寧河區(qū)廠外供水管線設(shè)計(jì)探討

袁曉宇 劉曉天 劉天順

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

1 概述

由于寧河區(qū)地下水資源日益枯竭的趨勢(shì)，當(dāng)前開采地下水的給水廠已逐漸不能滿足當(dāng)?shù)鼐用袢粘９┧囊?。因此，亟需建設(shè)一座以地表水作為水源的給水廠，來(lái)替代現(xiàn)有地下水給水廠的供水要求。當(dāng)前設(shè)計(jì)將地表水經(jīng)新建給水廠處理后，通過(guò)廠外供水管線分別向橋北和橋南總計(jì)五個(gè)地下水給水廠清水池進(jìn)行凈水的輸送，再通過(guò)各自的清水池將凈水輸送至現(xiàn)有城區(qū)供水管線，實(shí)現(xiàn)新舊水廠凈水處理的轉(zhuǎn)換。由于管線路徑的選取受限于當(dāng)?shù)卣畬?duì)路徑規(guī)劃的各類需求和局部地段大量已建管線的位置干擾，橋南地區(qū)只有一條合適的路線進(jìn)行選取，橋北地區(qū)有三條合適的路線進(jìn)行比選，通過(guò)進(jìn)行多因素的綜合分析，最終得出最為合理的結(jié)論。

2 設(shè)計(jì)路線的比選

方案一：橋北地區(qū)的管線DN1 200輸水管線從地表水廠出廠沿西側(cè)道路轉(zhuǎn)接DN800出廠管線，沿規(guī)劃光新路向西敷設(shè)至薊運(yùn)河河堤，沿薊運(yùn)河河堤向北鋪設(shè)至薊運(yùn)河分支處，穿越薊運(yùn)河后沿津蘆南線河堤堤角向北敷設(shè)，至橋北新區(qū)南側(cè)河道分支處，一分支DN600管線沿河堤堤角鋪設(shè)至第四水廠，另一分支向東引一根DN600管線沿津蘆支路河堤堤角穿越薊運(yùn)河鋪設(shè)至第一水廠。管線總長(zhǎng)度約11.8 km，管線位置詳見圖1。

方案二：工程起點(diǎn)從寧河區(qū)地表水廠引出，管徑DN1 200，在光新路分支為DN800管線，沿西再向北穿越薊運(yùn)河沿河灘敷設(shè)，在地表水廠原水供水管線向水庫(kù)方向拐彎處輸水管線向東逐步轉(zhuǎn)向，再穿越薊運(yùn)河，一分支DN600接至第四水廠，另一分支DN700先向南再向東敷設(shè)至第一水廠。管線總長(zhǎng)度約14.2 km，管線位置詳見圖2。

方案三：工程起點(diǎn)從寧河區(qū)地表水廠引出，管徑DN1 200，在玖龍路分支為橋北DN800管線，沿北穿越拆遷區(qū)和薊運(yùn)河，同時(shí)預(yù)留部分橋南DN1 000管線；橋北DN800管線穿越薊運(yùn)河后一分支DN700沿東接至第一水廠，另一分支DN600沿西接至第四水廠。管線總長(zhǎng)度約12.6 km，管線位置詳見圖3。

三個(gè)方案中，方案二的管線敷設(shè)距離最長(zhǎng)，而且穿越薊運(yùn)河三次，管線敷設(shè)的地點(diǎn)多為沿河灘和交通不便利或無(wú)人行道路穿越之處，現(xiàn)場(chǎng)施工需要臨時(shí)修筑道路，且會(huì)增加過(guò)多沿河灘修筑費(fèi)用，故首先排除。方案一雖然管線敷設(shè)長(zhǎng)度最短，但管線第一次穿越薊運(yùn)河至三岔路口處為沿道路敷設(shè)，容易引起破路施工，影響現(xiàn)狀交通，同時(shí)在辦理施工手續(xù)過(guò)程中該段管線處于當(dāng)?shù)卣鷳B(tài)紅線保護(hù)范圍之內(nèi)，不符合環(huán)保要求。方案三充分利用管線玖龍路分支處民房拆遷的現(xiàn)狀，將管線以最短最經(jīng)濟(jì)的方式穿越該區(qū)域再穿越薊運(yùn)河實(shí)現(xiàn)對(duì)第一水廠和第四水廠的供水，故選擇該方案作為橋北管線布置的最終方案。

