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摘 要：远距离高水头输水工程是解决水资源分布不均的重要途径。为了确保输水工程运行的安全性和经济性，在远距离高水头输水工程的设计与施工中必须要结合当地的具体条件，选择最优的输水线路，输水方式以及管线的设计与施工方案。基于此，本文分析了远距离高水头输水工程设计方法，以供参考。
关键词：远距离高水头输水工程;输水线路与方式;管线设计与施工
中图分类号：TV67 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2021）02-0000-00
0引言
水资源对于人们的工业生产以及社会生活而言，都是极为宝贵的资源。但是在我国境内，水资源的空间分布却十分不均衡，这种现象严重影响了社会经济发展和人们的正常生活。为了有效解决水资源分布不均衡问题，现阶段我国各地都开展了输水工程建设。在各种输水工程中，远距离高水头输水工程由于工程线路长，落差大，造成施工难度相对较大，因此这对于输水的线路，方式以及管线的设计都提出了相对较高的要求[1]。
1工程概况
本输水工程位于湖南省怀化市会同县，主要任务是为会同县一水厂和工业园新建水厂提供生产以及生活用水。本工程的设计总规模为4x104m3/d，自来水量按照10%计，原水输水管道漏损量按照5%计算。工程起点位于拟建取水泵站出水切换井，终点位于现状原水输水管线，工程管道全长为9843m，其中临时占用农田段的管道长1927m，需要破路段2775m，过铁路段20m，过河段197m。
2输水线路和输水方案分析
2.1输水方案
输水线路的管道起点位于拟建取水泵站出水切换井，出站区后管道沿现状村道及乡镇小路敷设至铁路处（利用现有涵洞穿过铁路）;后继续沿现状田间小路敷设至于209国道，并伴着209国道东侧距离道路边缘2m处埋设600m，沿现状山体及农田敷设拐至规划连山大道处，并穿越现状连山大道沿规划道路西侧人行道敷设至漩水村，继续沿傍山小路敷设 2200m，在现状蓑衣塘电站下游且渠水河宽度较窄处过河道（过河段管长197m），沿现状山体坡脚线及现状道路敷设，管道设计终点接至现状原水输水管线[2]。
本工程自起点取水泵至终点县一水厂，按照施工条件差异可以分为9段（A—B—C—D—E—F—G—H—I—水厂）。
A—B段管道沿村道敷设，其中占用农田该段总长480m，需要破路段总长625m。B—C段管道段现有田间小路敷设，小路为混凝土路面，且路面较窄，考虑到给水管道检修较为频繁，故设计本段管道均为占用农田段，总长450m。该段B点新建原水输水管道通过现有涵洞过铁路，过铁路段管长20m。C—D段管道伴现有209国道东侧农田敷设，（本段均为临时占用农田段，管长395m。D—E段管道沿农田及现状山体敷设，（本段临时占用农田段管长602m;E点处，管道破现有工业园片区道路，沿现状林地敷设至F点。E—F段管道沿规划连山大道西侧人行道敷设。本段结合连山大道规划及设计标高，为保证管道位于水力坡降线以下，E—F 段管道埋深在2.7m-5.6m，（较工程其他段管道埋深较深），本段管道总长1000mG—H段管道沿规划连山大道西侧人行道敷设。 H—I段沿现状村道及傍山道路敷设，其中有2处过河段，总长85m;傍山段道路一侧傍山，据现场踏勘及业主意见，此处山体地质为岩石层，山体不宜辐射管道，临渠水河一侧坡度较大，且地势复杂，施工及以后的运行维护等难度很大，因此，傍山路敷设的管道埋设在现有道路下为破路段，破路段长2150m。I—J段管道过渠水河，过河段管长197m，设计本段管道由渠底过河，采用沉管施工方式或围堰大开挖施工方式。I—一水厂段管道傍山脚线及现状道路敷设至一水厂，接一水厂折板絮凝池拟改造进水管切换井。
2.2输水线路
本工程做了三条输水线路，分别如表1所示：
线路一最优
表1 输水线路对比表
对三条输水线路进行对比，线路一的施工难度相对较小，并且投资成本最少。因此，本工程的输水线路选择线路一。
3管线施工设计分析
3.1管径及流速的设计
本工程的总设计规模为Q1=4×104m3/d。其中会同县一水厂总规模为Q2=3×104m3/d，工業园水厂总供水规模为Q3=1×104m3/d.
