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某长距离大落差重力给水设计方案

来源:http://www.81929.net/article/2020523297.html

    伊吾县四道白杨沟水库供水工程位于哈密地区伊吾县淖毛湖镇境内,管线总长为78. 9 km,管线设计流量1 736. 11 m3 /h。该工程将四道白杨沟水库的水通过管道输送至伊吾县淖毛湖水厂,再由水厂向淖毛湖工业园区和淖毛湖矿区供水。

根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》,该工程供水对象重要性为中等,工程规模为中型,工程等别为111等,主要建筑物及级别为3级,次要建筑物、管道附属构筑物级别为4级。   

(1)管材选择
    该工程供水管线长,落差大,全线长78. 9 km,落差1 216. 557 m o
    根据工业供水的要求,一是对水源供水的保证率要高,二是供水管网要有很好的安全可靠性。依据文献中:对单条重要的大口径输水管道,或地质条件较差、使用压力较高(1.0 MPa以上)时,宜选择钢管。当输水管道穿越河流、铁路等时宜选择钢管。对距离特别长(50 km以上)的大口径输水管道,当施工期短,或当地形起伏和使用压力变化大、地质条件变化大时,可通过技术经济比较选择组合管材。
    由于本工程为工业供水,保证率要求较高且为单线输水,工作压力较大。结合本工程特点及各种管材的优缺点,本次设计压力小于1.0 MP。的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管

    ( 3)管材公称压力的确定
    依据文献中4.3.5:压力输水管道的公称压力应根据最大使用压力确定,其值应为最大使用压力加0. 2一0. 4 MPa安全余量,当选用非金属管材时,安全余量可根据经验适当放大。输水管道的最大使用压力,应经过水锤计算确定。
    依据文献中6.1.4:水锤防护设计应保证管道最大水锤压力不超过1.3一1.5倍最大工作压力。
    依据以上原则,确定管材公称压力。玻璃钢管:管材公称压力=1.5x最大工作压力++0. 4 MPa;涂塑钢管:管材公称压力=1.5x最大工作压力+0. 2 MPa 。

    四道白杨沟水库供水管线全长78. 879 km,起点0+000 m处高程1 888.772 m,末端78+900 m处高程672.215 m,最低点60+200 m处高程570. 747m。管线地面最大落差为1 318. 025 m,始末两端地面落差1 216.557 m,最低点至管道末端有101. 468m的逆坡,由于该管线落差较大,输水方式采用重力输水,逆坡段采用倒虹吸。
    该管线落差较大,最大落差1 318. 025 m,输水方式采用重力输水,且需设置调压井进行减压,由于60+200 m一78+900 m段为逆坡,落差101. 468 m ,为保证重力输水将水送至末端,该段采用倒虹吸设计,对倒虹吸进口位置设置进行比较。
    方案比较管材选择:压力小于1. 0 MPa的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管。
    ( 1)由于48 +400 m处高程与末端相同,为检修方便 48+400 m以上考虑设检修井,最大使用压力为静压,48 +400 m以后为动压。
    ( 2)倒虹吸进口以后最大使用压力均按动压考虑,不设置阀井。
 

    ( 3)比较结果:48 +400 m以上考虑设检修井,最大使用压力为静压,48 +400 m以后为动压时,倒虹吸进口设置在36+000 m处投资最为经济,投资为7 085.45万元;倒虹吸进口以后最大使用压力均按动压考虑,不设检修井时,倒虹吸进口设置在36+000 m处投资最为经济,投资为6 996. 76万元,本次设计将倒虹吸进口位置设置在36+000 m处。
    48 +000 m以上考虑设检修井,为检修方便,检修时36+000 m }48+000 m段管内水量不需放空,最大使用压力需按静压设计,最大计算压力3. 1 MPa; 36+000 m处倒虹吸进口以后最大使用压力均按动压考虑,不设检修井,最大计算压力2. 5 MPa,检修时36 +000 m } 48 +000 m段管内水量需放空,该段管内水量为3 261.6 m3。经综合考虑,检修不是经常发生,检修时36+000 m } 48 +000 m段管内需放空水量不是很大,两方案相比投资相差88. 7万元。

