公里，流量设计每秒钟5.0立方米。经过计算分析，选择DN2200的PCCP管比较适合（年费用详见表1）。

（表2第二水厂管径年费用对比一览表）

4.结束语

综上所述，本文通过对管材优劣以及年值法在管径选择中的使用，结合某供水工程实例，科学地分析探讨了管材和管径的比选方法，对于提高管材管径的选择应用效果，保证供水工程经济和社会效益的最大化，都具有重要的参考作用。

参考文献：

[1]张金玲.供水工程管材、管径比选方法[J].广东水利电力职业技术学院学报.2017（2）.

[2]蒋新贵.浅谈供水工程中管材比选[J].水电工程.2017（129）.