摘要：2010年16屆亞運會將在廣州市舉辦，市政府為了改善城市總體環(huán)境，提高城市供水水質(zhì)和安全性，提出了廣州市西江引水工程，以解決城市西北部水廠的水源及城市發(fā)展用水問題，因此，西江引水工程方案的選擇尤為重要。論文就西江引水工程中引水工程管材應(yīng)用以及輸水管線中泵站的設(shè)計兩個方面進行了分析和對比，提出了技術(shù)經(jīng)濟較優(yōu)的方案。
　　關(guān)鍵詞：西江引水工程 管材 泵站 優(yōu)化
　　
　　對西江引水工程方案的優(yōu)化選擇，要全面反映工程實施后可能產(chǎn)生的影響，從而指導項目的整體規(guī)劃與設(shè)計，這就要求綜合考慮經(jīng)濟、社會、環(huán)境、資源和工程技術(shù)這一復(fù)合系關(guān)系。它們之間不是簡單的加和，而是一種相互影響、相互制約、協(xié)調(diào)共生的關(guān)系。論文結(jié)合浙北引水工程的實際情況，對西江引水工程優(yōu)化調(diào)度方案進行比較和選擇。
　　1西江引水工程概況
　　西江引水工程是廣州市迎接亞運會，保障供水水源安全的重點工程。該工程對于滿足和促進城市化建設(shè)的要求和發(fā)展,擴大城市供水范圍,置換西部老城區(qū)江村、石門、西村水廠不合格水源,增加優(yōu)質(zhì)供水水量,提高供水水質(zhì),保障居民身體健康具有十分重要的意義。
　　西江引水工程總規(guī)模為350萬m3/d,涉及的主要工程內(nèi)容包含:取水口和取水泵站1座(350萬m3/d)、配水增壓泵站1座(350萬m3/d)、并行的2條約48.7km的原水干管(DN3600)以及總計約41.1km(DN2800~DN1600)的原水分配支管。輸水管線需多次穿越包括北江、西航道白坭水道等大型河流。西江最枯水位與最高水位相差11.35m，沿程水力損失大，取水水位變化幅度很大，用戶近遠期用水規(guī)模相差較大（近期242萬m3/d，遠期350萬m3/d），這使得合理加壓送水至用戶變得非常困難。結(jié)合近遠期規(guī)模、輸水線路布置和本工程特點，從工程經(jīng)濟、安全可靠性和運行管理等角度分析，提出了三種擬選方案。
　　2引水工程管材應(yīng)用
　　在該工程中對于管材的使用原則必須滿足以下要求：能承受要求的內(nèi)壓和外荷載，使用性能可靠，維修工作量少，施工方便:使用年限長，內(nèi)壁光滑，輸水能力可基本保持不變。能適合本地地質(zhì)和各種實際情況的需要，造價較低。材料特性比較。從水力條件而言，玻璃鋼夾砂管最優(yōu)，糙率系數(shù)為0.01，PCCP管居中，內(nèi)襯水泥砂漿防腐的鋼管和球墨鑄鐵管相當，糙率系數(shù)約為0.01。
　　1）從管材的工程力學特點考慮。
　　玻璃鋼夾砂管相對而育壁薄，為柔性管道，對基礎(chǔ)與回填要求較高。PCCP管是半柔性接口，它要求管道基礎(chǔ)局部變形不應(yīng)過大，在砂夾石的管基上應(yīng)作砂墊層，在松軟粘土層上應(yīng)作砂夾石過波層，使管道敷設(shè)過程中較少產(chǎn)生局部應(yīng)力集中；鋼管適用性最強，鋼管環(huán)向強度、彈性模量較高，能適應(yīng)各種地質(zhì)條件，一般情況下不需做管道基礎(chǔ)處理:球墨鑄鐵管承受外壓的能力比鋼管差，道路以下埋深相對較淺時應(yīng)做加固處理，球墨鑄鐵管為柔性接口，管道轉(zhuǎn)夸處播設(shè)支教，以防接口脫落；
　　2）旅工條件和施工要求比較。
　　球墨鑄鐵管管材和管配件都需工廠定做，由于球墨鑄鐵管為外突型承插接口，所以不能采用頂管施工。鋼管及其管配件可工廠生產(chǎn)或現(xiàn)場工作，接口一般采用就地焊接，運輸和施工安裝方便頂管施工工藝中鋼管使用最為廣泛.。玻璃鋼夾砂管比重約為1.6左右，運輸較為方便，管材及管配件需工廠定做，不如鋼管方便，在長距離頂管中目前還沒有應(yīng)用實例。國城市供水管網(wǎng)中，鑄鐵管占80%以上，球墨鑄鐵管在大口徑長距離引水工程中使用較少，南洲水廠原水管工程采用DN2200球墨鑄鐵管10KM，迄今為止未因管道質(zhì)量問題發(fā)生過事故。是成功經(jīng)驗。