    所以本次设计选择将倒虹吸进口设置在36 +000 m处。36+000 m至末端最大使用压力按动压设计,不设检修井。

    (4) 36+000 m }78+900 m段管径组合比较:根据确定的倒虹吸进口位置36+000 m处,36+000 m至末端不设检修井、最大使用压力按动压设计、对36+000 m } 78+900 m段管径组合进行比较,压力小于1.0 MPa的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管。
    方案1:36+000 m一39+300 m段采用DN600纯玻璃钢管、39+300m一45 +000 m段采用D630涂塑钢管、45+000 m一57 +450 m段采用D529的涂塑钢管、57+450 m一69 +400 m段采用D630的涂塑钢管、69 +400 m一78+900 m段采用DN700纯玻璃钢管。
    方案2:36+000 m一39+300 m段采用DN600纯玻璃钢管、39+300 m一45 +000 m段采用D630涂塑钢管、45+000 m一59+550 m段采用D529的涂塑钢管、59+550 m一68 +700 m段采用D630的涂塑钢管、68 +700 m一78+879 m段采用DN800纯玻璃钢管。

    方案3:36+000 m一39+300 m段采用DN600纯玻璃钢管、39+300 m一51 +700 m段采用D630涂塑钢管、51 +750 m一60 + 200 m段采用D529涂塑钢管、60+200 m一72+763 m段采用D630涂塑钢管、72+763 m一78+900 m段采用D N600纯玻璃钢管。
    方案4:36+000 m一38+900 m段采用DN700纯玻璃钢管、38+900 m一51 +550 m段采用D630涂塑钢管、51 +550 m一59 +600 m段采用D529涂塑钢管、59+600 m一73 +400 m段采用D630涂塑钢管、73+400 m一77 +650 m段采用DN600纯玻璃钢管、77+650 m一78+900 m段采用DN500纯玻璃钢管。
    经比较:方案1管径组合方案投资最为经济,本此设计36+000 m一78+879 m段管径采用该方案组合方式。各种管径组合比较结果见表20



    (5)管材比较:36+000 m } 78+900 m段全部采用涂塑钢管方案,投资4 740. 67万元;压力小于1.0MPa的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管方案,投资为4 197. 2s万元。两方案投资相差s43.42万元。经综合考虑,本次设计36 +000m }78+879 m段采用管材为:压力小于1. 0 MPa的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管。

    根据确定的最后一座调压井位置36 + 000 m处,0+000 m至36+000 m落差为1021.52 m,平均纵坡为1 /35,落差较大需设置调压井进行减压,根据落差大小对调压井设置数量进行比较。
    因该段纵坡较大,流速较大,流速已达到4m/s,依据文献「1]中3.1.5:压力输水管道的设计流速不宜大于3 m/s,考虑该段流速过大,采用将管径放大,控制流速不大于3 m/s,由于管径放大末端动水压力增大,在末端设置稳流稳压阀,控制压力及流量〔ml,该段最大使用压力按静压设计。
    管材选择:方案1全部采用涂塑钢管;方案2,由于。+000 m一10+000 m段地形起伏变化较大,该段管材均采用涂塑钢管,其余部分管材压力小于1.0MPa的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管。以上各方案比较结果见表3。

    根据以上各方案比较结果,选定方案为:倒虹吸进口位置设置在36+000 m,36+000 m }78+900 m段最大使用压力按动压设计,管材压力小于1. 0 MP。的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管。0+000 m一36+000 m段设置6座调压井,最大使用压力按静压设计,0+000 m一10+850 m段全部采用涂塑钢管,10+850 m一36+000 m段管材压力小于1.0MPa的采用纯玻璃钢管,压力大于1. 0 MPa的采用涂塑钢管(9)。选定方案纵断面见图。