低压输水管道中几种管材的应用分析

2015-10-23杨海芹

水利规划与设计 2015年7期

杨海芹

(河北大地建设科技有限公司上海分公司，上海 201315)

为逐步适应现代农业的新要求，改善小型农田水利基础设施条件，2013年7月，浦东新区河道管理署制定了“以灌区或村为单位，以调整灌区布局，渠系布局为目的，将灌区内灌溉水平低下的泵站、渠系及渠系建筑物进行全面改造”的排灌设施系统改造工程行业技术指导意见。

由于输配水管道工程投资普遍占到排灌设施系统改造工程建安投资60%以上的比重，为合理控制工程投资，响应新区河道管理署针对“结合灌区实际情况进行管网改造”组织的专题研讨，笔者选择浦东新区规模较为典型的川沙新镇会龙村石门站灌区作为具体分析实例，对适用于低压管道输水灌溉工程的几种管材做了系统对比分析，探讨其技术经济适用性。

1 灌区概况

浦东新区川沙新镇会龙村石门站灌区位于南六公路以东、会龙路以北的石门东路2号桥东北角，灌区总面积597.18亩，有效灌溉面积440.52亩。如同目前上海市浦东新区多数灌区一样，现有输水管道为水泥类预制管，普遍建于上世纪70年代。经过半个世纪的运行，管道淤积、老化，接头开裂渗漏等现象严重，多数末端灌水困难，灌溉水利用系数低，维修费用逐年增加;另外，由于市政建设等多种原因，原有灌区被打乱，部分地块成为灌溉盲点。需要进行全面排灌设施系统改造。

根据现状引水河位置走向(北与焙灶港连接，南与五灶港连接)，新建350ZLB-3.5轴流水泵1座。灌区按地形情况划分为28个灌溉地块，灌溉供水干管2条沿石门东路东西向布置，支管9条与干管垂直南北向布置，分支管与支管垂直东西向布置，输水管道总长4615米(不含过河构筑物)。

作为全面的排灌设施系统改造工程，根据实际需要布置了分水井、渡槽或倒虹吸、田间出水口、排水沟等构筑物。对不同材质管道的应用价值比较，本文只讨论系统中水平铺设的管材管件部分，施工方法为开槽埋管，下文统一称输水管道系统。

2 不同管材低压输水管道系统特性

针对石门站灌区排灌设施系统改造工程分别设计了塑料管材管道输水灌溉系统和水泥预制管管道输水灌溉系统，设计标准均为灌溉保证率95%。

塑料管材输水管道系统主要考虑聚乙烯管材(PE100级，PN0.6Mpa和 PE80级，PN0.4Mpa)、低压实壁硬聚氯乙烯管材(PVC－U实壁，PN0.63Mpa)、连续缠绕玻璃钢夹砂管材(FRPM，PN0.4Mpa)三种材质管道。

水泥预制管材输水管道系统中，φ300、φ450为承插式砼管，砼设计强度为C30;φ600为承插式钢筋砼管(PH－48管)，砼设计强度为C35。

几种材质管道系统工程适用性见表1。

几种材质管道系统工程特点见表2。

不同材质输配水管道系统工程量见表3、表4。

表1 几种材质管道系统工程适用性

表3 不同管材低压输水管道工程量表

表4中，当塑料管材PVC－U实壁管材时，dn400以上管件为塑钢材质;当塑料管材为PE材质时，PE100级，PN0.6Mpa和PE80级，PN0.4Mpa管道系统所使用管件标准一致。

表5中水泥预制管低压输水管道连接井仅考虑作为管道分支连接、不同管径连接部分的井，在数量上已经剔除低压管道输水灌溉系统中必须设置的起排气、分水作用的井，在单价上也未考虑连接井兼具分水、排气部分功能的价值。

表4 塑料管材低压输水管道工程量表

表5 水泥预制管低压输水管道连接井工程量表

3 不同材质低压输水管道系统经济指标及应用分析

3.1 基础单价和取费依据

水泥预制输水管道系统建筑安装费，人工、材料、机械台班含量按照《上海市市政工程预算定额》(2000年)，单价参考上海市2014年10月建设工程造价信息。

塑料输水管道系统中塑料管材、管件材料费为2014年10月市场询价，综合采纳了部分在沪管材生产企业报价;其他材料、人工、机械台班含量按照《上海市公用管线工程预算定额》(2000年)，单价参考上海市2014年10月建设工程造价信息。

综合管理费、安全防护、文明措施费和有关规费、税金等取费见表6。

表6 施工费用计算程序表

3.2 不同材质低压输水管道系统的经济指标

几种材质低压输水管道系统材料费和建安工程费见表7，几种材质低压输水管道系统材料费和建安工程费的亩指标对比图见图1和图2。

表7 几种材质低压输水管道材料费和建安工程费

图1 不同材质输水管道系统材料费亩指标对比图

由表2和图1，单从材料费上比较，FRPM管道系统最高，聚乙烯管材PE100级、PE80级管道和PVC－U实壁管管道系统渐次降低，混凝土管道系统最低。

图2 不同材质输水管道系统建安工程费亩指标对比图

由表2和图2，施工费用的增加，致使混凝土管道系统建安工程费用大大增加，亩投资指标高于低压聚乙烯(PE)管和低压硬聚氯乙烯(PVC－U)实壁管;聚乙烯管材PE100级、PE80级和PVC－U实壁管建安费用的变化趋势则与材料费用一致。

值得一提的是，聚乙烯管材之所以考虑PE100级，PN0.6Mpa和 PE80级，PN0.4Mpa两种，是因为上海地区市售PE管材公称内压基本在0.6Mpa及以上，而低压管道输水灌溉系统工作压力一般为0.2～0.4Mpa。

从表7和图2数据中可以测算，PE80级，PN0.4Mpa管道系统建安工程费相比 PE100级，PN0.6Mpa管道系统和PVC－U实壁管道系统分别减少了11%和增加了11%。

3.3 不同材质低压输水管道系统的应用分析

(1)从管材适用性的角度考虑，FRPM管道性能并不优于聚乙烯管和硬聚氯乙烯管，但费用却远远高于后二者，在有选择的情况下，不推荐其作为低压灌溉常用管道。

(2)混凝土管生产过程环保性差，质量重，运输、施工需要耗用更多人工和机械台班;基础和接头施工质量难以保证，直接导致后期运营维护成本增加，难以持续保证较高水平的灌溉水资源有效利用;且经成系统的管道经济比较，价格低廉的混凝土管材，成系统的建安成本超过了低压聚乙烯管道系统和低压聚录乙烯管道系统。建议在有条件提高灌溉标准的灌区，适时将其逐步替换。

(3)由于各种原因，dn400以上PVC－U实壁管材市场供应受限，且dn400以上管件采用塑钢材质，造价较高，材质和接头形式不是最优，作为低压灌溉用塑料管材，是在一定范围内相对较为经济的选择。

(4)PE管材具有一般塑料管材质轻、施工便利的优点，同时，其独特的热熔连接方式，使得接头处的质量得到有力保障，即使发生沉降变形，或基本农田内的机械化播种收割的影响，都不致发生脆性破裂。聚乙烯管道建安费亩指标低于同设计标准的混凝土管道，仅比硬聚氯乙烯实壁管道略高，在经济上较有竞争优势，优先推荐作为灌溉用管材。

PE80级，PN0.4Mpa管道系统具备聚乙烯管材所有优点，在满足低压输水灌溉功能的前提下，是聚乙烯管材中最经济的选择。