【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl89182002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。 污水處理廠出水水質(zhì)表 單位：mg/L 項(xiàng)目CODBOD5SS氨氮總氮總磷pH糞大腸菌群數(shù)（個(gè)/ L）指標(biāo)5010105（8）15691000北票市位于遼寧西部地區(qū)，是個(gè)貧水區(qū)且已處于超量開(kāi)采狀態(tài)。同時(shí)隨著國(guó)家及遼寧省對(duì)地下水資源的保護(hù)，近期將逐漸封閉地下水水源，因此地下水不宜作為本工程的水源。北票市區(qū)附近主要有三條河流，即：大凌河、涼水河、牤牛河。涼水河離北票較近，但其貯量低、水質(zhì)較差。牤牛河下游淤砂嚴(yán)重；上游距北票又較遠(yuǎn)，地表徑流較小，95%。雖然根據(jù)分水量，白石水庫(kù)可向北票市年供水量2880萬(wàn)m3，但隨著北票市引白入北一期工程的建設(shè)和投入運(yùn)行，這一部分水資源已經(jīng)完全納入北票市市政自來(lái)水供水范疇，主要負(fù)責(zé)北票市主城區(qū)的居民生活及企事業(yè)單位的用水，沒(méi)有余量滿足本工程的供水需求。因此，現(xiàn)階段地表水也不宜作為本工程的水源。北票市污水處理中心處理后達(dá)標(biāo)排放水量為5萬(wàn)m3/d，出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl89182002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，在水量及水質(zhì)方面均可以滿足本工程的需要，因此選擇北票市污水處理中心的達(dá)標(biāo)排放水作為本工程的水源。輸水管道定線時(shí)，必須考慮供水安全，施工安全，節(jié)約勞動(dòng)力，選線時(shí)應(yīng)符合城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃要求，應(yīng)選最短的線路，盡量沿現(xiàn)有道路定線，以便施工和檢修，盡可能少占用農(nóng)田，減少與鐵路、公路和河流的交叉；管線應(yīng)避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水淹沒(méi)與沖刷地區(qū)，以降低造價(jià)和便于管理。從投資、施工、管理等方面對(duì)各種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能最后確定管道的走向、位置。輸水管道經(jīng)位于北票市污水處理中心的加壓首戰(zhàn)引出，途經(jīng)黃花營(yíng)子、宋家杖子、姜家窩鋪、五間房、莊頭營(yíng)子、土城子、海峰莊頭營(yíng)子、八里營(yíng)子、東官營(yíng)子、黃古屯、馬架子、生金皋、婁家店鄉(xiāng)、燒鍋營(yíng)子、馬達(dá)營(yíng)子大石匠溝等村鎮(zhèn)至匯豐集團(tuán)興旺礦業(yè)有限公司受水池。輸水管線是本工程的重要組成部分之一，因其輸水距離較長(zhǎng)、所占工程投資的比例較高，故需對(duì)管材的選擇進(jìn)行比較論證。由于本輸水工程具有單管線、大流量、長(zhǎng)距離、輸水安全性要求高的特點(diǎn)，因此本工程輸水管材的選用原則是：在滿足輸水安全性的前提下，本著節(jié)省資金、方便供貨、易于施工的原則，結(jié)合國(guó)內(nèi)已建成的類似輸水工程管材的使用情況，選擇適合本地區(qū)地形、地質(zhì)和氣候特點(diǎn)的管材。我國(guó)建設(shè)長(zhǎng)距離輸水管道工程較多，對(duì)于長(zhǎng)距離輸水工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)有相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)管材生產(chǎn)和實(shí)際使用情況，可用于輸配水管道的主要管材有：鋼筋混凝土管、鋼管、球墨鑄鐵管、高密度聚乙烯管等?；铱阼T鐵管是過(guò)去使用最多的給水管道，但因其脆性大且接口為剛性膨脹水泥砂漿或鉛接口，事故率高，易生銹腐蝕，影響輸水能力。隨著球墨鑄鐵管等性能好的管材批量生產(chǎn)，價(jià)格逐漸趨于可接受，灰口鑄鐵管已經(jīng)逐漸不被采用。