低压管道引水工程(张寅龙)论文(2)

2020-06-05 09:26

1)选择最短线路;

2)既要照顾村镇现状,又要考虑村、镇远景发展规划,近远结合,尽可能沿道路和河道布置;

3)力求少占农田,减少交叉建筑物;

4)尽量避开滑坡、塌方、岩石、沼泽及高地下水位、流沙、大孔隙土、河流淹没于冲刷等不利区域地段;

5)长距离输水,在隆起点与低凹处,一般应设排气阀和泄气阀;重力输水管道,在地面坡度较陡时,应在适当位置,设跌水井或减压等控制水压设施; 6)管埋深应在最大冻深以下。

1、方案一

管道布置主要是遵循以上原则,加之看具体地形,管道布置图在管道输水工程系统平面布置图上,主要是沿着河道布置,尽量避免了村庄、道路、农田和绿化带等地区,最重要的是不穿过河流,为施工提供了方便,整个地形图主要是从高到低的趋势,所以管道输水所需要的泵的扬程不需要多大。

2、方案二

拟建了穿过河流布置管道,缩短了管道距离,可以减少施工量和造价,也拟建了几条沿河道的管道,以下是对两种方案的比较,选取一种更好的。 两种方案比较,第一种方案虽然布置管道的线路长了,但主要是沿着河道布置,而且尽量避免了村庄、道路、农田和绿化带地区,没有其他麻烦的施工;而第二种方案是穿过河流,虽然管道线路减短了,但对施工要求提高了,同时也提高了造价,这是最重要的,而且第一种施工相对于第二种方案方便,综上所述,所以选择第一种方案。

二、管材、管径、流量的选择 1、管材的比较

输水管材料选用:

(1)管材选用工作可靠,要保证达到所需要的工作压力;对水质不致产生毒害污染的给水专用管材;

(2)价格低廉;

(3)使用年限长;

(4)内壁光滑,以减少水头损失; (5)安装施工容易。

在城镇调水工程中中,供水管道的管材品种较多,其工程特性及价格上均差异较。最常用的管材有塑料管、混凝土管、钢管、玻璃钢管(含夹砂玻璃钢管)等。

以下是各种管材的性能比较:

1、1 铸铁管

1.1.1按材质可分为灰口铸铁管和延性铸铁管,由于灰口铸铁管口径不大、材质不稳定,因此事故较多,在输水工程中基本不采用。延性铸铁管也称为球墨铸铁管,其强度比钢管大,延伸率也高出10%。另外,现有些厂家生产的球墨铸铁管没进行退火处理,称为铸铁球墨铸铁管,其材质的性能除延伸率低于球墨铸铁管外,其余性能指标均与球墨铁管相似,价格也低,应用也较多。

1.2钢管

1、钢管相比于其他传统管材,材质较轻、强度高、韧性好,可以承受较高内压,制造使用灵活,并且能适应复杂或恶劣的地质情况。

2、但钢管在使用过程中存在较大弊端,主要是内外防腐处理麻烦。首先外防腐的问题很关键,其外防腐质量的好坏直接影响其使用寿命。现在国内钢管的外防腐主要为:遮盖型做法,对于钢管均要求为加强型或特加强型外防腐,有部分地区推行阴极保护。对于遮盖型的外防腐办法一般为涂料如石油沥青、环氧煤沥青等,后者在低温时不易固化,而且在现场焊口施工时问题更多,原先曾用过这氯磺化聚乙烯,由于溶剂大多,易生针孔,抗击穿不合格,部分地区明确不再使用。对于阴极保护其防腐效果比较好,但是由于采用牺牲阳极的办法,在日后运行中必须定期更换阳极,增高了运行费用和工作。再说

内壁处理问题,一般采用的方法有三种:防腐涂料、树脂砂浆、水泥砂浆。三种办法都存在两个问题:第一是防腐层与钢管的粘结强度问题,水泥砂浆前面已经说过。对于防腐涂料和树脂砂浆两种方法都要求钢管内表面完全除锈才能施工,但这点很难做到完好。因此锈点部分就造成了日后分层剥离的起源,形成腐蚀和结垢;第二是钢管绝大多数都是现场对焊施工,在焊完后进行防腐。只能是人工进行.质量不易控制、而且,对于直径较小的管,由于人员无法进去施工,就不再防腐了。也造成了日后焊缝破坏的隐患。根据几次钢管的爆管事故分析,主要是焊缝质量不高式焊缝腐蚀造成的。

