供水管道的比选方案823

供水管道的比选方案一、管材选择原则目前国内可用于市政埋地供水的管道产品主要有：球墨铸铁管和各种热塑性、热固性树脂高分子等有机材料复合制造的管道。从历史发展角度看，每一种管材都有各自优点和缺点。所以工程选择管材时，必须结合实际工况，并考虑各种管材的材质、使用条件。根据以往工程经验采用符合要求、经济合理、安全可靠的供水管材，应考虑满足以下要求：（1）安全可靠性好，能承受一定的内外荷载，具有良好的封闭性和抗震性与抗沉降性能，漏损率低，耐腐蚀，（2）使用年限长，运行成本低，运输方便，维护管理简单。（3）水力条件好，内壁光滑不易结垢，管路畅通。（4）卫生性能好，无毒环保。（5）综合造价合理，不仅管材本身的造价还应包括运输、施工、安装与后期维护等等。二、管材比选方案以下从工程运营成本、管材性能以及经济造价三方面进行比选：1、水力条件及运营成本分析以下使用两种对应规格：供水用球墨铸铁管与钢丝网骨架塑料复合管（以下简称：钢丝网管）在相同流量下进行水力坡降的比较，借以比较两种管材的运营成本。1.1对应流速的计算一般干线给水系统管内水的经济流速为1.5~3.0m/s,现假定球墨铸铁管流速V铁＝2m/s，在流量相等的情况下，相应规格PSP管对应流速见表：.DN400、DN600球墨铸铁管与dn400、dn450、dn630钢丝网管参数对比表规格种类外径(mm)壁厚(mm)米重(Kg/m)内径di（mm）流速（Vim/s）流量m3/hDN600\dn630球墨铸铁管\DN6006359.9147615.222160钢丝网管\dn63063023515842.22160DN400\dn400\dn450球墨铸铁管\DN4004298.180.3412.82963钢丝网管\dn40040015.5223692.50963钢丝网管\dn45045016264181.96963注：计算公式：VidpdiVpVpdpTVidiTQ*442222111.2根据下列公式计算：10℃时各管材作为供水管的水力坡降i（m/m）vdRe（计算所得的值见下表）gvdi2*12达西-魏斯巴赫公式因Re的值均相当大（4.69×107～9.75×107）可用下列公式计算25.0)Re68(11.0d阿里特苏里公式Re——雷诺数.V——流速m/sd——管内径mγ——流体运动粘度m2/s(10℃的水取值为1.3×10-6m2/s)λ——水力摩阻系数ｇ——重力加速度，取9.8m2/sΔ————绝对当量粗糙度（ｍｍ）（其中：球墨铸铁取0.6ｍｍ、钢丝网管取0.01ｍｍ）..DN400、DN600球墨铸铁管与dn400、dn450、dn630钢丝网管水头损失对比表1.3结果分析综上所述：水力条件方面，在实现同等流量前提下，钢丝网管与球墨铸铁管流速度相差不大；但在水力坡度方面，在同等流量前提下，球墨铸铁管每公里水头损失明显比钢丝网管大（具体为：1、DN600球墨铸铁管每公里水头损失比dn630钢丝网管高出46%；2、DN400球墨铸铁管每公里水头损失比dn400钢丝网管高出11.5%；3、DN400球墨铸铁管每公里水头损失比dn450钢丝网管高出94.3%；），这将直接影响管网建成后的长期运营成本，同时需要说明的是：（1）、dn400钢丝网管完全可替换DN400球墨铸铁管；（2）钢丝网管在运营过程中不结垢、不腐蚀，其绝对当量粗糙度不会增加；而球墨铸铁管在运营过程中易结垢，其绝对当量粗糙度会增加，从而进一步增加运营成本。故从水力条件与运营成本比较考虑，钢丝网管应用于供水管道优于球墨铸铁管。规格种类内径（ｍｍ）流速(m/s)水头损失ｉ(ｍ／1000m)DN600\dn630球墨铸铁管\DN600615.226.69钢丝网管\dn6305842.24.57DN400\dn400\dn450球墨铸铁管\DN400412.8210.65钢丝网管\dn4003692.509.55钢丝网管\dn4504181.965.482、管材物理技术性能比选以下为钢丝网骨架塑料复合管与球墨铸铁管性能比较：对比项钢丝网骨架塑料复合管球墨铸铁管材质聚乙烯/镀铜钢丝/粘接树脂生铁/碳硅合金卫生性能管道基体材料为卫生无毒的高密度聚乙烯树脂，符合饮用水卫生水平。