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摘 要：确定城市输水管道线路后，通过对工程建设中经常采用的钢管、球墨铸铁管、预应力钢筋砼管、玻璃钢夹砂管四种输水管道进行经济管径分析、管材技术经济比较等，分别介绍四种管材的技术特性及工程造价等，合理确定城市输水改扩建项目输水管道管材。
关键词：大口径；输水管道；管材；经济管径
前 言
大连市区位于辽东半岛南端，从大沙河原水厂至三道沟净水厂输水管道多通过丘陵地带，沿途地形起伏很大，在已有八条输水管道逐渐进入老化期后，为保证大连市城市建设可持续发展，铺设新的输水管道迫在眉睫。以合理的选择输水管道路由为前提，输水管道管材的选择尤为重要，管材价格在工程建设投资中占据相当大的比重，同时管材的选择决定着城市输水系统的使用年限和安全程度。
1 线路选择原则
根据国内城市输水工程建设的经验，输水工程的选线涉及城乡工农业等多方面的问题。选线的正确与否，对工程投资、建设周期、运行维护等均产生直接的影响。因此，输水线路的选择应遵循以下原则：
1.1 尽量缩短线路长度，减少工程投资；
1.2 尽量靠近原有输水管道，有利于维护和管理；
1.3 尽量少拆建筑物与构筑物，少占农田，特别是少占菜田及良田；
1.4 尽量少穿河流、铁路、公路，增加输水的安全程度；
1.5 尽量重力流输水，加压站数量要少，水泵扬程尽量小，减小基建投资和电能的消耗；
1.6 管道穿越市区及城镇应符合城市总体规划。同时还要为施工和运行维护创造方便条件，从而达到节约工程投资、缩短建设周期，尽快发挥工程效益的目的。
2 经济管径分析
结合目前国内输水管材生产和运行的实际情况，选择钢管（SP）、球墨铸铁管（DIP）、预应力钢筋砼管（PCCP）以及玻璃钢夹砂管（RPMP）共四种管材进行比较。通过经济比较，四种管材中DIP造价最高，其次是RPMP、SP和PCCP最便宜。
本次比较设计流量为40万m3/d，采用单位长度管道的年费用来分析四种管材的经济管径。单位长度管道年费用计算公式：
A=1.4Q·H·S+C·（1+i）n·i/[（1+i）n-1]…………式2-1
A—管道年成本（元/m·年）；
Q—管道流量（m3/d）；
i—投资收益率（%），i=10%；
n—计算期（年），使用年限；
C—单位长度管道综合投资；
H—每米管道水头损失（m/km）；
S—电费（元/度），本次电费采用0.47元/度。
在40万m3/d设计流量时，不同材质、不同管径的输水管道都对应一个最小的年值，此最小年值就为对应的经济管径。
3 管材技术经济比较
大连市建设长距离输水管道历史悠久，预应力钢筋砼管、钢管、球墨铸铁管都采用过，并有相当强的维护、管理、施工经验。根据大连市输水系统高扬程、大流量的特点。在选择输水管材时，应优先考虑大口径，耐高压的管材。
3.1 管材技术比较
从比较结果看，球墨铸铁管和钢管虽然价格较高，但在水量大、压力高的输水管道中具有相当的优势，特别是能适应变化复杂的地形环境和地质条件。玻璃钢夹砂管的造价高于钢管、预应力钢筋砼管，同时玻璃钢夹砂管属于柔性管，刚度较差，对地基处理和施工要求较高，增加了施工难度，如果处理不当，会造成无法挽回的损失。
3.2 管材经济比较
由管道综合造价表可知，在经济管径下，球墨铸铁管的综合造价最高，玻璃钢夹砂管次之，再次为钢管、预应力钢筋砼管。由于玻璃钢夹砂管造价较高，应用时间短，在大型的输水系统中应用较少，在大连复杂的地质条件下，为保证工程的安全性，不考虑采用。预应力钢筋砼管价格低，但输水管道线路地势起伏较大，管道内压较大，预应力钢筋砼管重量大、承插口连接难度较大，往往在承插口形成薄弱环节，发生爆管而影响正常输水，亦不考虑采用。
从输水管道最小年值分析可以看出，DN2000球墨铸铁管的最小年值为90.25万元/年，钢管最小年值为90.45万元/年，说明球墨铸铁管和钢管在本次输水工程中是最经济的管材。
4 输水管材的确定
从管材技术、经济分析可以看出，随着大口径球墨铸铁管制造价格的下降，球墨铸铁管应用在大型输水项目中的比例也越来越多。太原引黄工程使用DN1600-DN2200球墨铸铁管30km，上海、兰州、西安、武汉自来水公司等也相继使用了DN2000的球墨铸铁管，使用状况良好；钢管作为大连市传统的输水管材，仍然具有造价相对球墨铸铁管稍低，接口牢固，穿越障碍物方便等优势。
大连市从上个世纪九十年代初到目前，先后建造了三条大的输水管道，分别是D2054、D1820和D1620钢管，总的输水量在97万m3/d，这些钢管几十年后将相应的进入老化期，到时将对大连市的输水产生极大的影响，为保证大连的输水安全可靠，优先考虑采用使用年限更长的球墨铸铁管。但由于球墨铸铁管适应复杂地形的条件相对钢管差，所以在地形起伏大、顶管施工、穿越障碍物等处采用钢管。
综上所述，优先推荐采用球墨铸铁管，在特殊地段采用钢管。同时管道施工时应做好管道的内外防腐，且钢管应做牺牲阳极阴极保护及探伤，以保证输水管道的使用年限。
参考文献：
