丁杰

（上海吴淞市政建设有限公司，上海 200941）

1 我国排水塑料管道发展现状及趋势

我国过去在埋地排水领域应用塑料管较为落后，原因之一是中国过去对环境保护不够重视，排水管的建设投资不足;传统上排水主要采用价格最低的平接混凝土管，原因之二就是我国过去对于塑料埋地排水管的研究试验不够，实际应用经验不足，一直没有定出国家级的设计和验收规范，也没有对埋地排水管的生产设备进行研究开发。即使有几个企业引进了埋地排水管生产线，由于推广工作不力，只停留在做个别的试验工程阶段。过去，由于我国的环保意识不强，对城市排污管道建设投资不重视，在运行的城市排污管网有50%以上的是80年代铺设的，其主要是混凝土管、铸铁管、陶制管以及用砖石砌成的暗渠。目前大部分己经多年失修，管道腐烂、接头渗漏极为严重，管道破损、塌陷、堵塞时有发生。

近几年，我国塑料埋地排水的市场开始复苏，一方面是我国国民经济持续稳定的高速增长，为城镇基础设施建设提供了良好的宏观环境和广阔空间，为塑料管的推广应用提供了市场发展空间。另一方面，随着我国对于环境保护的日益重视，特别是在2000年11月国务院发出《关于加城市供水排水节水和水污染防治工作通知》(国发)(2001)36号之后从国中央到地方各级政府出台了一系列节水，治污保护环境的政策法规。

近几年来塑料埋地排水管的市场开始起步，是因为对于塑料埋地排水管的研究试验和标准及规范制定工作逐步有了进展。通过实际应用，塑料埋地排水管的优点正在逐步被认识，部分地区已开始大量应用。建设部组织的两个推广会上海、北京等市政部门都介绍了使用塑料埋地排水管的成功经验。

2 塑料管和混凝土管物理性能比较研究

2.1 强度和刚度

塑料管属柔性管，在受外载荷时，刚性管和柔性管的承受负载荷的机理则是完全不相同的。刚性管在受外压破坏之前不可能产生较大变形，而柔性管在受压破坏之前，可以产生较大的变形。当柔性管在产生破坏之前先变形即产生横向外扩，这样管材周围的回填土壤可以起到阻止柔性管变形及外扩的作用，外压载荷被传递和分摊到周围的回填土中去了;而刚性管受外载荷时，负载完全通过管材传递到管床底部，在管材管壁内产生弯矩，随着管材直径加大，管壁的弯矩和应力急剧加大，所以大直径的混凝土排水管常常需要增加钢筋，已增加其承受外载荷的能力。

2.2 水力特性比较

水力特性方面由于塑料管内壁光滑，在输送液体时其比摩阻明显小于混凝土管。塑料管的内壁粗糙系数为0.01,而混凝土管为0.014，因此在同样的使用条件下，塑料管的输水量可比混凝土管提高40%。实践证明，在相同的坡度时，相比混凝上管采用直径较小的塑料埋地排水竹就可以达到要求的流量;在相同的直径下，采用塑料埋地排水管可以减少坡度同时减少了铺设工程费。

2.3 密封性

密封性方而塑料管的连接较可靠，密封性能较好，抗不均匀沉降性强及能适应较大角度变位。根据接头的水压试验，直线接头防渗压力可达0.2MPa。接头的转角变形试验表明，该管可有效消除不均匀沉降对管道接口的不利影响。而且疑土排水管在保证密封性方面是比较难的。

3 相同管径情况下塑料管与混凝土管输水量比较

在管径、粗糙系数一定的情况下，当充满度、水力坡度、流速三个因素中两个因素一定时塑料管及混凝土管输水能力的区别。

3.1 管径相同、充满度相同、流速相同时塑料管与混凝土管的输水量比较当管径相同、充满度相同、流速相同时，则两种管道的水力半径相同，过水断面面积相同，因此，两种管道的输水量相同。但这时塑料管的坡度较混凝土管小，混凝土管的坡度是塑料管的40%倍，这样在施工的过程中塑料管较混凝土管可大大节省造价。

3.2 管径相同、坡度相同、流速相同时塑料管与混凝土管的输水量比较

当管径相同、坡度相同、流速相同时，塑料管的过水断面面积较混凝土管小，塑料管不能达到最大充满度，管道未得到充分利用，从经济方面考虑，设计人员一般也不会考虑这样的设计，所以在这种情况下，两种管道无可比性。

4 流量相等时塑料管与钢筋混凝土管的工程造价分析

混凝土排水管要求使用混凝土基础，所用的混凝土量大且养护时间长，而塑料管要求在标高下下挖0.1到0.15m管道基础用细砂石垫底即可，操作简单，不需养护，大大提高了施工效率。

由表1可见，同等管径的混凝土管与塑料管由于采用的基础不同，相关长度上，总价也不相同，塑料管的施工简易且造价低。

5 层次分析法数学模型的建立与分析

5.1 层次分析法

“层次分析法”(Analytic Hierarchy Proeess，简称AHP)是一种定性与定量分析相结合的多因素决策分析方法，在20世纪70年代中期由美国运筹学家T.L.Saaty正式提出。

层次分析法主要包括四个基本步骤:第一步，在确定决策的目标后，对影响目标决策的因素进行分类，建立一个多层次结构;第二步，比较同一层次中各因素关于上一层次的同一个因素的相对重要性，构造成对比较矩阵;第三步，计算与成对比较矩阵最大特征根相对应的特征向量，检验成对比较矩阵的一致性，必要时对成对比较矩阵进行修改，以达到可以接受的一致性;第四步，在符合一致性检验的前提下，确定每个因素对上一层次该因素的权重，进而计算各因素对于系统目标的总排序权重并决策。

5.2 管材选择数学模型的建立

如下图把塑料竹材应用可行性分为目标层为管材优选;四个准则层次;准则层分别从物理化学条件、水力条件、施工安装条件、综合造价四个方面来分析。每个准则层又分有三个主要影响因素，根据情况不同，把准则层底下又分为若干几个指标层。物化指标分为:环刚度、重量、使用年限;水力指标分为:流量、流速、坡度;施工安装指标分为:安装基础、埋深、接口;综合造价指标分为:人工费、材料费、机械费。这里考虑的是主要影响因素，一些次要因素因为影响不大或不利于定量分析而舍弃。

四个准则层与目标层构建层次比较矩阵来分析。首先确立目标层A和四个准则层B的层次矩阵(A-B)(图1)。构造的A-B层次矩阵(表2)。

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需要说明的是:A-B层次矩阵中准则层的指标权数是根据塑料管与混凝土管定性与定量比较得出的。

5.3 原则层和指标层矩阵的一致性检验

5.3.1 首先利用下式计算层次矩阵每一行元素的乘积：

5.3.2 计算层次矩阵的权重矩阵w的乘积：

5.3.3 计算下式C.R：

C.R=0<0.1时，认为通过一致性检验。

6 总结

本文通过对目前常用塑料管及混凝土管的物理力学性能进行比较得出，塑料管无论是在强度及刚度还是密封性优于混凝土管，还有就是管径相同、充满度相同、流速相同时塑料管与混凝土管的输水量相同，但此时塑料管的埋设深度大大减小，塑料管的埋设深度较混凝土大约减小一半。同时本文通过对管材的分析比较和，而且建立了数学模型进一步说明了塑料管道在各方面的优越性，为城镇管网建设在管材的选择方面提供了一定的依据

[1]王磊.层次分析法的应用，科技信息，2007年

[2]肖治斌.市政工程塑料埋地排水管道的性能和施工技术，科学咨询导报，2007年