且环保可回收利用，无二次污染。管道本体材料主要为生铁、碳硅合金，易因介质作用与土壤电化学反应等造成管网腐蚀，长期使用易产生“黄水”现象。存在二次污染问题。防腐性能管道基体材料聚乙烯树脂为惰性材料，内外层防腐，具有良好的耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性能，良好的抗环境土壤电化学腐蚀性能以及耐海水腐蚀性能。由于材质决定，管道防腐性能差，以往常规做法为做水泥砂浆内防腐、热沥青二度外防腐处理，但往往达不到预期效果，极易造成腐蚀穿孔并导致泄漏。水力特性管道基体材料高密度聚乙烯树脂为非极性物质，管道内壁光滑，长期使用管内壁不结垢，相对流通能力较强。较同规格球墨铸铁管、钢管可提高20%以上。管道内壁粗糙度大，且长期使用易滋生细菌、附着澡类物质并结垢，相对流通能力较差。管网长期运营成本高。刚柔性能1、管道的柔韧性能好，可抵抗来自地基沉降、外力作用而造成的突发性管道弯曲变形，而不发生破裂、泄漏，非常适合应用于沉降地质。2、由于骨架存在，管材达到较高的环刚度，同时管材兼备塑料管的柔性优点，故作为地埋管线时，对地基处理要求不高，且30度以内转弯可直接拐弯，无需另外增加管件连接，减少了接点数量及泄漏的机率。管材刚性好、但柔韧性不足。为此作为地埋管线，对地基处理要求较高，且由于柔韧性不足，故较小转弯也必须用管件，增加接头数量及施工费用。且易因地质沉降，发生接头错位导致管网泄漏。连接、密封性能管道采用国内外成熟的电热熔焊接技术连接，利用统一标准的参数进行程序控制焊接，人为因素少，连接可靠性高，密封强度可达到管材本身性能。管网接近零泄漏率。管道采用橡胶圈接口承插式连接，可靠性相对差，易因橡胶圈老化错位而发生泄漏，并因此对地基处理、接头锚定等施工要求相当高，安装质量受人为因素影响较大。各地自来水公司统计数据显示，管网泄漏率在20%以上。单体重量由于塑料材质决定，管道单体重量较轻，管段基本定尺为12～16米/根，最大限度减少了接点数（接点数量比球墨铸铁管少1/2以上）。由于材质决定，管道单体重量较重，是塑料管道近3倍。且管段最长定尺为6米/根，因此管道接头数量与施工成本也大大增加。施工及费用基于以上几点比较及性能优势，故管网对施工要求低、施工速度快，工程所投入人力、物力及财力相对较小，总施工费用低于球墨铸铁管20%以上。（1）因需防腐处理，为保证防腐质量，故施工难度加大，且往往达不到预期保护效果；（2）采用橡胶圈接口承插式连接，为保证安装质量，故对地基处理、接头锚定等施工要求难度加大；（3）因自身重量重，管段最长定尺只能为6米/根，故管网施工时需大型吊装设备，且管网接点成倍增加，无形增加施工难度及施工量。由于以上几点原因，导致管网施工速度较慢、施工周期增长，最终导致工程所投入人力、物力及财力大幅增加，总施工费用及总造价提高。正常寿命50年以上20年左右3-1、管材工程造价比较（DN400）以下为钢丝网骨架塑料复合管与球墨铸铁管综合造价比较：管线综合造价：（以dn400\DN4001公里为例）编号规格对比项钢丝网骨架塑料复合管球墨铸铁管(市场成交价)元/1000米备注元/1000米备注1、dn400\DN400管材材料费737000506079管线安装费36850约占材料的5%75911.85约占材料的15%工程施工费58960约占材料的8%101215.8约占材料的20%后期维护费基本无随着使用所限增加，维护费用逐年增加2合计832810683206.653折合每米造价(元/米)832.81683.20注：以上价格比较，未考虑因素有：（1）管网长期运行产生的运营成本差价（球墨铸铁管比钢丝网管高）；（2）球墨铸铁管后期维护成本逐年增加产生的差价；（3）球墨铸铁管长期运行产生的泄漏损耗比钢丝网管；（4）管网使用年限的差距等。