[1] 柯蔡 朱立明 李嵘 水力学 上海：同济大学出版社，2000
[2]《给水排水设计手册第三册—城镇给水 第二版》
[3]《给水排水设计手册第三册—技术经济 第二版》
关键词：大口径；输水管道；管材；经济管径
前 言
大连市区位于辽东半岛南端，从大沙河原水厂至三道沟净水厂输水管道多通过丘陵地带，沿途地形起伏很大，在已有八条输水管道逐渐进入老化期后，为保证大连市城市建设可持续发展，铺设新的输水管道迫在眉睫。以合理的选择输水管道路由为前提，输水管道管材的选择尤为重要，管材价格在工程建设投资中占据相当大的比重，同时管材的选择决定着城市输水系统的使用年限和安全程度。
1 线路选择原则
根据国内城市输水工程建设的经验，输水工程的选线涉及城乡工农业等多方面的问题。选线的正确与否，对工程投资、建设周期、运行维护等均产生直接的影响。因此，输水线路的选择应遵循以下原则：
1.1 尽量缩短线路长度，减少工程投资；
1.2 尽量靠近原有输水管道，有利于维护和管理；
1.3 尽量少拆建筑物与构筑物，少占农田，特别是少占菜田及良田；
1.4 尽量少穿河流、铁路、公路，增加输水的安全程度；
1.5 尽量重力流输水，加压站数量要少，水泵扬程尽量小，减小基建投资和电能的消耗；
1.6 管道穿越市区及城镇应符合城市总体规划。同时还要为施工和运行维护创造方便条件，从而达到节约工程投资、缩短建设周期，尽快发挥工程效益的目的。
2 经济管径分析
结合目前国内输水管材生产和运行的实际情况，选择钢管（SP）、球墨铸铁管（DIP）、预应力钢筋砼管（PCCP）以及玻璃钢夹砂管（RPMP）共四种管材进行比较。通过经济比较，四种管材中DIP造价最高，其次是RPMP、SP和PCCP最便宜。
本次比较设计流量为40万m3/d，采用单位长度管道的年费用来分析四种管材的经济管径。单位长度管道年费用计算公式：
A=1.4Q·H·S+C·（1+i）n·i/[（1+i）n-1]…………式2-1
A—管道年成本（元/m·年）；
Q—管道流量（m3/d）；
i—投资收益率（%），i=10%；
n—计算期（年），使用年限；
C—单位长度管道综合投资；
H—每米管道水头损失（m/km）；
S—电费（元/度），本次电费采用0.47元/度。
在40万m3/d设计流量时，不同材质、不同管径的输水管道都对应一个最小的年值，此最小年值就为对应的经济管径。
3 管材技术经济比较
大连市建设长距离输水管道历史悠久，预应力钢筋砼管、钢管、球墨铸铁管都采用过，并有相当强的维护、管理、施工经验。根据大连市输水系统高扬程、大流量的特点。在选择输水管材时，应优先考虑大口径，耐高压的管材。
3.1 管材技术比较
从比较结果看，球墨铸铁管和钢管虽然价格较高，但在水量大、压力高的输水管道中具有相当的优势，特别是能适应变化复杂的地形环境和地质条件。玻璃钢夹砂管的造价高于钢管、预应力钢筋砼管，同时玻璃钢夹砂管属于柔性管，刚度较差，对地基处理和施工要求较高，增加了施工难度，如果处理不当，会造成无法挽回的损失。
3.2 管材经济比较
由管道综合造价表可知，在经济管径下，球墨铸铁管的综合造价最高，玻璃钢夹砂管次之，再次为钢管、预应力钢筋砼管。由于玻璃钢夹砂管造价较高，应用时间短，在大型的输水系统中应用较少，在大连复杂的地质条件下，为保证工程的安全性，不考虑采用。预应力钢筋砼管价格低，但输水管道线路地势起伏较大，管道内压较大，预应力钢筋砼管重量大、承插口连接难度较大，往往在承插口形成薄弱环节，发生爆管而影响正常输水，亦不考虑采用。
从输水管道最小年值分析可以看出，DN2000球墨铸铁管的最小年值为90.25万元/年，钢管最小年值为90.45万元/年，说明球墨铸铁管和钢管在本次输水工程中是最经济的管材。
4 输水管材的确定
从管材技术、经济分析可以看出，随着大口径球墨铸铁管制造价格的下降，球墨铸铁管应用在大型输水项目中的比例也越来越多。太原引黄工程使用DN1600-DN2200球墨铸铁管30km，上海、兰州、西安、武汉自来水公司等也相继使用了DN2000的球墨铸铁管，使用状况良好；钢管作为大连市传统的输水管材，仍然具有造价相对球墨铸铁管稍低，接口牢固，穿越障碍物方便等优势。
大连市从上个世纪九十年代初到目前，先后建造了三条大的输水管道，分别是D2054、D1820和D1620钢管，总的输水量在97万m3/d，这些钢管几十年后将相应的进入老化期，到时将对大连市的输水产生极大的影响，为保证大连的输水安全可靠，优先考虑采用使用年限更长的球墨铸铁管。但由于球墨铸铁管适应复杂地形的条件相对钢管差，所以在地形起伏大、顶管施工、穿越障碍物等处采用钢管。
综上所述，优先推荐采用球墨铸铁管，在特殊地段采用钢管。同时管道施工时应做好管道的内外防腐，且钢管应做牺牲阳极阴极保护及探伤，以保证输水管道的使用年限。
参考文献：
[1] 柯蔡 朱立明 李嵘 水力学 上海：同济大学出版社，2000
[2]《给水排水设计手册第三册—城镇给水 第二版》
[3]《给水排水设计手册第三册—技术经济 第二版》