3、整体造价较高。

4、水力性能差、能耗高。钢管的管内糙率系数在0.013-0.014

之间,这样对于同样输水量,同等管径的管线,其沿程阻力就高,需要增大泵的扬程,增大初期投资,同时运行费用因耗电量大,也大幅度增大。

5、管道存在对水锤作用承载能力差的缺陷。

通过对以上几种管材的经济技术、使用年限等方面比较,结合项目区的工程地质情况等因素,玻璃钢管无论从经济上、水力条件都占有优势,且施工安装方便,速度快,因此给水管采用PVC—U塑料管,管道公称压力为设计内水压力的 1.5倍,设计管道公称压力取0.6Mpa;接口为橡胶圈接口或胶粘接。在管网高点设置自动空气阀,低点设置泄水阀;在管网安装安全阀,以防水锤破坏。从经济实用及管材解决难易出发,全线除过道路及明渠、建筑物的地段采用保温管外,其余均采用PVC-U管材,根据运行管理最不利条件下,管内最大承压力0.6MPa。

1.3玻璃钢管

玻璃钢管具有较强的耐腐蚀性,能抵抗酸、碱盐等腐蚀性侵蚀。其寿命长达50年,安全可靠,管材自重小,强度高,运输安装方便。玻璃钢管可根据用户的各种要求,如流量、压力、埋深和外荷载等调整结构厚度、缠绕角度来调整管体的承载能力。以制成不同压力和刚

度的管道。玻璃钢管其内壁光滑、糙率和摩阻力小、输送能力强。其主要缺点是刚度相对较小,对管道基础及回填土质量要求较严,管壁薄,脆性大,易被重物击碎。

1.4混凝土管

混凝土管在长期使用过程中管壁形成一层滑腻沉积物,,糙率稳

定在0.012-0.013之间,通水能力比较稳定。由于管道接口采用滚动挤压密封胶圈结构,属于柔性结构,使用寿命长,一般达40年以上。主要缺点是承受内外荷载低,管道自重较大,运输和施工不太方便,从国内管材的生产和应用情况看,管径大于1600mm的混凝土管的质量尚不稳定。

从管材价格比较,玻璃钢管2600元/m,安装费145元/m,直接费2745元/m;混凝土管1500元/m,安装费180元/m,直接费1680元/m;球墨铸铁管3700元/m,安装费190元/m,直接费3890元/m;钢管3580元/m,安装费700元/m,直接费4280元/m。

综上所述,混凝土管可以采用现浇筑管,可以解决运输不太加

之设计的管径1000mm,不存在质量不稳定的情况,其他管材的缺点在施工、运用上发生几率较大,混凝土管比较稳定,具有较高的可调节性,通过管材直接费比较混凝土管最经济、最实惠,所以,选择混凝土管。

三、管径、流量、水力计算 3.1 流量和管径的确定

确定输水管道中各级管道或各管段的直径是管道引水设计的主要任务。管道是管道引水工程系统的重要组成部分,其投资占有相当大的比例,管径大,投资大,但管道水头损失小,运行管理费小;管径小,投资少,但运行费用高,所以必须合理确定管径。

计算公式如下: D =

4Q?V

式中:

D——管道直径(mm); V——管内流速(m/s); Q——设计流量(m3/s)。

初步拟定管道流量Q=1.65m3/s,流速V=2.1m/s

D=

4Q?V=1.13

QV=1.13×

1.652.1=1000mm

管径D=1000mm,流量Q=1.65m3

3.2水力计算 (1)沿程水头损失 hf =f

QLDbm

式中:

hf ---管道沿程水头损失(m);

f ---管道阻力系数; Q ---管道流量(m3/h); L ---计算管段长度(m); D ---管道内径(mm);

m、b---流量指数和管径指数。

选的管材是混凝土管,糙率系数n=0.013,管道阻力系数f=1.312×10,流量指数m=2,管径指数b=5.33,把数据代入上式得:

6

hf=1.312×10

6

?1.8?3600?2?8764.7210005.33=49.41m

(2)局部水头损失


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