输配水工程的运行、维护与管理

14.1.2.4
泄水阀
泄水阀须安装在管线的最低处，它和排水管连接，以排除水 管中的沉淀物以及检修时放空水管内的存水。泄水阀和排水管的 直径，由所需放空时间决定。为加速排水，可根据需要同时安装 进气管或进气阀。
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第14章
14.1.2.5
消火栓
消火栓是发生火警时的取水龙头，分地上式和地下式两种。 一般，后者适用于气温较低的地区。每个消火栓的流量为10～ 15L/s。地上式消火栓一般布置在道路旁消防车可以驶近的地方， 在道路两侧或单侧安装。地下式消火栓安装在阀门井内。安装间 距通常为100～120m。
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第14章
14.1.1.4
玻璃钢管
玻璃钢管是一种新型的非金属材料，指玻璃纤维增强树脂塑 料管（GRP），是以玻璃纤维和环氧树脂为基本原料预制而成， 具有强度高、耐腐蚀、内壁光滑、不结垢、水头损失小、质量轻、 加工和接口方便，在管径相同的条件下，其质量是钢管的40%、 预应力钢筋混凝土管的20%，其综合造价介于钢管和球墨铸铁管 之间。可考虑在强腐蚀性土壤处采用。
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第14章
水管可分金属管（铸铁管和钢管）和非金属管 （钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等）。水管材料 的选择，取决于承受的水压、外部荷载、埋管地质及 施工条件、市场供应情况等。现将各种管材的性能分 述如下
14.1.1.1
铸铁管
根据铸铁管制造过程中采用的材料和工艺的不同，可分为灰口 铸铁管和球墨铸铁管，后者的质量和价格比前者高得多，但产品 规格基本相同。铸铁管经久耐用，有较强的耐腐蚀性。 连续铸造的铸铁管称灰口铸铁管，以往使用最广，但由于连续 铸造工艺的缺陷，质地较脆，抗冲击和抗震能力较差，接口易漏 水、易产生水管断裂和爆管事故，给生产带来很大的损失。目前， 灰口铸铁管已逐渐被球墨铸铁管取代。
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第14章
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辽宁工程技术大学 建工学院市政系
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第14章
第14章 输配水工程的运行、维护与 管理
14.1 水管、管网附件和附属构筑物
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第14章
14.1.1
水管材料和管件
输配水工程是给水系统中投资最大并且是极为重要的组成 部分。 按照水管工作条件，水管基本性能应满足以下要求： 1）有足够的强度，可以承受各种内部水压和外部荷载。 2）水密性好，它是保证管网有效而经济地工作的重要条件。 3）水管内壁面应光滑、不结垢以减小水头损失。 4）水管材料应耐腐蚀，有较高的防止水和土壤的侵蚀能力。 5) 价格较低，使用寿命较长。 此外，水管接头应施工简便，工作可靠。 总之，水管应使管网运行安全、可靠、水质稳定、节省 输水能量。
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第14章
在土壤耐压力较高和地下水位较低处，水管可直接埋在管沟 中未扰动的天然地基上。一般情况下，铸铁管、钢管、承插式钢 筋混凝土管可以不设基础。在岩石或半岩石地基处，管底应垫砂 铺平夯实，砂垫层的厚度，对于金属管和塑料管至少为100mm， 对于非金属管道应不小于150～200mm。在土壤松软的地基处，管 底应有强度不小于C8的混凝土基础。如遇流砂或通过沼泽地带， 承载能力达不到设计要求时，需进行基础处理。根据一些地区的 施工经验，可采用各种桩基础。
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球墨铸铁管管壁较薄，质量较轻，节省管材。球墨 铸铁管既具有灰口铸铁管的许多优点，而且力学性能又 有很大提高，其耐压力是灰口铸铁管的多倍，抗腐蚀性 能远高于钢管价格高于灰口铸铁管但低于钢管，因此是 理想的管材。很少发生爆管、渗水和漏水现象。球墨铸 铁管一般适用于大、中、小口径管道，我国目前生产的 最大直径为1400mm，使用的最大直径为2600mm，国外最 大直径已达2900mm。 球墨铸铁管已被国内建设主管部门和供水企业选定 为今后首选的管道材料。 铸铁管接口有两种形式：承插式和法兰式。水管接 头应紧密不漏水，特别是沿管线的土质不均匀而有可能 发生沉陷时，埋在地下的水管接头必须稍带柔性。
