大中型长距离输水管道工程设计体会_给水管理技术讲座PPT
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改善饮水质量：随着人民生活水平的提高，，除了解决有水可用问题，更要
满 足人民对优质水源的强烈渴求。 目前以南水北调工程为标志的一批大型引调水工程已经开始发挥显著的社会、经
济效益。其他的跨区域、跨流域的大型引调水工程也陆续上马。
（二）输水方式
《室外给水设计规范》要求：原水输送宜选用管道或暗渠（隧洞），输送原水， 水量较大时可采用明渠输水方式，但须有可靠的防止水质污染和水量流失的安全措施 。
生态用水 ---河道生态补水。
（一） 工程任务与规模
工程规模即输水管道的设计供水能力，要考虑用水量标准，变化系数等。原水输水管道 按照水厂设计规模+ 水厂自用水量+ 水厂之前输水管道的漏损水量。清水输水管道常见2种情 况（1）末端有调蓄水池的按照高日供水量设计；（2）末端无调蓄水池的按照高日高时供水 进行设计。
大中型长距离输水管道工程设计体会
交流内容
一 长距离输水管道工程现状 二 工程设计体会 三 工程案例简介
一 长距离输水管道工程现状
（一） 长距离调水目的
解决缺水问题：我国人均水资源拥有水量少，且时空分布极不均匀。总体而言
： 北方水资源贫乏，南方水资源相对丰富。 对象：城市供水、农业灌溉、河流生态补水、大型企业生产用水等
式的影响要小于对谢才公式的影响，即海曾-威廉公式更适合于长距离 输水管道的水力计算。
《室外给水设计规范》给出的参考值：
糙率系数n 与海曾-威廉系数Ch选取
对球磨铸铁管
（三） 管道材料
复合钢管
采用焊接连接 优点：承压能力强，抗腐蚀性能好，机械强度高，糙率低。 缺点：接口的防腐需现场处理，质量控制是关键，施工周期长 ， 造价高。
（四） 管道水力计算
管道总水头损失= 管道沿程水头损失+ 管道局部水头损失。
《室外给水设计规范》GB50013：混凝土管（渠）及采用 水泥砂浆内衬的金属管道—谢才公式
《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》要求：当采用明渠输送原水时 ， 必须有可靠的水质保护和减少水量流失的措施。
明渠输水为无压自流形式，其优点是输水量大、投资较低、施工较简单。但是， 明渠受地形影响较大、水量蒸发渗漏损失较大、沿途污染难以控制、日常运行管理 较 为困难，需大量永久征地，增加项目实施难度。
；输配水管道、配水管网水力平差计算:
海曾-威廉公式；塑料管采用达西公式。
《建筑给水排水设计规范》GB50015：海曾-威廉公式 （所有管材）； 《城镇供水长距离输水管（渠Fra Baidu bibliotek道工程技术规范》CECS193-2005，水力计算按《室外给水设计规
范》GB50013的规定
《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974：水泥砂浆内衬铸铁管—谢才公式 国外：多采用海曾-威廉公式
（三） 管道材料
金属管道：球墨铸铁管、普通钢管、复合钢管。 混凝土管：钢筋混凝土管、预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管(PCCP）
。 塑料管：PVC管、PE管。 复合管：玻璃钢管、钢丝网骨架PE管、孔网钢带塑料复合管。
球墨铸铁管
钢丝网骨架PE管
PCCP
钢管
（三） 管道材料
球墨铸铁管
目前球墨铸铁管已逐步扩展到自来水、水利、污水 、 管廊、煤气、热力等行业。近年水利工程已大量采用 。 口径：DN80~2600 系列：K级管（K7、K8、K9、K10、K11、K12）；
C级管（C25、C30、C40） 优 势：耐腐蚀性强，耐久性好；柔性接口，可借角；
抗不均匀沉降性能好；可埋设也可明敷，可以顶 管 施工和水平定向钻进施工等。
施工快，节约工期，施工费用低。 综合造价适中。
（三） 管道材料
PCCP管
PCCP管道最早出现在法国，并在美国得到了充分应用。我 国在大型调水工程中大量使用PCCP管道，生产厂家较多，大口 径 、低压力输水工程有一定的价格优势。
公式一： 海曾-威廉（Hazen-Williams）公式：
2019-5-14
公式二：谢才（Chezy）公式：