　　預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土混凝土管(PCCP)，到目前為止，國內(nèi)己建成了四十多條生產(chǎn)線，涉及管子規(guī)格范圍從DN600到4800，適用工作壓力最高達1.6MPa，南水北調(diào)工程中線北京段，山西省萬家寨引黃工程，使用管徑3m的PCCP管43.5公里，2003年10月26日通水投產(chǎn):新.烏魯木齊洪水工程10公里倒虹吸工程，使用了管徑2.8m的PCCP約15公里:深圳東深供水工程，使用了管徑2.6口的PCCP長約9.5公里，2003年6月竣工，上述已竣工通水的工程迄今為止未因管道質(zhì)t問題發(fā)生過事故。
　　3）小結(jié)。
　　管材性能、施工條件和施工要求、口徑范圍、管子制造能力及國內(nèi)實際使用狀況等綜合分析，適合的大口徑管材(DN2400以上)有鋼管和PCCP管.考慮到管線沿線總體來說交通運輸條件較好，地質(zhì)條件也可以滿足大口徑PCCP管的要求，穿越障礙如頂管和沉管的管材推薦采用鋼管。
　　3泵站設(shè)置和壓力分級方案
　　1）三級加壓方案
　　為降低輸水管道的工作壓力，本方案采用低壓輸水至江村水廠、石門水廠、西村水廠和預(yù)留的北部水廠。在取水口、樁號K23+650的西南涌和末端K48+800的鴉崗村東設(shè)置3座加壓泵站，總裝機40800kW，全線均采用水泵壓力輸送。優(yōu)點：1）降低了輸水管道系統(tǒng)的工作壓力（發(fā)生停泵水錘時壓力不可能降低）；2）對管道沿線地形條件的適應(yīng)性較好。本方案的缺點是：1）直抽增壓必然造成水泵的揚程重疊，效率降低。2）停泵水錘難以把握，裝機容量過大、運行能耗高、各加壓站流量無縫隙連接和調(diào)度運行困難，土建費用高，工程占地多等。3）全線均為泵流，水錘升壓情況下的管道內(nèi)壓值將大于3級總揚程，多級直抽增壓的停泵水錘分析計算將十分困難。4）需要建3座泵站，土建及機電設(shè)備安裝工程量大。
　　2）二級加壓方案
　　本方案在取水口設(shè)取水泵站，壓力輸送1.1本方案在取水口設(shè)取水泵站，壓力輸送1.19km到豬腰崗調(diào)壓井。近期通過調(diào)壓井直接輸送至江村、石門、西村水廠，遠期通過調(diào)壓井重力流輸送約47.549km至鴉崗，在輸水干線末端的鴉崗村東設(shè)服務(wù)于二期的加壓泵站，經(jīng)提升后至水廠。優(yōu)點是：1）解決了近遠期用水規(guī)模懸殊較大帶來的不利影響。2）分為兩級加壓，一級加壓后的管道工作壓力小于0.4MPa，二級加壓泵站管道工作壓力小于0.2MPa。3）取水泵站的水泵揚程范圍在近期和后期變化不大，均在12～38m之間。該方案的缺點是：第一，存在停泵水錘問題，分段計算的停泵水錘產(chǎn)生的壓力下降，使全線均為負壓；而水錘壓力交替變化時，在管線的某些突起處（肘形部）容易發(fā)生水柱拉斷再彌合水錘，由于在鴉崗加壓泵站采用了露天前池，停泵水錘壓力不會在同一級泵站形成疊加。第二，取水泵站調(diào)頻運行范圍較大，機組運行效率相對較低。
　　3）一級加壓方案
　　本方案在取水口處設(shè)置取水泵站一級加壓，在盡可能短的距離內(nèi)將水提升至線路高點處的調(diào)壓井，然后通過約48km的干管和若干支線管道，以有壓重力流的方式向江村水廠、石門水廠和西村水廠等3間水廠供水。優(yōu)點是一，避免了三級加壓方案以直抽增壓的方式，直接從管道抽水加壓輸水的諸多技術(shù)難題。第二，避免了泵流管路過長所帶來的停泵水錘問題。第三，由于取水泵站總揚程加大，使取水泵站水泵機組的調(diào)速范圍較為合理。第四，節(jié)省大量土建、機電等建設(shè)和征地費用，運行調(diào)度大大簡化。缺點是：第一，取水泵站裝機規(guī)模較大。第二，輸水管道工作壓力高于前兩個方案。第三，取水泵站水泵機組的揚程在近期和遠期相差較大。
　　4）小結(jié)
　　三級三站全泵流水錘發(fā)生時壓力仍然很高，不宜作為推薦方案。一級一站重力流方案”技術(shù)可行，經(jīng)濟性好，但工作壓力較高，且預(yù)留北部水廠位置未定，不利于與北部水廠結(jié)合。“二級二站分期運行方案”技術(shù)可行，也較為經(jīng)濟，便于與未定的北部水廠結(jié)合，靈活性較大，因此推薦采用“二級二站分期運行”方案。
　　參考文獻：
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