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        某長距離大落差重力給水設計方案

        來源:http://www.xddwd.com/article/2020523297.html

            伊吾縣四道白楊溝水庫供水工程位于哈密地區伊吾縣淖毛湖鎮境內,管線總長為78. 9 km,管線設計流量1 736. 11 m3 /h。該工程將四道白楊溝水庫的水通過管道輸送至伊吾縣淖毛湖水廠,再由水廠向淖毛湖工業園區和淖毛湖礦區供水。

        根據SL252-2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》,該工程供水對象重要性為中等,工程規模為中型,工程等別為111等,主要建筑物及級別為3級,次要建筑物、管道附屬構筑物級別為4級。   

        (1)管材選擇
            該工程供水管線長,落差大,全線長78. 9 km,落差1 216. 557 m o
            根據工業供水的要求,一是對水源供水的保證率要高,二是供水管網要有很好的安全可靠性。依據文獻中:對單條重要的大口徑輸水管道,或地質條件較差、使用壓力較高(1.0 MPa以上)時,宜選擇鋼管。當輸水管道穿越河流、鐵路等時宜選擇鋼管。對距離特別長(50 km以上)的大口徑輸水管道,當施工期短,或當地形起伏和使用壓力變化大、地質條件變化大時,可通過技術經濟比較選擇組合管材。
            由于本工程為工業供水,保證率要求較高且為單線輸水,工作壓力較大。結合本工程特點及各種管材的優缺點,本次設計壓力小于1.0 MP。的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管。

            ( 3)管材公稱壓力的確定
            依據文獻中4.3.5:壓力輸水管道的公稱壓力應根據最大使用壓力確定,其值應為最大使用壓力加0. 2一0. 4 MPa安全余量,當選用非金屬管材時,安全余量可根據經驗適當放大。輸水管道的最大使用壓力,應經過水錘計算確定。
            依據文獻中6.1.4:水錘防護設計應保證管道最大水錘壓力不超過1.3一1.5倍最大工作壓力。
            依據以上原則,確定管材公稱壓力。玻璃鋼管:管材公稱壓力=1.5x最大工作壓力++0. 4 MPa;涂塑鋼管:管材公稱壓力=1.5x最大工作壓力+0. 2 MPa 。

            四道白楊溝水庫供水管線全長78. 879 km,起點0+000 m處高程1 888.772 m,末端78+900 m處高程672.215 m,最低點60+200 m處高程570. 747m。管線地面最大落差為1 318. 025 m,始末兩端地面落差1 216.557 m,最低點至管道末端有101. 468m的逆坡,由于該管線落差較大,輸水方式采用重力輸水,逆坡段采用倒虹吸。
            該管線落差較大,最大落差1 318. 025 m,輸水方式采用重力輸水,且需設置調壓井進行減壓,由于60+200 m一78+900 m段為逆坡,落差101. 468 m ,為保證重力輸水將水送至末端,該段采用倒虹吸設計,對倒虹吸進口位置設置進行比較。
            方案比較管材選擇:壓力小于1. 0 MPa的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管。
            ( 1)由于48 +400 m處高程與末端相同,為檢修方便 48+400 m以上考慮設檢修井,最大使用壓力為靜壓,48 +400 m以后為動壓。
            ( 2)倒虹吸進口以后最大使用壓力均按動壓考慮,不設置閥井。
         

            ( 3)比較結果:48 +400 m以上考慮設檢修井,最大使用壓力為靜壓,48 +400 m以后為動壓時,倒虹吸進口設置在36+000 m處投資最為經濟,投資為7 085.45萬元;倒虹吸進口以后最大使用壓力均按動壓考慮,不設檢修井時,倒虹吸進口設置在36+000 m處投資最為經濟,投資為6 996. 76萬元,本次設計將倒虹吸進口位置設置在36+000 m處。
            48 +000 m以上考慮設檢修井,為檢修方便,檢修時36+000 m }48+000 m段管內水量不需放空,最大使用壓力需按靜壓設計,最大計算壓力3. 1 MPa; 36+000 m處倒虹吸進口以后最大使用壓力均按動壓考慮,不設檢修井,最大計算壓力2. 5 MPa,檢修時36 +000 m } 48 +000 m段管內水量需放空,該段管內水量為3 261.6 m3。經綜合考慮,檢修不是經常發生,檢修時36+000 m } 48 +000 m段管內需放空水量不是很大,兩方案相比投資相差88. 7萬元。