自用水系数Kz=1.1，管道漏损系数Ks=1.05.
输水规模：Q1=4×104×1.1×1.05/24/3600=1925.00m3/h=0.535m3/s; Q2=3×104×1.1×1.05/24/3600=1443.75m3/s=0.401m3/s;Q3=1×104×1.1×1.05/24/3600=481.250m3/s=0.134m3/s 经过对不同管径流速的计算，得出：Q1=0.535m3/s时，采用DN700的管道，设计流速为1.3902m/s;Q2=0.401m3/s时，采用DN700的管道，设计流速为1.0426m/s;Q2=0.401m3/s时，采用DN600的管道，设计流速为1.419m/s;Q3=0.134m3/s时，采用DN450的管道，设计流速为0.841m/s。
结合相关的技术标准，本工程采用直径为DN600/DN700的原水输水管道[3]。
依据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程（CECS193-2005）》以及《室外给水设计规范（GB50013-2006）》的技术要求，结合管道的经济流速，本工程采用直径为DN600/DN700的原水输水管道。[1]
3.2管道设计
根据现场踏勘情况及工程地质勘察报告，本工程管道埋设路径地质较为复杂，其中临时占用农田及破路段较多。管道沿漩水村以北傍山道路敷设时，该道路路面宽度为4m，西侧紧臨山脚线，东侧为渠水河，本路段内管道敷设时全程为破路段，如采用双管，管道敷设没有足够的施工作业面，且管线沿规划连山大道西侧人行道敷设时受空间限制，规划连山大道拟建段人行道宽3m，绿化带宽1.5m，人行道下除敷设本工程管道外还有规划给水管、燃气管、电力电信管等，敷设两根管道不满足规划要求。综上所述及综合业主方意见，本工程原水输水管线采用单管敷设的形式。本工程管道采用单管敷设，会同县一水厂现状取水泵站作为本工程的应急备用水源，当管路需要检修或拟建取水泵站维修维护时，即刻启动现状取水泵站，保证会同县一水厂供水安全。在管材的选用方面，目前用于长距离供水的管材有钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管、UPVC 管和PE管等材料。在以上材料中，球墨铸铁管具有较强的安全可靠性，可以承受较大的外压，适用于深埋施工线路中。并且在使用寿命和耐腐蚀性能上，球墨铸铁管也要相对更优，因此比较适合应用于远距离高水头输水工程[3]。鉴于不同类型管材性能的分析，[2] 通过对不同管材材料的性能的分析，结合《会同县供水专项规划》、《会同县一水厂取水、输水设施体质改造工程可行性研究报告》指导，为了提高本工程的安全可靠性，在管材选择上本工程拟采用抗渗耐腐蚀性能好、承受内压高的球墨铸铁管。本设计管道除过河段管道采用钢管外其他段管道采用K9级球墨铸铁管，管道耐压等级1.0Mpa。
3.3管道附属建筑设计
输水管道在管道低洼处设置排泥阀，在管道隆起点设置排气阀，在管道埋深较为平缓时，应间隔800m-1000m左右设置排气、排泥阀;输水管道在起始点、终点、分叉处以及穿越河道、铁路、公路段，应根据工程的具体情况和有关部门的规定设置检修阀门。
本工程根据规范要求，结合不同地形条件，在管道隆起处设置排气井（共 12 座），管道低洼处设置排泥井（共 11 座），管道过路、过河道等位置处设置阀门井（共 10 座），过河段管道设置冲洗阀门井（共 2 座），管道最高点设置弥合水锤预防阀。在管道转角≥11.25°时设置支墩。
4结语
相对于一般的输水工程，远距离高水头输水工程的施工条件复杂，施工难度相对较大。因此在输水线路，输水方式以及管道的设计和管道附属建筑设计方面，必选要结合工程的具体施工条件和地质地形的特点，确保工程建设的经济性和安全性。
参考文献
[1]张宏飞.长距离高水头输水工程设计与实践[J].甘肃科技，2018，34（22）：109-111.
[2]姜兴培.加压长距离高扬程输水管道工程设计分析[J].工程技术（全文版），2016（8）：69.
[3]张婷婷，刘思远.长距离高水头引水工程的设计与优化[J].工程技术（文摘版）2018（5）：12.
Design and Analysis of Long-distance High-head Water Delivery Project
MA Huiqin
（Liuyang Water Resources Bureau， Liuyang Hunan 410300）
Abstract： 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.
