白楼水厂配水管网设计

王艳红

（兰考县水利局，河南 兰考 475300）

1 项目概况

兰考县白楼水厂设计供水规模为5 万m3/d，日变化系数取1.50，年供水总量1 216.67 万m3，全部引用地表黄河水。该项目衬砌兰东分干渠24.33 km，重建兰东分干渠水闸枢纽1处，重建生产桥2 座，硬化堤顶道路24.50 km，总投资5 500 万元，改善灌溉面积0.68万hm2，年新增节水量307.17万m3。

2 配水管网设计

2.1 设计原则

①配水管网的走向和位置应符合乡镇总体规划的要求。②乡（镇）供水干管采用树枝状管网。③配水管网应覆盖整个供水区。④管网设计时变化系数Kh=1.60，为照顾现状管网，必要时设计减压设施。⑤配水管网布置力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和能耗。⑥配水管网按最高日最大时布置，当有消防或事故情况发生时，可启用水站备用水源进行供水。⑦管网设计应结合镇区地形，乡（镇）规划发展情况及镇区水站布局。⑧配水管网应尽量布置在农田里并沿现有道路布置，管线的标高和平面布置，符合《城市管线综合设计规范》。⑨充分利用现有完好的供水管网，保留现有水站等管理设施。

2.2 设计范围

此次工程设计范围主要涉及白楼水厂供水乡镇内的孟寨乡、南彰镇、考城镇和许河乡共4个乡镇。

2.3 配水管网布置

①管线的走向和位置应满足城乡总体规划的要求，并结合乡（镇）供水管网现状，合理布置供水管道，近远期结合和分期实施。②输水干管尽可能布置在大的用水片区，配水支管数量要减少。③输配水管网呈树枝状布置。④根据用水需要供水管网合理分布于供水区，要尽量缩短管线总长度。

2.4 配水管网布置方案

影响管网分布置的主要因素有：水站的分布、供水模式、道路走向，高速高铁、河流以及村庄分布等因素。管网穿越次数少，以最短的距离到达用水目标区，在受水区域为树状管网，能取得很好的经济性。

综上分析，兰考县白楼水厂工程管网部分整体呈“三横一纵”的布局，根据对各个村镇各供水厂（站）供水需求的研究。

2.5 管材选择

2.5.1 球墨铸铁管（DIP）

球墨铸铁管（DIP）兼有钢管和铸铁管的双重性能，使用至今已有300 年历史，随着该管材技术的不断革新，铸铁管材也逐步进入球墨铸铁时代，成为目前世界上主要管材之一。球墨铸铁是一种铁、碳、硅的合金，其中碳以球状游离石墨存在，消除了灰铁中易脆裂的特点，它具有钢管的柔性及铸铁管的耐腐蚀性，其强度比钢管高，管道承受压力可达3 MPa以上，很少发生爆管、渗水和漏水现象。

优点：安装运输方便，密封性较好，随施工随试压，每根长度6～8 m，接口数量较多，施工速度快，安装费用低（管沟施工费用高），较高的耐腐蚀性，使用年限长，寿命长达50年以上。

缺点：综合造价较高。输送生活饮用水时，管道不应穿过毒物污染区，如必须穿过时为保护密封胶圈反渗透，连接口应采取防护措施，成本较高。管径适用范围较小，目前国内球墨铸铁管生产厂家不多，使其使用受到限制。

2.5.2 涂塑复合钢管

该管材为新型管材，国家推荐节能环保材料，内涂熔结环氧粉末外涂聚乙烯复合钢管，其综合了塑料输水管和钢管的优点。

优点：①管道既具有钢管的强度高、安全等级高、耐压等级高又具有塑料管的防腐性能好、内壁光滑、卫生等级高而双结合的复合管道，使用寿命长（50 年以上），管道内壁光滑，不阻塞，连接方便（采用双密封焊接）。②内壁光滑糙率低（n=0.006～0.009）、强度高、抗渗强等特点，而且还抗震性能好、适应复杂地形、承压能力强、施工快捷、运输方便等特点。③防腐性能强。内涂熔结还氧外涂聚乙烯复合钢管主要特点是钢管内外壁涂塑，使钢管内壁和外壁具有优秀的防腐性能和卫生等级。④抗轴向拉力大，管道敷设时无需作支墩。⑤可设计性强。⑥净水输送过程水质不受影响，可以直接饮用。⑦不受空间和时间的限制，使用范围广泛。比如：带水作业；可埋地可架空使用（抗外力破坏能力最强）；可直接用于流砂、或沉降、或道路、或桥梁或污染有化工厂等复杂地段使用。