下面就上述常用管材的性能進(jìn)行比較：１、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管這種管材以前使用較多，目前的使用率呈下降趨勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格較低，不易結(jié)垢，對(duì)水質(zhì)無(wú)影響，主要用于長(zhǎng)距離輸水工程；缺點(diǎn)：自重大，如運(yùn)輸距離長(zhǎng)，將增加運(yùn)輸費(fèi)用及管材的損失率。而且由于配套管件不全，不可承受高壓，接口尺寸不精確，造成一定的滲漏。鋼管鋼管具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，可承受較高的內(nèi)外壓力，鋼管件可靈活制作，連接方便，同時(shí)具有不漏水、不爆管的優(yōu)點(diǎn)。接口為現(xiàn)場(chǎng)焊接和法蘭盤(pán)連接等，施工較簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是不耐腐蝕，易結(jié)垢，對(duì)水質(zhì)有影響。當(dāng)作供水管道時(shí)，必須作好內(nèi)外防腐。采用鋼管突出問(wèn)題之一是管道腐蝕及其防護(hù)。一般在進(jìn)行內(nèi)外防腐處理同時(shí)，還應(yīng)采取要的電化學(xué)防腐措施，才能更安全可靠。因此增加造價(jià)。此外鋼管本身價(jià)格較高，除非在特殊的情況下，建議盡可能減少鋼管的使用。３、球墨鑄鐵管現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)逐步采用可延性鑄鐵管（球墨鑄鐵管）替代灰口鑄管。球墨鑄鐵管的生產(chǎn)工藝是將以鎂或稀土鎂土合金球化劑加入到鑄造的鐵水中，使之石墨化，這樣集中應(yīng)力降低，使管材具有更高的強(qiáng)度及延展性。該種管材具有抗接強(qiáng)度大、抗彎強(qiáng)度大、延伸率大、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，即兼有鋼管的強(qiáng)度大與韌性及普遍鑄鐵管的特點(diǎn)，并且管材內(nèi)壁附有水泥砂漿襯里；該管材將克服剛性接口所引起的管道爆漏，并減少管道附近城市建設(shè)工程對(duì)管道的損壞及避免管道本身對(duì)水的污染，改善供水水質(zhì)，并可減少水流阻力系數(shù)，提高管道的輸水能力，因而是一種很有前景的管材。在國(guó)內(nèi)其價(jià)格與灰口鑄鐵管基本相當(dāng)，但比同規(guī)格的鋼管要低。現(xiàn)已經(jīng)普遍應(yīng)用于城市供水管網(wǎng)中。接口一般為橡膠柔性承插接口，施工簡(jiǎn)單。PE管道PE管道連接可靠，與其它管道采用法蘭連接，方便快捷；低溫抗沖性好，可在6060oC溫度范圍內(nèi)安全使用；抗應(yīng)力開(kāi)裂性；耐化學(xué)腐蝕性好，不會(huì)發(fā)生腐爛、生銹或電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象；耐老化，使用壽命長(zhǎng)，使用壽命50年；而磨性好；可撓性好，工程上可通過(guò)改變管道走向的方式繞過(guò)障礙物，在許多場(chǎng)合，管道的柔性能夠減少管件用量并降低安裝費(fèi)用；水流阻力小，PE管道具有光滑的內(nèi)表面，；搬運(yùn)方便，PE管比混凝土管道、鋼管更輕，它容易搬運(yùn)和安裝，更低的人力和設(shè)備需求，意味著工程的安裝費(fèi)用的大大降低；多種全新的施工方式，除了可以使用傳統(tǒng)的開(kāi)挖方式進(jìn)行施工外，還可以采用多種全新的非開(kāi)挖技術(shù)如頂管、定向鉆孔、襯管、裂管等方式進(jìn)行施工，這對(duì)于一些不允許的場(chǎng)所是唯一的選擇，因此PE管應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。但最大的缺點(diǎn)就是管材價(jià)格尤其是大口徑管材價(jià)格極高。根據(jù)本工程的特點(diǎn)。在選擇輸水管材時(shí)，應(yīng)首先保證供水安全性，優(yōu)先考慮大口徑，耐高壓的管材。因此，本工程不考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，僅對(duì)鋼管、球墨鑄鐵管、PE管等三種管材進(jìn)行綜合比較。 　 管材的主要特性比較表 名稱最大管徑(mm)工作壓力(kg/cm2)接口使用年限生產(chǎn)與應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鋼管設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)確定焊接或法蘭50 可工廠制作、也可現(xiàn)場(chǎng)制作。 應(yīng)用普遍。 