Keywords： long-distance high-head water delivery project; water delivery line and method; pipeline design and construction
关键词：远距离高水头输水工程;输水线路与方式;管线设计与施工
中图分类号：TV67 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2021）02-0000-00
0引言
水资源对于人们的工业生产以及社会生活而言，都是极为宝贵的资源。但是在我国境内，水资源的空间分布却十分不均衡，这种现象严重影响了社会经济发展和人们的正常生活。为了有效解决水资源分布不均衡问题，现阶段我国各地都开展了输水工程建设。在各种输水工程中，远距离高水头输水工程由于工程线路长，落差大，造成施工难度相对较大，因此这对于输水的线路，方式以及管线的设计都提出了相对较高的要求[1]。
1工程概况
本输水工程位于湖南省怀化市会同县，主要任务是为会同县一水厂和工业园新建水厂提供生产以及生活用水。本工程的设计总规模为4x104m3/d，自来水量按照10%计，原水输水管道漏损量按照5%计算。工程起点位于拟建取水泵站出水切换井，终点位于现状原水输水管线，工程管道全长为9843m，其中临时占用农田段的管道长1927m，需要破路段2775m，过铁路段20m，过河段197m。
2输水线路和输水方案分析
2.1输水方案
输水线路的管道起点位于拟建取水泵站出水切换井，出站区后管道沿现状村道及乡镇小路敷设至铁路处（利用现有涵洞穿过铁路）;后继续沿现状田间小路敷设至于209国道，并伴着209国道东侧距离道路边缘2m处埋设600m，沿现状山体及农田敷设拐至规划连山大道处，并穿越现状连山大道沿规划道路西侧人行道敷设至漩水村，继续沿傍山小路敷设 2200m，在现状蓑衣塘电站下游且渠水河宽度较窄处过河道（过河段管长197m），沿现状山体坡脚线及现状道路敷设，管道设计终点接至现状原水输水管线[2]。
本工程自起点取水泵至终点县一水厂，按照施工条件差异可以分为9段（A—B—C—D—E—F—G—H—I—水厂）。
A—B段管道沿村道敷设，其中占用农田该段总长480m，需要破路段总长625m。B—C段管道段现有田间小路敷设，小路为混凝土路面，且路面较窄，考虑到给水管道检修较为频繁，故设计本段管道均为占用农田段，总长450m。该段B点新建原水输水管道通过现有涵洞过铁路，过铁路段管长20m。C—D段管道伴现有209国道东侧农田敷设，（本段均为临时占用农田段，管长395m。D—E段管道沿农田及现状山体敷设，（本段临时占用农田段管长602m;E点处，管道破现有工业园片区道路，沿现状林地敷设至F点。E—F段管道沿规划连山大道西侧人行道敷设。本段结合连山大道规划及设计标高，为保证管道位于水力坡降线以下，E—F 段管道埋深在2.7m-5.6m，（较工程其他段管道埋深较深），本段管道总长1000mG—H段管道沿规划连山大道西侧人行道敷设。 H—I段沿现状村道及傍山道路敷设，其中有2处过河段，总长85m;傍山段道路一侧傍山，据现场踏勘及业主意见，此处山体地质为岩石层，山体不宜辐射管道，临渠水河一侧坡度较大，且地势复杂，施工及以后的运行维护等难度很大，因此，傍山路敷设的管道埋设在现有道路下为破路段，破路段长2150m。I—J段管道过渠水河，过河段管长197m，设计本段管道由渠底过河，采用沉管施工方式或围堰大开挖施工方式。I—一水厂段管道傍山脚线及现状道路敷设至一水厂，接一水厂折板絮凝池拟改造进水管切换井。
2.2输水线路
本工程做了三条输水线路，分别如表1所示：
线路一最优
表1 输水线路对比表
对三条输水线路进行对比，线路一的施工难度相对较小，并且投资成本最少。因此，本工程的输水线路选择线路一。
3管线施工设计分析
3.1管径及流速的设计
本工程的总设计规模为Q1=4×104m3/d。其中会同县一水厂总规模为Q2=3×104m3/d，工業园水厂总供水规模为Q3=1×104m3/d.
自用水系数Kz=1.1，管道漏损系数Ks=1.05.
