盖海英

山东新汇建设集团有限公司

水利引调水工程管道材料选择的研究

盖海英

山东新汇建设集团有限公司

远距离输水管道的特点

（一）减少渗漏并保护水质

水在管道内流动，在封闭的系统中，基本不会产生蒸发现象，也基本不会产生污染；长距离输水不像配水工程那么多嫁接点，接口少也能够有效的防止漏水。不过沿程的漏损现象是不可避免的，但是渗漏量是非常少的。远距离的液体流动可以理解为稳定流，流动时也涉及热力过程，所以液体的热力参数也会发生相应的变化，比如压强、温度、比容等参数，例如承插类的连接处按照常规定义，其中正常管道的流通量为Q=0.14D，其中Q为允许流通量（L/m in·km），D为管道内径（m）。以内径为1500m的供水管道为例，根据公式计算渗透量仅为0.14×1.5=0.21（L/m in·km），也就是说长度10km的输水管道，渗透量仅为0.21×10×24×60/1000=3.024（m3/d）。这个数据相比渠道的渗漏量及蒸发量显然是很小的。

（二）节省土地资源

输水管道工程除了提升泵站和各种阀井类的附属设施为永久占地外，埋地管道本身一般都为部分无效占地，也就是说此种类型的占地成本并不会损害相关城市的土地成本，进而也减少了管理成本。改革开放以来，中国经济飞速发展，随着人口基数变大，人民对土地的要求量和人民对生存的要求充满了矛盾，因此选择一套科学的供给水源的方案显得至关重要。在这种现象下使用输水管道供水当然是首选方案，也适应现代趋势的发展。

（三）对环境影响小，便于管理和维护

埋地管道工程基本就是做日常的运行管理维护工作，包括阀门、阀件、接口等，需要定期检查和维修。而且长距离输水管线一般会采用计算机控制管理系统，与企业或水厂的现有系统有机整合在一起，实现水厂、泵站、输水管线统一调度。管道一般是根据地形起伏布置的，穿越道路、沟渠处基本采用顶管、定向钻等方式，不影响交通和河道的防洪排涝，在穿越两端还会设置检修阀门，便于后期的维护、管理。

（四）运行安全，使用寿命长

我国水利建设方案比选时的经济周期是50年，所以输水管道使用寿命也应高于50年。目前大口径输水管道基本都采用承插式的柔性接口，减少施工周期。柔性接口在一定程度上能适应地基变形，也具有相当强大的抗压能力，上个世界初的美国新建城市主体采用的是口径中型的管道，这种管道的长度和口径比较适中，因此延展性能比较好非常结实耐用，目前这些管道还在使用当中。

引调水工程可采用的管道种类

经济的发展与材料技术的革新使管道材料也逐渐丰富起来。管道材料从起初单一的钢管（SP）、铸铁管、木管、竹管等，发展到现在球墨铸铁管（DCIP）、钢筒混凝土管（PCCP）、外缠绕聚乙烯内熔结环氧防腐钢管（TPEP）等多种管材都进入市场的局面。目前针对水利引调水工程采用的管道通常需要防腐性好、口径大的管道。本文针对球墨铸铁管（DCIP）、钢筒混凝土管（PCCP）、玻璃纤维增强塑料加砂管（RPMP）、外缠绕聚乙烯内熔结环氧防腐钢管（TPEP）四种管材进行详细的分析。

（一）球墨铸铁管（DIP）

球墨铸铁管的特点是使用寿命长，具有较好的延伸性能，管道以橡胶圈作为柔性接口，这种特点使的管道更加适应地基，使得管道和地基配合增强。在防腐方面上，因为这种铁管的主要成分是由金属铸造的，所以腐蚀能力比非金属管差，但是因为纯度较高，所以较钢管的腐蚀能力好。针对配件标准方面，售后容易。