i——单位长度管道的水头损失（水力坡降）
曼宁公式适用于水力粗糙区，适用条件为: 0.1m≦R≦3.0m;0.011≦n≦0.04
恒定流计算——沿程水头损失计算
需要指出的是： 管径和流速对管道摩阻系数都有所影响，但管径对海曾-威廉公
管道 水力计算
二 工程设计体会
（一） 工程任务与规模
供水对象
城市供水 对象： 生活用水、建筑三产用水、浇洒道路绿地、河道景观等。 用水量一般根据城市人口规模和水平年（现状、设计），按定额（综合用水定额）计
算。 工业用水
根据工业企业用水规模或工业增加值核定。 农业用水
农田灌溉、林草、畜牧养殖等。
我国从90年代初引进PCCP ，在辽宁大伙房引水工程、南水北 调中线等输水工程以及电力循环水管道工程得到应用。 优点：解决了预应力混凝土管的渗水问题，大口径有价格优势。 缺点：承压低，对运输及吊装要求高，不能磕碰；安装及运行过 程 中发现有钢丝断裂现象，偶有爆管的事故发生。糙率系数稍大 。
（三） 管道材料
在条件允许的前提下推荐使用管道输水。随着管道制造技术的进步，也为管道 输 水创造了条件。
（三）输水管道工程设计流程
工程任务 和规模
初步选线
测量、勘探
管道附属 设施
过渡过程（水 锤）计算
可 行 性 研
究
投资估算 专题
比选推荐 输水线路
工程 初步设计
初 步 设 计
管道 材料比选
工程 施工图设计
施 工 图 设 计
普通钢管
焊接钢管通过钢板或钢带经过卷曲成型后焊接 制成的，按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。 大口径输水用钢管多选用螺旋焊管。 优点：承压等级高，机械强度好，对地形适应行好。 缺点：防腐性能相对较差，使用寿命短，特别接口 处现场防腐质量难于保证，为延长使用寿命，通常 还需要采用阴极保护(外加电流阴极保护或牺牲阳极 保护) 。
（二） 管线布置
管道布置主要影响因素 地形、地质条件，建设征地、重要穿越（公路、铁路、河渠），施工条件，运行
管 理便利性等。 管道布置方式
直埋：管顶覆土，冻土深度、外部荷载、抗浮、抗冲刷，与其他建筑物的交叉 、 穿越林（农）田时与植物根系的关系。
明敷： 地面明敷、管桥、 隧洞内明敷管道 穿越：沉管、顶管、水平定向钻
满 足人民对优质水源的强烈渴求。 目前以南水北调工程为标志的一批大型引调水工程已经开始发挥显著的社会、经
济效益。其他的跨区域、跨流域的大型引调水工程也陆续上马。
（二）输水方式
《室外给水设计规范》要求：原水输送宜选用管道或暗渠（隧洞），输送原水， 水量较大时可采用明渠输水方式，但须有可靠的防止水质污染和水量流失的安全措施 。
生态用水 ---河道生态补水。
（一） 工程任务与规模
工程规模即输水管道的设计供水能力，要考虑用水量标准，变化系数等。原水输水管道 按照水厂设计规模+ 水厂自用水量+ 水厂之前输水管道的漏损水量。清水输水管道常见2种情 况（1）末端有调蓄水池的按照高日供水量设计；（2）末端无调蓄水池的按照高日高时供水 进行设计。
大中型长距离输水管道工程设计体会
交流内容
一 长距离输水管道工程现状 二 工程设计体会 三 工程案例简介
一 长距离输水管道工程现状
（一） 长距离调水目的
解决缺水问题：我国人均水资源拥有水量少，且时空分布极不均匀。总体而言
： 北方水资源贫乏，南方水资源相对丰富。 对象：城市供水、农业灌溉、河流生态补水、大型企业生产用水等
式的影响要小于对谢才公式的影响，即海曾-威廉公式更适合于长距离 输水管道的水力计算。
《室外给水设计规范》给出的参考值：
糙率系数n 与海曾-威廉系数Ch选取
对球磨铸铁管
（三） 管道材料
复合钢管
采用焊接连接 优点：承压能力强，抗腐蚀性能好，机械强度高，糙率低。 缺点：接口的防腐需现场处理，质量控制是关键，施工周期长 ， 造价高。
（四） 管道水力计算
管道总水头损失= 管道沿程水头损失+ 管道局部水头损失。
《室外给水设计规范》GB50013：混凝土管（渠）及采用 水泥砂浆内衬的金属管道—谢才公式
《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》要求：当采用明渠输送原水时 ， 必须有可靠的水质保护和减少水量流失的措施。