输水规模：Q1=4×104×1.1×1.05/24/3600=1925.00m3/h=0.535m3/s; Q2=3×104×1.1×1.05/24/3600=1443.75m3/s=0.401m3/s;Q3=1×104×1.1×1.05/24/3600=481.250m3/s=0.134m3/s 经过对不同管径流速的计算，得出：Q1=0.535m3/s时，采用DN700的管道，设计流速为1.3902m/s;Q2=0.401m3/s时，采用DN700的管道，设计流速为1.0426m/s;Q2=0.401m3/s时，采用DN600的管道，设计流速为1.419m/s;Q3=0.134m3/s时，采用DN450的管道，设计流速为0.841m/s。
结合相关的技术标准，本工程采用直径为DN600/DN700的原水输水管道[3]。
依据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程（CECS193-2005）》以及《室外给水设计规范（GB50013-2006）》的技术要求，结合管道的经济流速，本工程采用直径为DN600/DN700的原水输水管道。[1]
3.2管道设计
根据现场踏勘情况及工程地质勘察报告，本工程管道埋设路径地质较为复杂，其中临时占用农田及破路段较多。管道沿漩水村以北傍山道路敷设时，该道路路面宽度为4m，西侧紧臨山脚线，东侧为渠水河，本路段内管道敷设时全程为破路段，如采用双管，管道敷设没有足够的施工作业面，且管线沿规划连山大道西侧人行道敷设时受空间限制，规划连山大道拟建段人行道宽3m，绿化带宽1.5m，人行道下除敷设本工程管道外还有规划给水管、燃气管、电力电信管等，敷设两根管道不满足规划要求。综上所述及综合业主方意见，本工程原水输水管线采用单管敷设的形式。本工程管道采用单管敷设，会同县一水厂现状取水泵站作为本工程的应急备用水源，当管路需要检修或拟建取水泵站维修维护时，即刻启动现状取水泵站，保证会同县一水厂供水安全。在管材的选用方面，目前用于长距离供水的管材有钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管、UPVC 管和PE管等材料。在以上材料中，球墨铸铁管具有较强的安全可靠性，可以承受较大的外压，适用于深埋施工线路中。并且在使用寿命和耐腐蚀性能上，球墨铸铁管也要相对更优，因此比较适合应用于远距离高水头输水工程[3]。鉴于不同类型管材性能的分析，[2] 通过对不同管材材料的性能的分析，结合《会同县供水专项规划》、《会同县一水厂取水、输水设施体质改造工程可行性研究报告》指导，为了提高本工程的安全可靠性，在管材选择上本工程拟采用抗渗耐腐蚀性能好、承受内压高的球墨铸铁管。本设计管道除过河段管道采用钢管外其他段管道采用K9级球墨铸铁管，管道耐压等级1.0Mpa。
3.3管道附属建筑设计
输水管道在管道低洼处设置排泥阀，在管道隆起点设置排气阀，在管道埋深较为平缓时，应间隔800m-1000m左右设置排气、排泥阀;输水管道在起始点、终点、分叉处以及穿越河道、铁路、公路段，应根据工程的具体情况和有关部门的规定设置检修阀门。
本工程根据规范要求，结合不同地形条件，在管道隆起处设置排气井（共 12 座），管道低洼处设置排泥井（共 11 座），管道过路、过河道等位置处设置阀门井（共 10 座），过河段管道设置冲洗阀门井（共 2 座），管道最高点设置弥合水锤预防阀。在管道转角≥11.25°时设置支墩。
4结语
相对于一般的输水工程，远距离高水头输水工程的施工条件复杂，施工难度相对较大。因此在输水线路，输水方式以及管道的设计和管道附属建筑设计方面，必选要结合工程的具体施工条件和地质地形的特点，确保工程建设的经济性和安全性。
参考文献
[1]张宏飞.长距离高水头输水工程设计与实践[J].甘肃科技，2018，34（22）：109-111.
[2]姜兴培.加压长距离高扬程输水管道工程设计分析[J].工程技术（全文版），2016（8）：69.
[3]张婷婷，刘思远.长距离高水头引水工程的设计与优化[J].工程技术（文摘版）2018（5）：12.
Design and Analysis of Long-distance High-head Water Delivery Project
MA Huiqin
（Liuyang Water Resources Bureau， Liuyang Hunan 410300）
Abstract： 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.
Keywords： long-distance high-head water delivery project; water delivery line and method; pipeline design and construction