管材強(qiáng)度，工作壓力均高，運(yùn)行安全可靠；嚴(yán)密性好；修補(bǔ)性好。 運(yùn)輸、保存均較方便。 敷設(shè)方便，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠承受軸向荷載，可埋設(shè)穿越各種障礙。管件種類齊全，連接簡(jiǎn)單可靠?？刹煌Ｋ秆a(bǔ)漏縫。 重量輕，經(jīng)內(nèi)外防腐后，壽命長(zhǎng)。 需要進(jìn)行防腐處理。 造價(jià)較高。 用鋼量大。 不適宜外荷載高的場(chǎng)地。球墨鑄鐵管≤2600～10承插及法蘭50 新型管材； 生產(chǎn)廠家較多。 大口徑的應(yīng)用實(shí)例多 使用年代長(zhǎng)。 防腐能力較鋼管強(qiáng)，出廠時(shí)已做防腐處理。 有標(biāo)準(zhǔn)配件，適用于配件及支管較多的管段。 可承受較高壓力。 會(huì)產(chǎn)生腐蝕餾。 重量較大。PE管道60016熱熔連接 小口徑應(yīng)用較為廣泛。 重量輕，耐腐蝕，施工方便，維修費(fèi)用低。 水流條件好，節(jié)省電能。 大口徑價(jià)格過(guò)高。 管材技術(shù)性能比較表比較項(xiàng)目鋼管球墨鑄鐵管PE管結(jié)果抗腐蝕能力較強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)鋼管最差抗高壓條件最好好較好鋼管最好抗水錘能力最強(qiáng)強(qiáng)弱鋼管好粗糙度n=n=n=PE管好使用壽命長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)PE管好適應(yīng)地形變化能力較強(qiáng)強(qiáng)好鋼管最差施工安裝內(nèi)外防腐復(fù)雜安裝方便冬季施工難度大球墨鑄鐵管優(yōu)對(duì)基礎(chǔ)要求較低低較低球墨鑄鐵管優(yōu)從比較結(jié)果看，PE管道在技術(shù)性能有一定的優(yōu)勢(shì)，但由于大口徑PE管道造價(jià)過(guò)高，考慮經(jīng)濟(jì)分析，不宜作為本工程輸水管道的材質(zhì)選擇。鋼管與球墨鑄鐵管在承受工作壓力、耐腐蝕、抗震、及保證運(yùn)行安全等主要指標(biāo)方面均可滿足長(zhǎng)距離供水工程項(xiàng)目對(duì)輸水管材要求，并且這兩種管材的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行都已有成熟經(jīng)驗(yàn)，完全能夠保證安全供水?？紤]到本工程輸水管線采用單管輸水，輸水距離較長(zhǎng)，沿途所經(jīng)地區(qū)地形變化較大，地質(zhì)條件較復(fù)雜，保證供水可靠性是至關(guān)重要的。因此本工程的首要設(shè)計(jì)原則是在造價(jià)合理的前提下，提高供水安全可靠性，保障城市供水。在輸水系統(tǒng)中采取的較為有效的措施之一就是要選用堅(jiān)固、適應(yīng)性強(qiáng)的管道材料。為了保證供水安全可靠性，在管材上優(yōu)先選用耐腐蝕、使用年限長(zhǎng)、管道延伸性好、承受壓力高、柔性好、對(duì)地基適應(yīng)性較強(qiáng)、同時(shí)方便輸水管線施工的球墨鑄鐵管，在特殊管段、途經(jīng)地形較復(fù)雜以及穿越障礙處采用鋼管。綜上所述，本工程輸水管道管材采用球墨鑄鐵管，局部穿越采用鋼管。輸水方式包括重力輸水、加壓輸水、重力和加壓組合輸水等。依據(jù)前面給水系統(tǒng)方案的論證結(jié)果、結(jié)合輸水管道沿線的地形特征，水源水經(jīng)加壓首站及中途加壓泵站送至末端受水池。在長(zhǎng)距離壓力輸水工程中，在滿足用水點(diǎn)所需水量和水壓的前提下，輸水管管徑的大小與提升水泵的揚(yáng)程存在著多項(xiàng)組合。如何確定輸水管徑，直接影響到工程的投資和年運(yùn)行費(fèi)用的支出。如管徑過(guò)小，管道敷設(shè)費(fèi)用可降低，然而由于輸水阻力增加，動(dòng)力坡度變陡，水泵揚(yáng)程增大，水泵設(shè)備費(fèi)提高，動(dòng)力費(fèi)要長(zhǎng)期增加；相反如管徑過(guò)大，有關(guān)水泵費(fèi)用下降，但管道敷設(shè)費(fèi)用增加。這兩種情況都是不經(jīng)濟(jì)的，本工程輸水管道經(jīng)濟(jì)管徑，擬通過(guò)靜態(tài)經(jīng)濟(jì)比較法和年成本比較法來(lái)確定?！?靜態(tài)經(jīng)濟(jì)比較法：采用工程綜合造價(jià)加十年電費(fèi)為計(jì)算值?！?年成本比較法：即為計(jì)算期內(nèi)需回收的基建投資（折算成等額系列資金）和年生產(chǎn)運(yùn)行成本之和，低者優(yōu)選。