缺点：①焊接采用双密封焊接。②浇筑镇墩处需去除外PE防腐膜。

2.5.3 塑料管（PE管）

优点：聚乙烯塑料管（PE 管），具有良好的耐腐蚀性，有一定的柔韧性。重量较轻，安装快，切割方便，接口处理简单。但其机械强度没有钢管好，耐压等级低，埋地后容易变形。

缺点：①热熔连接处受工艺和现场操作影响较大，连接效果不如钢管焊接强度高。②苯、汽油、四氯化碳等有机溶剂对聚乙烯有一定的影响。③受外压易变形，安全性差；熔接需专业技术人员；抗紫外线能力差，施工技术要求高。④PE管因易破坏。

2.5.4 选择结果

输水管道及配水主管道管径大于DN315的采用球墨铸铁管，管径不大于DN315的采用给水PE管，特殊区域（过河段或架空）设计采用涂塑复合钢管，拉管施工采用PE管。

2.6 配水管网水压设计

此次设计将使用白楼水厂水源置换现状兰考29处水站地下水水源，经综合考虑，为降低管理复杂程度等问题，此次白楼水厂供水管网各节点水头不应小于现状调查各水站供水水头，以满足各水站不需开泵直接满足其供水压力。与此同时，配水管网末端接入水站时应安装稳压阀以防止管道内水压突变等不利影响。

2.7 泵站设计

河南省兰考县地下水超采综合治理2021年度实施方案根据对兰考县地形地貌以及各水站供水需求的研究，本着节约能源、方便管理的理念，并结合白楼水厂的位置，此次兰考白楼水厂送水泵房出泵水压为50 m。

2.8 附属工程设计

2.8.1 阀件井（室）设计

2.8.1.1 检修阀、控制阀井设计

根据规范要求检修阀井一般每2 km设置1处，在穿越大型河道、铁路、公路也应考虑设置检修阀，在安装水力控制阀，如流量计、减压阀等阀件时也应布置检修阀，检修阀可与其他附件结合布置在检修阀井内，控制阀设置输水管道起点附近。

阀井为矩形，井身采用C25 现浇钢筋混凝土结构，阀井尺寸和壁厚随管径、阀件尺寸和井深而定，井筒高于地面，井底板下部铺设0.10 m厚C15素混凝土垫层，井底设深为DN300的集水坑。阀井进人孔为DN800，竖井内侧进人孔处设置爬梯，顶板设0.25 m的预制钢筋混凝土板。

2.8.1.2 泄水阀井设计

在管道沿线排水条件较好的沟道附近或管线低洼处布置泄水阀井。泄水阀井由阀件井（干井）、湿井组成，湿井与阀件井相邻布置，阀件井、湿井均采用混凝土方形结构形式，井筒高于地面，阀件井、湿井共用一个井壁。井底板下部铺设0.10 m厚C15素混凝土垫层。顶板设0.25 m的预制钢筋混凝土板，阀井进人孔为DN800，排空阀井内侧设有钢爬梯。

2.8.1.3 流量计井布置

流量计井布置在管道的进、出口处。流量计井为矩形，井身采用C25现浇钢筋混凝土结构，阀井尺寸和壁厚均随管径和井深而定，井口和井底结构同检修阀井。

2.8.1.4 镇墩布置

镇墩布置在管道平面转弯或纵向转弯、三通、异径管、分支管处，根据管道压力、管材和管径通过稳定计算来确定。

2.8.2 管道加压供水设计

白楼水厂设计供水水压0.50 MPa，本年度实施方案设计范围内各供水站的入站前水压0.23～0.38 MPa，而根据现场调查现状供水站的压力罐设计水压根据各自不同供水条件需达到0.35～0.55 MPa才能满足供水要求，故需要进行二次加压才能满足供水站正常运行要求。

在此次项目实施的主管网末端设计新增二次加压供水设备，计划为21处管道配套加压供水设备。

3 总结

配水管网从管网布置、管材选择、配水管网水压、泵站、附属工程等方面合理设计，保证白楼水厂配水整体质量。