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14.1.3.3
管线穿越障碍物
给水管道在穿越各种障碍物如过铁路、公路、河道和深谷时， 必须采取一定的措施。管线穿越铁路或公路时，其穿越地点、方 式和施工方法，应满足有关技术规范要求。根据其重要性，可采 取如下措施：穿越临时铁路或一般公路，或非主要路线且水管埋 设较深时，可不设套管，但应尽量将铸铁管接口放在轨道中间， 并用青铅接口，钢管则应有防腐措施；穿越较重要的铁路或交通 频繁的公路时，水管须放在钢筋混凝土套管内，套管直径根据施 工方法而定，大开挖施工时应比给水管直径大300 m m，顶管法 施工时应比给水管的直径大600 m m。穿越铁路或公路时，水管 管顶应在铁路路轨底或公路路面以下1.2m左右。管道穿越铁路时， 两端应设检查井，井内设阀门或排水管等。
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第14章
蝶阀的功能和一般阀门相同，但结构简单，阀的长度较小， 开启方便，重量轻，旋转90°就可全开或全关。由于密封结构和 材料的限制，只在中、低压管线上应用。连接方式有对夹和法兰 连接两种方式。
闸阀和蝶阀均有手动和电动之分。
14.1.2.2
止回阀
止回阀也叫单向阀或逆止阀，主要功能是限制水流朝一个方 向流动。阀门的闸板可绕轴转动，水流方向相反时，阀门因自重 和水压作用而自动关闭。止回阀一般安装在水压大于196kPa的水 泵出水管上，防止突然停电或其他事故时水流倒流而损坏水泵设 备。微阻缓闭止回阀和液压式缓冲止回阀还有防止水锤的作用。
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第14章
承插式接口适用于埋地管线，法兰接口的优 点是接头严密，便于拆装，检修方便，常用来连 接泵站或水塔的进、出水管。为使接口不漏水， 在两法兰盘之间嵌以3～5mm的橡胶垫片。
在管线转弯、分叉、管径变化以及连接其他 附属设备处，须采用各种水管配件。
14.1.1.2
钢管
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管线穿越河川山谷时，可利用现有桥梁架设水管，或敷设倒 虹管，或建造水管桥。给水管架设在现有桥梁下穿越河流最为经 济，施工和检修比较方便，通常水管架在桥梁的人行道下。
倒虹管从河底穿越，其优点是隐蔽，不影响航运，但施工和 检修不便。倒虹管一般用钢管，并须加强防腐措施。当管径小、 距离短时可用铸铁管，但应采用柔性接口。倒虹管设置一条或两 条，在两岸应设阀门井。阀门井顶部标高应保证洪水时不致淹没。 井内有阀门和排水管。倒虹管顶在河床下的深度，一般不小于 0.5 m，但在航道线范内不应小于1 m。倒虹管应选择在地质条件 较好、河床及河岸不受或少受冲刷处。
14.1.3 管网附属构筑物
14.1.3.1 阀门井
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为便于操作和维护，输配水管道上的各种附件，一般应设在 专用地下井内，如阀门井、消火栓井、排气阀井、放水井等。为 了降低造价，配件和附件应布置紧凑。井的平面尺寸，取决于水 管直径以及附件的种类和数量。但应满足阀门操作和安装拆卸各 种附件所需的最小尺寸。井的深度由水管埋设深度确定。阀门井 一般用砖砌，也可用石砌或钢筋混凝土建造。地下井的形式根据 所安装的附件类型、大小和路面材料而定。
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14.1.2.3
排气阀
排气阀安装在管线的隆起部分，使管线投产时或检修后通水 时，管内空气可经此阀排出。平时用以排除从水中释出的气体， 以免空气积在管中，以致减小过水断面积和增加管线的水头损失。 长距离输水管一般随地形起伏敷设，在高处设排气阀。一般采用 的单口排气阀垂直安装在管线上。排气阀放在单独的阀门井内， 也可和管网其他配件合用一个阀门井。
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14.1.2
管网附件
给水管网除了管道以外还应设置各种附件，以保证管网的正常 工作。 管网的附件主要有调节流量用的阀门，提供消防用水的消火栓， 其他还有控制水流方向的止回阀、安装在管线高处的排气阀、安装 在管线低处的泄水阀和安全阀等。