            所以本次設計選擇將倒虹吸進口設置在36 +000 m處。36+000 m至末端最大使用壓力按動壓設計,不設檢修井。

            (4) 36+000 m }78+900 m段管徑組合比較:根據確定的倒虹吸進口位置36+000 m處,36+000 m至末端不設檢修井、最大使用壓力按動壓設計、對36+000 m } 78+900 m段管徑組合進行比較,壓力小于1.0 MPa的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管。
            方案1:36+000 m一39+300 m段采用DN600純玻璃鋼管、39+300m一45 +000 m段采用D630涂塑鋼管、45+000 m一57 +450 m段采用D529的涂塑鋼管、57+450 m一69 +400 m段采用D630的涂塑鋼管、69 +400 m一78+900 m段采用DN700純玻璃鋼管。
            方案2:36+000 m一39+300 m段采用DN600純玻璃鋼管、39+300 m一45 +000 m段采用D630涂塑鋼管、45+000 m一59+550 m段采用D529的涂塑鋼管、59+550 m一68 +700 m段采用D630的涂塑鋼管、68 +700 m一78+879 m段采用DN800純玻璃鋼管。

            方案3:36+000 m一39+300 m段采用DN600純玻璃鋼管、39+300 m一51 +700 m段采用D630涂塑鋼管、51 +750 m一60 + 200 m段采用D529涂塑鋼管、60+200 m一72+763 m段采用D630涂塑鋼管、72+763 m一78+900 m段采用D N600純玻璃鋼管。
            方案4:36+000 m一38+900 m段采用DN700純玻璃鋼管、38+900 m一51 +550 m段采用D630涂塑鋼管、51 +550 m一59 +600 m段采用D529涂塑鋼管、59+600 m一73 +400 m段采用D630涂塑鋼管、73+400 m一77 +650 m段采用DN600純玻璃鋼管、77+650 m一78+900 m段采用DN500純玻璃鋼管。
            經比較:方案1管徑組合方案投資最為經濟,本此設計36+000 m一78+879 m段管徑采用該方案組合方式。各種管徑組合比較結果見表20



            (5)管材比較:36+000 m } 78+900 m段全部采用涂塑鋼管方案,投資4 740. 67萬元;壓力小于1.0MPa的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管方案,投資為4 197. 2s萬元。兩方案投資相差s43.42萬元。經綜合考慮,本次設計36 +000m }78+879 m段采用管材為:壓力小于1. 0 MPa的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管。

            根據確定的最后一座調壓井位置36 + 000 m處,0+000 m至36+000 m落差為1021.52 m,平均縱坡為1 /35,落差較大需設置調壓井進行減壓,根據落差大小對調壓井設置數量進行比較。
            因該段縱坡較大,流速較大,流速已達到4m/s,依據文獻「1]中3.1.5:壓力輸水管道的設計流速不宜大于3 m/s,考慮該段流速過大,采用將管徑放大,控制流速不大于3 m/s,由于管徑放大末端動水壓力增大,在末端設置穩流穩壓閥,控制壓力及流量〔ml,該段最大使用壓力按靜壓設計。
            管材選擇:方案1全部采用涂塑鋼管;方案2,由于。+000 m一10+000 m段地形起伏變化較大,該段管材均采用涂塑鋼管,其余部分管材壓力小于1.0MPa的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管。以上各方案比較結果見表3。

            根據以上各方案比較結果,選定方案為:倒虹吸進口位置設置在36+000 m,36+000 m }78+900 m段最大使用壓力按動壓設計,管材壓力小于1. 0 MP。的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管。0+000 m一36+000 m段設置6座調壓井,最大使用壓力按靜壓設計,0+000 m一10+850 m段全部采用涂塑鋼管,10+850 m一36+000 m段管材壓力小于1.0MPa的采用純玻璃鋼管,壓力大于1. 0 MPa的采用涂塑鋼管(9)。選定方案縱斷面見圖。

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