□刘洪波

沙河市污水处理厂位于纬三路南侧，为沙河电厂提供一级A中水，电厂位于沙河市西南方向的新城镇新章村南，中水通过加压泵站和管道工程输送至电厂，供水工程起讫点管道长度约25km，电厂需水量为 2.5万 m3/d，预留市政绿化用水0.5万m3/d，故工程设计供水规模为3.0万m3/d。工程设计内容为新建 1座加压泵站、2座1500m3水池、1座吸水井和25km双管输水管道。该工程使当地污水资源化，可大大减少当地清洁水资源的使用量，对环境保护有重要意义。

1.工程设计

1.1 工程线路选择

工程项目区位于沙河市西北部，引水距离较远，地形条件较为复杂，线路选择两个方案进行了比较。方案一：供水管道自污水处理厂新建加压泵站，沿纬三路南侧向西，依次穿过107国道和京广铁路到西外环路，再沿西外环路向南经沙河市公安局桥西区派出所到沙午铁路，顺沙午铁路向西到沙河电厂，全长25km。方案二：供水管道自污水处理厂新建加压泵站，沿翡翠路向南，经北环路向南，经北外环向西，经建设街、107国道至京广线向南，至西外环路向南到太行街，斜向西沿沙午铁路西行至终点沙河电厂，全长23.5km。

方案二虽然较方案一距离缩短，但管道沿市内道路铺设，须穿越多条公路，且地下隐蔽性工程多，按此方案实施，协调难度大，赔偿费用高。方案一主要沿外环路铺设，避免了方案二的不利因素。因此，确定方案一为实施方案。

污水处理厂地面高程60.7m，线路至桩号21+150处（线路起始桩号为0+000）最高高程为127.3m，电厂出水口高程116.31m，净扬程66.6m，设计采用前段加压，后段自流方式。

1.2 管道设计

1.2.1管道管材确定

管材的选择，从以下5个方面进行考虑，一是管材性能可靠，能承受要求的内压和外荷载；二是管材来源有保证，管件配套方便，运输费用低；三是施工机具及安装容易；四是使用年限长，维修工作量少；五是适应地形条件，运行管理费用低。目前，常用于管道工程的管材有：钢管、球墨铸铁管、夹砂玻璃钢管和预应力钢筒混凝土管等。

玻璃钢管虽然较轻，安装方便，价格低，但其维修不方便，承受外压能力差，维修成本高。预应力钢筒混凝土管和球墨铸铁管比较来看，价格相当，但球墨铸铁管具有重量轻、安装方便、维修便捷的优势，且球墨铸铁管承受内外压能力不逊于预应力钢筒混凝土管。钢管安全性最高，但价格贵，须做防腐处理，费用更高。综合考虑，采用球墨铸铁管材。

1.2.2管径确定

工程为全年连续供水，采用年费用最小法确定管径。当流量一定时，管径减小，虽可降低管道造价，但管路的阻力损失增大，年耗电费增加。相反，随着管径的增大，管路阻力损失减小，水泵扬程可以降低，供水电费可节约，但管道造价相应会增加。建立如下公式计算合理的管径。

U=U1（D）+U2（D）

式中：

U1—年耗电费和年生产费；

U2—管道折旧费和维修保养费等；

D—管径。道管径为DN600mm。

1.2.3管道水锤压力分析

在有压管流系统中，水力控制阀或水泵迅速调整流量时，管道内流速相应急速变化，致使管道内水压力相应急剧升高或降低，导致管道局部产生很大的水击压力，相应的管段产生负压。管道水击压力作为管道强度等级的选择依据，同时保证出现负压时管道要保持管壁稳定和不变形。管道各点处水压力计算方法如下。

管道内水压力和水击采用Bentley计算，计算结果表明，在事故停泵时产生的最大水锤压力在水泵出口处，压力水头为120.2m，最大负压出现在桩号16.6km处，压力水头为-5.8m。为降低水锤和负压带来的破坏程度，除在负压和高点处设进排气阀外，间隔不超过1.0km处均设置进排气阀。

1.3 运行管理设计

泵站水泵装机台数6台，5用1备，其中4台工频，2台变频，备用1台变频。考虑电厂近期供水，供水规模1.5万m3/d，可投入水泵工作台数3台，2台工频和1台变频运行，管道一用一备，能够满足电厂一期2×600MW机组运行用水量的要求；如近期3台水泵按工频设计流量供水，供水量可达1.8万m3/d，此时需一根管道满管运行，另一根用第二个联络间内阀门切换，保证该管道上半段或下半段不同时运行。远期泵站设计供水量可达3.0万m3/d，水泵工作台数5台，工频运行，两根供水管道同时供水，能够满足远期装机2×600MW 和 2×1000MW 供水量及绿化用水量的要求；在事故情况时，供水规模为2.25万m3/d，4台水泵工频运行，一根管道满管运行，另一根用联络间内阀门切换，运行条件为双管同时运行，事故段管道单管运行。

2.工程效果

污水处理厂建成以来，因资金短缺，造成运行效率低下，环境和经济效益发挥不明显。供水工程建成后，首先解决了电厂生产用水需求，为电厂正常运行提供了有力保障；其次，很好地发挥了处理厂的建设意义，环境明显提高，使污水资源得到有效充分的利用，促进了城镇污水收集，减少了环境污染，有利于当地生态环境改善；第三，经济效益明显，污水处理厂向电厂提供水源从而获得经济收入，处理厂的运行费用得到保证，职工收入增加。供水工程建设是一种环境和经济效益的良性循环，对促进当地经济发展具有重要意义。□