明渠输水为无压自流形式，其优点是输水量大、投资较低、施工较简单。但是， 明渠受地形影响较大、水量蒸发渗漏损失较大、沿途污染难以控制、日常运行管理 较 为困难，需大量永久征地，增加项目实施难度。
；输配水管道、配水管网水力平差计算:
海曾-威廉公式；塑料管采用达西公式。
《建筑给水排水设计规范》GB50015：海曾-威廉公式 （所有管材）； 《城镇供水长距离输水管（渠Fra Baidu bibliotek道工程技术规范》CECS193-2005，水力计算按《室外给水设计规
范》GB50013的规定
《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974：水泥砂浆内衬铸铁管—谢才公式 国外：多采用海曾-威廉公式
（三） 管道材料
金属管道：球墨铸铁管、普通钢管、复合钢管。 混凝土管：钢筋混凝土管、预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管(PCCP）
。 塑料管：PVC管、PE管。 复合管：玻璃钢管、钢丝网骨架PE管、孔网钢带塑料复合管。
球墨铸铁管
钢丝网骨架PE管
PCCP
钢管
（三） 管道材料
球墨铸铁管
目前球墨铸铁管已逐步扩展到自来水、水利、污水 、 管廊、煤气、热力等行业。近年水利工程已大量采用 。 口径：DN80~2600 系列：K级管（K7、K8、K9、K10、K11、K12）；
C级管（C25、C30、C40） 优 势：耐腐蚀性强，耐久性好；柔性接口，可借角；
抗不均匀沉降性能好；可埋设也可明敷，可以顶 管 施工和水平定向钻进施工等。
施工快，节约工期，施工费用低。 综合造价适中。
（三） 管道材料
PCCP管
PCCP管道最早出现在法国，并在美国得到了充分应用。我 国在大型调水工程中大量使用PCCP管道，生产厂家较多，大口 径 、低压力输水工程有一定的价格优势。
公式一： 海曾-威廉（Hazen-Williams）公式：
2019-5-14
公式二：谢才（Chezy）公式：
i——单位长度管道的水头损失（水力坡降）
曼宁公式适用于水力粗糙区，适用条件为: 0.1m≦R≦3.0m;0.011≦n≦0.04
恒定流计算——沿程水头损失计算
需要指出的是： 管径和流速对管道摩阻系数都有所影响，但管径对海曾-威廉公
管道 水力计算
二 工程设计体会
（一） 工程任务与规模
供水对象
城市供水 对象： 生活用水、建筑三产用水、浇洒道路绿地、河道景观等。 用水量一般根据城市人口规模和水平年（现状、设计），按定额（综合用水定额）计
算。 工业用水
根据工业企业用水规模或工业增加值核定。 农业用水
农田灌溉、林草、畜牧养殖等。
我国从90年代初引进PCCP ，在辽宁大伙房引水工程、南水北 调中线等输水工程以及电力循环水管道工程得到应用。 优点：解决了预应力混凝土管的渗水问题，大口径有价格优势。 缺点：承压低，对运输及吊装要求高，不能磕碰；安装及运行过 程 中发现有钢丝断裂现象，偶有爆管的事故发生。糙率系数稍大 。
（三） 管道材料
在条件允许的前提下推荐使用管道输水。随着管道制造技术的进步，也为管道 输 水创造了条件。
（三）输水管道工程设计流程
工程任务 和规模
初步选线
测量、勘探
管道附属 设施
过渡过程（水 锤）计算
可 行 性 研
究
投资估算 专题
比选推荐 输水线路
工程 初步设计
初 步 设 计
管道 材料比选
工程 施工图设计
施 工 图 设 计
普通钢管
焊接钢管通过钢板或钢带经过卷曲成型后焊接 制成的，按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。 大口径输水用钢管多选用螺旋焊管。 优点：承压等级高，机械强度好，对地形适应行好。 缺点：防腐性能相对较差，使用寿命短，特别接口 处现场防腐质量难于保证，为延长使用寿命，通常 还需要采用阴极保护(外加电流阴极保护或牺牲阳极 保护) 。
（二） 管线布置
管道布置主要影响因素 地形、地质条件，建设征地、重要穿越（公路、铁路、河渠），施工条件，运行
管 理便利性等。 管道布置方式
直埋：管顶覆土，冻土深度、外部荷载、抗浮、抗冲刷，与其他建筑物的交叉 、 穿越林（农）田时与植物根系的关系。
明敷： 地面明敷、管桥、 隧洞内明敷管道 穿越：沉管、顶管、水平定向钻