山东省聊城市阳谷县水务局 山东省 聊城市 252300
摘要：由于我国的各地地势和环境等的不同，水源分布情况有所差别，近年来我国工业的不断发展，有些地区的水源受到的污染十分严重，再加上近年来多处地方气候干旱，河流干涸，加剧了水源分布不均衡的现状。为了解决这一问题，我国建设了南水北调工程，其中输水管道设计将会影响到水源输送的效率和质量，因此，有必要对其进行探讨分析。
关键词：南水北调；配套工程；输水管道设计；问题
1输水管道设计中注意的问题
1.1输水路线
由于南水北调配套工程的工程量庞大，路线长且复杂，因此要对输水管道的路线进行调查和分析，研究各地的自然环境和水源情况，综合考虑各地的地理、环境、用水需求等各方面的情况来对管道路由进行选择，尽可能缩短管道长度，降低成本。在选择管道路由时要尽量选择直线，一方面可以缩短管道长度，另一方面也可以减少弯道处水流对管道的冲击造成对管道的损坏；由于建筑密集的地方会增加施工过程的难度，因此要尽量避免建筑密集的地方，选择相对空旷的地方进行设计；由于输水管道工程的路线长，在运输材料方面的费用相对较多，因此要尽量选择沿着公路的管道路由的设计方案，一方面可以降低运输费用，另一方面还可以便于日后的管理和维修；输水工程会跨不同的地势，因此要对各个地区的地貌进行研究，尽量避免选择不良地貌进行设计，减少施工的难度，降低自然环境对管道造成的损坏；在设计管道路由时还要了解各地对道路等建设的规划，避免在施工过程中与其他的施工交叉，增强管道路由设计的合理性；在设计管道路由时还要考虑各个地区的生态环境，不占用农田和耕地等，尽量保护当地的物种多样性。
1.2输水管道管材
（1）钢管。钢管应用历史较长，范围广，是一种传统的输水管材。钢管一般选用螺旋焊接与直缝焊接管（适用于大口径管道）、无缝钢管（适用于中小口径管道）、不锈钢管（适用于中小口径管道），钢管具有强度高、可靠性高、适应性强等优点，在穿越河流、铁路、山谷和障碍物时多采用钢管，但其耐腐蚀性差，内、外壁仍需做防腐处理，使用寿命一般不超过25年。（2）球墨铸铁管。球墨铸铁管具有强度高、韧性好、延伸率大、耐腐蚀等特点，内壁采用水泥砂浆衬里，改善了管道输水环境，提高了供水能力，降低了能耗，运行稳定，可靠性高，外壁采用喷锌后涂沥青防腐，采用柔性T型接口，适应变形能力强，止水效果好，是一种较理想的输水管材。（3）预应力钢筒混凝土管（PCCP）。预应力钢筒混凝土管是一种钢筒与混凝土制作的复合管。管芯为混凝土，在其外壁或中部埋入厚1.5mm钢筒，在管芯上缠绕预应力高强钢丝，并在其外部喷水泥砂浆保护层，该管的特点是由于钢套筒的作用，抗渗能力非常好。
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1.3输水管道工作压力
配套工程输水管道各个分水口门工作压力不同，同一口门输水管道各段工作压力也不同，并受地形起伏的影响。设计过程中应根据工程具体情况计算出管道沿线的工作压力，包括水锤压力和检修情况，以便选择管材压力值。钢管和球墨铸铁管强度高，管材工作压力一般为1.6MPa，对价格影响较小，其它材料管道工作压力不同对价格影响较大。预应力混凝土管工作压力为0.2～1.2MPa，分6级；预应力钢筒混凝土管工作压力为0.4～2.0MPa，分9级；玻璃钢管工作压力为0.6～2.0MPa；聚乙烯管为0.6～1.0MPa；高级聚乙烯管为0.4～2.0MPa。上述管材工作压力每提高一级，增加管材投资20%左右。由于配套工程线路长、涉及到地市较多，工程较分散等特点，管道设计压力也不能分的过细，否则给管道的生产加工、工程施工，工程工期带来较大的影响。因此管道设计中必须根据计算压力值，结合工程实际情况分段选择其工作压力，达到安全、经济、适用的完美结合。
2输水管道设计中的防护设计
2.1设置防水锤
南水北调配套工程输水管道在运行过程中，遭到破坏的主要原因有关阀水锤和停泵水锤，造成这种现象是由于水管内瞬变流和水力延续时间长造成的。所以输水管道在设计的时候可以采用蓄能液压缓蝶阀和防水空气阀防止水锤现象的发生。在水泵的出水处，设置蓄能液压缓蝶阀能够减少开关阀门、开关水泵时产生的瞬变流，利用重锤的特点，设置快慢两个阶段的关阀，先快关然后慢关，最后完全关闭，计算总关阀时间。设置防水锤空气阀，对南水北调配套工程输水管道进行设计，计算出瞬变流和水锤发生的分界点，分界点前面是不易发生水锤的管道段，分界点后面则是容易发生水锤的地段。易发生水锤的地段按照水管波动的压力情况分成压力波动不频繁和压力波动频繁的地段，然后模拟输水管道水锤发生的情况，根据模拟结果计算空气阀的位置。
2.2设置空气阀
输水管道必须有效的控制空气，以防止系统产生真空而导致管道损坏，避免管道中空气积聚导致管道系统输水能力下降，增加泵站的电力消耗，在重力流管道中，极端情况下甚至可能导致输水中断。因此在输水管道设计时，必须重视空气阀的设置，其类型的选用应结构简单，性能可靠、维护运行方便，能够彻底排放系统中的空气避免气闭现象发生；其数量应根据沿线地形、地质情况，合理确定管道的纵向布置，一般应设置在加压泵站和上回阀前后，输水管线的高点，输水管线斜率改变处，至少每隔500～1000m应安装一台，减压阀和调流阀后，可能发生水柱分离现象的危险点，管道末端等处布设空气阀，防止管道的气蚀和振动，以免影响管道输水及安全。南水北调受水区供水配套工程管道线路长，各条管线地形情况不一，共设置各类进排气阀1470多台，空气阀设置的合适与否直接关系到工程能否安全、经济的发辉效益。
3结束语：
综上所述，在南水北调配套工程输水管道设计中，要重视输水路线、输水管道管材、输水管道工作压力这几方面的设计，要重视南水北调配套工程输水管道设计中的防护设计，包括设置防水锤和设置空气阀，为完成跨区域重新配置水资源创造条件，从而解决我国人民的用水问题，改善人们的生活条件，推动我国的发展。
参考文献：
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论文作者:闫博
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/14
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