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14.1.2.1
阀门
阀门是控制水流、调节管道内的流量和水压以及管网检修的 重要设备。阀门通常放在管网节点及分支管处、穿越障碍物和过 长的管线上。阀门的布置要数量少而调度灵活。主要管线和次要 管线交接处的阀门常设在次要管线上。承接消火栓的水管上要安 装阀门。阀门的口径一般和水管的直径相同，但当管径较大阀门 价格较贵时，可安装口径为0.8倍水管直径的阀门以降低造价。
14.1.1.5
塑料管
塑料管近年来发展很快，种类很多，给水工程常用的塑料管 有多种，如聚丙烯腈－丁二烯－苯乙烯塑料管（ABS）、高密度 聚乙烯塑料管（PE）、聚丙烯塑料管（PP）和硬聚氯乙烯塑料管 （UPVC）等
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第14章
塑料管具有强度高、表面光滑、不易结垢、水头损失小、 耐腐蚀性能优良、重量轻、加工和接口方便等优点。但是管材的 强度较低，线膨胀系数较大，用作长距离管道时，需考虑温度补 偿措施，例如伸缩节和活络接口。 塑料管常用管径为15～50mm，小区多为DN100～DN200,管径 一般不大于DN400。配件有塑料三通、四通、90°弯管和阀门等。 接口方式有焊接、胶合剂粘接、熔接或丝扣连接等。 上述各种材料的给水管多数埋设在道路下。水管管顶以上 的覆土厚度，在不冰冻地区由外部荷载、水管强度以及与其他管 线交叉情况等快定，金属管道的管顶覆土厚度通常不小于0.7m。 非金属管的管顶覆土厚度应大于1～1.2m，覆土必须夯实，以免 受到动荷载的作用而影响水管强度。冰冻地区的覆土厚度还应考 虑土壤的冰冻线深度。
给水用的阀门包括闸阀和蝶阀等。闸阀也叫闸板门，是给水 管上最常见的阀门。闸阀的闸板有楔式和平行式两种。根据阀门 使用时阀杆是否上下移动，可分为明杆和暗杆两种。明杆是阀门 启闭时，阀杆可随之升降，因此易于掌握阀门启闭程度，适宜于 安装在泵站内。暗杆适用于安装和操作地位受到限制之处，否则 当阀门开启时因阀杆上升妨碍工作。一般选用法兰连接方式。
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14.1.4 调节构筑物
调节构筑物用来调节管网内的流量，有水塔和水池 等。建于高地的水池其作用和水塔相同，既能调节流量， 又可保证管网所需的水压。当城市或工业区靠山或有高 地时，可根据地形建造高地水池。如城市附近缺乏高地， 或因高地离给水区太远，以致建造高地水池不经济时， 可建造水塔。中小城镇和工矿企业等建造水塔以保证水 压的情况并不少见。
14.1.3.2
支墩
承插式接口的管线，在转弯处、三通处、水管尽端的盖板上 以及缩管处，都会产生拉力，接口可能因此松动脱节而使管道漏 水，因此在这些部位须设置支墩以承受拉力和防止事故。但当管 径小于300mm或转弯角度小于10°，且所承受的水压力不超过 980kPa时，因接口本身足以承受拉力，故可不设支墩。
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第14章
14.1.1.3
钢筋混凝土管
在给水工程建设中，有条件时宜以非金属管代替金 属管，对于加快工程建设和节约金属材料都有现实意义。 钢筋混凝土管分为：自应力钢筋混凝土管和预应力钢筋 混凝土管（分为普通型和加钢套筒型）。 预应力和自应力钢筋混凝土管具有良好的抗渗性和 耐久性，防腐能力强，不需要任何防腐处理。管壁光滑， 水力条件好，耐腐蚀性能优于钢管，不易腐蚀或结垢， 爆管率低，但因水管重量大而质地较脆，不便于运输和 安装。铺管时，沟底必须开挖平整，以免水管局部架空 而受损，覆土必须夯实。目前还没有标准配件，须用特 制配件连接，接口采用橡胶圈，施工安装方便。
第14章
钢管可分为焊接钢管和无缝钢管两种。前者适用于大、中 口径管道；后者适用于中、小口径管道。钢管的特点是能耐高压、 耐振动、重量较轻、单管的长度大和接口方便，但耐腐蚀性差， 管壁内外都需有防腐措施，并且造价较高。在给水管网中，通常 只在管径大和水压高处，以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、 河谷和地震地区时使用。 钢管用焊接或法兰接口。所用配件如三通、四通、弯管和渐 缩管等，由钢板卷焊而成，也可直接用标准铸铁配件连接。
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