3 管線附件的設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)中的管線附件有閥門井、排氣井和排泥井，其具體的布設(shè)要求需要遵照GB 50013—2006室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范的要求[1]，同時(shí)還要根據(jù)管線所敷設(shè)地形的起伏以及穿越河道時(shí)應(yīng)注意的設(shè)計(jì)要求，對(duì)此類管線附件進(jìn)行布設(shè)。原則上閥門井在每個(gè)管線的分支處均需布置，同時(shí)在長(zhǎng)直輸水管線段每2 km～3 km進(jìn)行一處布置，且河道的前后均需布置；排氣井在管線的隆起處并且每1 km進(jìn)行布置[1]；排泥井在管線的低凹處每隔一段距離進(jìn)行布置。布置的位置需要在管線的平直處而不能在管線的折彎處，還要結(jié)合平面選取合適的布置位置，周邊沒有遮擋的建筑物或者與之相碰撞的其他現(xiàn)狀管線。

4 管線交叉設(shè)計(jì)

由于供水管線的設(shè)計(jì)是為解決現(xiàn)狀問(wèn)題而進(jìn)行的增項(xiàng)設(shè)計(jì)，在具體的工程實(shí)施進(jìn)程中，會(huì)遇到諸多與現(xiàn)狀管線碰撞沖突的環(huán)節(jié)，各不同管線豎向布置的間距要求需要在滿足GB 50289—2016城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范的要求的基礎(chǔ)上[2]，調(diào)整供水管線的縱向起伏坡度。對(duì)滿足不了避讓或者間距要求的情況，需要對(duì)現(xiàn)狀的已建管線施加保護(hù)措施或者對(duì)部分已建管線采取臨時(shí)切改的措施以實(shí)現(xiàn)管線之間互相保護(hù)的目的。同時(shí)，在施工的過(guò)程中，要復(fù)核地形圖上管線的位置和深度，做到與管線實(shí)際位置及種類、數(shù)量情況的對(duì)接。

5 水頭損失計(jì)算

該新建地表水廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬(wàn)t/d，通過(guò)取值為1.2的自用水量系數(shù)，以12萬(wàn)t/d作為計(jì)算管線水頭損失的依據(jù)，沿程采用拉管的區(qū)段內(nèi)需要再乘以1.2的安全系數(shù)作為保障，局部水頭損失的單元選擇彎頭、三通、異徑管、蝶閥進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)綜合計(jì)算得出，供水管線分別至五個(gè)地下水廠的水頭損失分別為11.0 m，15.2 m，13.1 m，13.2 m和18.8 m[3]。由此可見，第五水廠為水頭損失最不利的水廠，通過(guò)該處地面標(biāo)高及自由水頭的要求，可以計(jì)算出地表水廠出水泵所需選取的合理的揚(yáng)程。

6 結(jié)語(yǔ)

廠外供水管線的設(shè)計(jì)需要考慮諸多因素的條件并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)手段對(duì)其建設(shè)進(jìn)行實(shí)施。建設(shè)完成后的管線的運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及建設(shè)過(guò)程中發(fā)生的各種應(yīng)急突發(fā)事件均會(huì)加強(qiáng)對(duì)管線設(shè)計(jì)過(guò)程的認(rèn)知以及管線優(yōu)化方案的進(jìn)一步實(shí)踐。設(shè)計(jì)軟件工具合理和靈活的運(yùn)用會(huì)使各種方案的表達(dá)更為簡(jiǎn)易和迅捷[4]，這將會(huì)推動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度、同時(shí)提高項(xiàng)目的質(zhì)量以及增強(qiáng)項(xiàng)目的管理能力，為同類型項(xiàng)目的實(shí)施奠定更為扎實(shí)的基礎(chǔ)。