袁晓宇 刘晓天 刘天顺

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)

1 概述

由于宁河区地下水资源日益枯竭的趋势，当前开采地下水的给水厂已逐渐不能满足当地居民日常供水的要求。因此，亟需建设一座以地表水作为水源的给水厂，来替代现有地下水给水厂的供水要求。当前设计将地表水经新建给水厂处理后，通过厂外供水管线分别向桥北和桥南总计五个地下水给水厂清水池进行净水的输送，再通过各自的清水池将净水输送至现有城区供水管线，实现新旧水厂净水处理的转换。由于管线路径的选取受限于当地政府对路径规划的各类需求和局部地段大量已建管线的位置干扰，桥南地区只有一条合适的路线进行选取，桥北地区有三条合适的路线进行比选，通过进行多因素的综合分析，最终得出最为合理的结论。

2 设计路线的比选

方案一：桥北地区的管线DN1 200输水管线从地表水厂出厂沿西侧道路转接DN800出厂管线，沿规划光新路向西敷设至蓟运河河堤，沿蓟运河河堤向北铺设至蓟运河分支处，穿越蓟运河后沿津芦南线河堤堤角向北敷设，至桥北新区南侧河道分支处，一分支DN600管线沿河堤堤角铺设至第四水厂，另一分支向东引一根DN600管线沿津芦支路河堤堤角穿越蓟运河铺设至第一水厂。管线总长度约11.8 km，管线位置详见图1。

方案二：工程起点从宁河区地表水厂引出，管径DN1 200，在光新路分支为DN800管线，沿西再向北穿越蓟运河沿河滩敷设，在地表水厂原水供水管线向水库方向拐弯处输水管线向东逐步转向，再穿越蓟运河，一分支DN600接至第四水厂，另一分支DN700先向南再向东敷设至第一水厂。管线总长度约14.2 km，管线位置详见图2。

方案三：工程起点从宁河区地表水厂引出，管径DN1 200，在玖龙路分支为桥北DN800管线，沿北穿越拆迁区和蓟运河，同时预留部分桥南DN1 000管线；桥北DN800管线穿越蓟运河后一分支DN700沿东接至第一水厂，另一分支DN600沿西接至第四水厂。管线总长度约12.6 km，管线位置详见图3。

三个方案中，方案二的管线敷设距离最长，而且穿越蓟运河三次，管线敷设的地点多为沿河滩和交通不便利或无人行道路穿越之处，现场施工需要临时修筑道路，且会增加过多沿河滩修筑费用，故首先排除。方案一虽然管线敷设长度最短，但管线第一次穿越蓟运河至三岔路口处为沿道路敷设，容易引起破路施工，影响现状交通，同时在办理施工手续过程中该段管线处于当地政府生态红线保护范围之内，不符合环保要求。方案三充分利用管线玖龙路分支处民房拆迁的现状，将管线以最短最经济的方式穿越该区域再穿越蓟运河实现对第一水厂和第四水厂的供水，故选择该方案作为桥北管线布置的最终方案。

3 管线附件的设计

本工程设计中的管线附件有阀门井、排气井和排泥井，其具体的布设要求需要遵照GB 50013—2006室外给水设计规范的要求[1]，同时还要根据管线所敷设地形的起伏以及穿越河道时应注意的设计要求，对此类管线附件进行布设。原则上阀门井在每个管线的分支处均需布置，同时在长直输水管线段每2 km～3 km进行一处布置，且河道的前后均需布置；排气井在管线的隆起处并且每1 km进行布置[1]；排泥井在管线的低凹处每隔一段距离进行布置。布置的位置需要在管线的平直处而不能在管线的折弯处，还要结合平面选取合适的布置位置，周边没有遮挡的建筑物或者与之相碰撞的其他现状管线。

4 管线交叉设计

由于供水管线的设计是为解决现状问题而进行的增项设计，在具体的工程实施进程中，会遇到诸多与现状管线碰撞冲突的环节，各不同管线竖向布置的间距要求需要在满足GB 50289—2016城市工程管线综合规划规范的要求的基础上[2]，调整供水管线的纵向起伏坡度。对满足不了避让或者间距要求的情况，需要对现状的已建管线施加保护措施或者对部分已建管线采取临时切改的措施以实现管线之间互相保护的目的。同时，在施工的过程中，要复核地形图上管线的位置和深度，做到与管线实际位置及种类、数量情况的对接。

5 水头损失计算

该新建地表水厂的设计规模为10万t/d，通过取值为1.2的自用水量系数，以12万t/d作为计算管线水头损失的依据，沿程采用拉管的区段内需要再乘以1.2的安全系数作为保障，局部水头损失的单元选择弯头、三通、异径管、蝶阀进行计算，通过综合计算得出，供水管线分别至五个地下水厂的水头损失分别为11.0 m，15.2 m，13.1 m，13.2 m和18.8 m[3]。由此可见，第五水厂为水头损失最不利的水厂，通过该处地面标高及自由水头的要求，可以计算出地表水厂出水泵所需选取的合理的扬程。

6 结语

厂外供水管线的设计需要考虑诸多因素的条件并结合现有技术手段对其建设进行实施。建设完成后的管线的运营维护以及建设过程中发生的各种应急突发事件均会加强对管线设计过程的认知以及管线优化方案的进一步实践。设计软件工具合理和灵活的运用会使各种方案的表达更为简易和迅捷[4]，这将会推动整个项目的进度、同时提高项目的质量以及增强项目的管理能力，为同类型项目的实施奠定更为扎实的基础。