3-2、管材工程造价比较(DN600)以下为钢丝网骨架塑料复合管与球墨铸铁管综合造价比较：管线综合造价：（以dn630/DN6001公里为例）编号规格对比项钢丝网骨架塑料复合管球墨铸铁管(市场成交价)元/1000米备注元/1000米备注1、dn630/DN600管材材料费1270000926100管线安装费63500约占材料的5%138915约占材料的15%工程施工费101600约占材料的8%185220约占材料的20%后期维护费基本无随着使用所限增加，维护费用逐年增加2合计143510012502353折合每米造价(元/米)1435.11250.24注：以上价格比较，未考虑因素有：（1）管网长期运行产生的运营成本差价（球墨铸铁管比钢丝网管高）；（2）球墨铸铁管后期维护成本逐年增加产生的差价；（3）球墨铸铁管长期运行产生的泄漏损耗比钢丝网管；（4）管网使用年限的差距等。三、管材比选方案结论：以上从运营成本分析、管材性能比较与管道造价比较三方比选，可得结论：仅从材料与施工角度进行比较，钢丝网管约比球墨铸铁管高14%左右，但若综合其它项目：管网长期运营成本（水头损失小）、使用年限至少差20年以上，后期维护投入的人力、物力、财力成本，以及管网长期使用，接口泄漏造成的损失，则综合考虑长期经济效益，选择钢丝网骨架塑料复合管作为供水管道优于传统球墨铸铁管。附：钢丝网骨架聚乙烯复合管介绍钢丝网骨架聚乙烯复合管是以高强度镀铜钢丝左右缠绕编织形成的网状结构为骨架，以高密度聚乙烯基体材料，利用改性聚乙烯——粘接树脂，在生产线上通过连续、分次挤塑复合而形成的耐压、内外防腐、柔韧性特好、卫生、绿色环保型化学建材。管材的增强骨架与内外层塑料通过化学复合方式包容成为一个整体，内外壁光滑、不结垢、管道连接采用电热熔连接或法兰连接，连接强度与管体本身一致。该复合管不但结合了塑料管与钢管各自的优点，还解决了塑料管耐腐不耐压、钢管耐压不耐腐等缺点。复合技术产品结构图一、钢丝网骨架聚乙烯复合管主要技术特点：1、防腐性能优越：管材基体材料为聚乙烯材质，耐盐碱地质及其它化学物质的的腐蚀；2、卫生、环保：管材基体材料选用食品级材质，卫生无毒，绿色环保；3、水利特性好：管道粗糙度小，内外壁光滑，水得特性好；4、柔韧性好：管道刚柔兼并，柔韧性能良好，故管道抗地基不均匀沉降性能良好，且30度以内转弯可不需要管配件；5、连接性能可靠：管道采用国内外成熟的电热熔连接技术，一次焊接成功不泄漏；二、钢丝网骨架聚乙烯复合管连接方式钢丝网骨架聚乙烯复合管道连接方式，与纯PE管电熔焊接有类似方面，均利用聚乙烯热塑性原理，采用电热熔焊接方式连接，操作简单、方便，焊接过程由程序控制，人为因素少，一次焊接成功，永不泄漏，如下图所示：连接示意图：三、钢丝网骨架聚乙烯复合管制造与施工规范钢丝网骨架聚乙烯复合管制造标准、施工规范执行中华人民共和国行业标准、国家标准，具体如下：项目标准名称标准号性质制造标准钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管CJ/T189－2007行业标准施工规范给水钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管管道工程技术规程CECS181：2005行业标准给水排水管道工程施工及验收规范GB50268－2008国家标准四、钢丝网骨架聚乙烯复合管工程案例1、更换球墨管案例：电镀园区：DN600球墨管因不均匀沉降导致接口错位，承插口密封圈老化、地质腐蚀等原因发生泄漏，采用dn630钢丝网骨架塑料复合管予以更换，如图：2、河道输水工程时间：2006年，管径：dn630PN1.03、市政供水工程时间：2008年，，管径：dn500PN1.0