（二）钢筒混凝土管（PCCP）

钢筋混凝土管的特点是兼有钢管和钢筋砼管的优点，也就是说含有两种管道的共同的优点，价格比金属管低，而且在强度方面也非常优秀，可以承受较高的挤压压力。钢筒混凝土管抗腐蚀能力较强，因为此种管材外面包着一层混凝土，所以会隔绝氧气和钢铁，进而抑制钢铁的腐蚀现象，因为密度较大，所以屈服强度就会很大。

（三）玻璃纤维增强塑料加砂管（RPMP）

玻璃纤维增强塑料加砂管（RPMP）是科技材料界新研发的一种管道材料，这种新型的材料在很多方面的较其他材料都有较好的优点，主要表现是耐内压高，密度小，重量轻，管道内壁光滑，液体流动阻力小，相应轴力损失小，而且主要材料是非金属，所以有很好的延展性能，因为其屈服强度变化的范围较其他建材较大，所以与之相关的弹性比例就会很大，而且因为管道一旦不用，相关的管道材料就不能再回收，这就在浪费中提高了建筑成本，而且因为伪劣产品横行，造成本就质量有问题的材料更加漏洞百出，进而影响管材质量和工程建设的整体质量。

（四）外缠绕聚乙烯内熔结环氧防腐钢管（TPEP）

外缠绕聚乙烯内熔结环氧防腐钢管，以钢管为基材，外壁采用三层结构聚乙烯防腐，内壁采用热熔环氧树脂粉末防腐在高温220℃条件下，形成钢塑合金层。材料经过防腐工艺加工处理，可有效防止或减缓在运输与使用过程中材料与其他物质发生化学反应或电化学反应进而发生腐蚀现象。TPEP管的可负载更多的重物，因为相关的参数会稳定在一个阶段内，因此该管道材料比较适应恶劣的环境条件，而且因为腐蚀能力较强，所以在配送阶段，要注意防腐的工作，而且焊口处人工依赖性比较高。

选择管道类型的方式

管道的选择应根据地质条件和管材性能进行选择而且应该根据具体的工程情况进行选择。

（一）根据流量计算直径选择管材

首先应先根据设计流量，通过相关的公式计算出工程所需的公称直径，采用试算法选取最优计算结果。根据管径的计算数值，结合各种管道的国标要求及目前市面上的生产口径，确定管材。

管道材料的口径与价格之间通常称正比的关系，口径越大，边际成本就会越高，对于DN1200 类型以上的大口径管材都会称为大流量管道，对于DN1200以下的小口径管材被称为小流量管道。一般长距离输水管道都是直径1m左右的大口径管道。

（二）根据地质条件选择

软弱地质条件，例如：主要地形特点为大型矿山、湖泽等地形，相关的地理条件很差，地下埋藏管道高达将近2m，因为整体架构区域柔性，所以整体稳定性能并不是很强，尽量选择承插接口的柔性管道，一般为球墨铸铁管（DCIP）和钢筒混凝土管（PCCP）。

高腐蚀地质条件，因为管道可能会与地质内的相关元素发生化学反应，所以尽量不选择钢管，否则应根据有关规范要求做好防腐分析及处理。这种情况下，长距离输水管道一般选择球墨铸铁管（DCIP）和玻璃纤维增强塑料加砂管（RPMP）。

结语

综合考虑工程的重要性、沿线地形地质、施工、管护、造价等方面的因素，应多方案进行比选，最终确定输水管材。球墨铸铁管（DCIP）具有使用寿命长、抗腐蚀能力强、工期短、易管护等优点，在长距离的水利引调水工程中应用广泛。

因此，可以看出球墨铸铁管（DCIP）与外缠绕聚乙烯内熔结环氧防腐钢管（TPEP）的各方面性能更加适合目前的长距离水利引调水工程。随着材料技术的不断发展与引调水工程要求的不断提升，复合型管道材料也会受到市场的偏爱。希望在未来管道材料的发展中呈现更加多元化的发展。