等額系列資金回收值采用下式計(jì)算： i(1+i)nA=P (1+i)n－1式中：A：等額資金值； P：基建投資；n：計(jì)算期20年 　 i：投資收益率8%i(1+i)n =：資金回收因數(shù) (1+i)n－1動(dòng)力費(fèi)（電費(fèi)）計(jì)算以各級(jí)水泵電動(dòng)機(jī)的用電負(fù)荷為計(jì)算基礎(chǔ)，廠內(nèi)其它用電設(shè)備按增加5%考慮: QHdk1E= ηk2H——工作全揚(yáng)程，包括各級(jí)提升泵房η——水泵和電動(dòng)機(jī)的效率，一般采用70%～80%k1——考慮泵站自用水的水量增加系數(shù)k2——日變化系數(shù)d——電費(fèi)單價(jià)（元/KWh）本次工程供電來(lái)源于北票市區(qū)內(nèi)，h計(jì)算。為了全面合理地確定經(jīng)濟(jì)管徑，設(shè)計(jì)應(yīng)在確定用水點(diǎn)水量和水壓以及加壓泵站的位置后，并以中途加壓泵站作為分界點(diǎn)，分段進(jìn)行比較。計(jì)算工程綜合造價(jià)時(shí)，充分考慮了不同壓力等級(jí)的不同管徑和相同管徑管材的價(jià)格差異。方案比較計(jì)入的綜合造價(jià)，只包含工程量不同部分的造價(jià)，而如泵房和附屬構(gòu)筑物以及過(guò)公路、鐵路等障礙段采用鋼管等工程量及造價(jià)相同部分，不計(jì)入總造價(jià)中。按初勘成果，初步確定采用六級(jí)加壓提升方式進(jìn)行輸水，暫定加壓泵站位置分別為：加壓首站位于北票市污水處理中心院內(nèi)；二級(jí)加壓泵站位于駱駝營(yíng)子；三級(jí)加壓泵站設(shè)在土城子；四級(jí)加壓泵站位于東官；五級(jí)加壓泵站位于黃古屯；六級(jí)加壓泵站位于生金皋。輸水管道由加壓首站引出依次通過(guò)各級(jí)加壓泵站送至匯豐集團(tuán)興旺礦業(yè)有限公司受水池。同時(shí)根據(jù)用水需要和用水規(guī)劃，分別由駱駝營(yíng)泵站引出至臺(tái)吉新城輸水管道、由東官泵站引出至北票市冶金業(yè)園區(qū)輸水管道、由黃古屯加壓泵站引出至凌鋼礦業(yè)北票有限公司輸水管道。通過(guò)水壓線分析并經(jīng)過(guò)靜態(tài)經(jīng)濟(jì)分析比較和年成本法比較，最終確定工程主輸水管道管徑及分支輸水管道，具體見(jiàn)工程總平面布置圖。 輸水管單、雙管比較從水源的供水安全性上要求，應(yīng)考慮敷設(shè)兩條輸水管道，且單條輸水管道應(yīng)保證另一條發(fā)生事故時(shí)輸水量達(dá)到總輸水量的70%。兩條輸水管道要比敷設(shè)一條輸水管道更能夠確保水源連續(xù)供水的安全性和可靠性。但本工程只設(shè)一條輸水管道，其考慮的原因如下：水源取水量不大，輸水距離相對(duì)較遠(yuǎn)，如果敷設(shè)兩條管線，工程造價(jià)將提高近一倍，工程費(fèi)用的加大，將使單位制水成本提高，引起水價(jià)的上漲，工業(yè)園區(qū)各單位不易接受。因此，從經(jīng)濟(jì)上考慮，本次工程僅建一條輸水管道。關(guān)于輸水管道管材的安全性根據(jù)以往工程實(shí)例，在長(zhǎng)距離輸水供水工程中，球墨鑄鐵管是安全性比較好的管材，強(qiáng)度高，事故率低，抗?jié)B性強(qiáng)，外剛度強(qiáng)，輸水保障率高，防腐性能好，因而被廣泛采用。根據(jù)水壓線分析及管材技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，結(jié)合國(guó)內(nèi)已建類似輸水工程管材的使用情況，本工程輸水管道設(shè)計(jì)采用球墨鑄鐵管，管材壓力選擇的原則是：按工作壓力選擇，并以試驗(yàn)壓力、水泵關(guān)死點(diǎn)壓力、發(fā)生水錘且水錘防護(hù)設(shè)施正常工作時(shí)管道承壓三者中的最大壓力來(lái)校核。設(shè)計(jì)時(shí)科學(xué)計(jì)算和合理選擇管材管件，采購(gòu)質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品，并控制施工質(zhì)量，因此，本工程輸水管道管材的安全性是有保障的。水錘分析輸水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水錘壓力的影響，管路系統(tǒng)中必須設(shè)置水錘防護(hù)措施或消除措施，將水錘壓力減少到管道的試壓標(biāo)準(zhǔn)以下或減小至可忽略不計(jì)。水錘從不同角度，可以分為4種。（1）閥歷時(shí)與水錘相的關(guān)系，分為直接水錘和間接水錘，在水泵站中發(fā)生的水錘通常是間接水錘，或者先是間接水錘，隨后發(fā)生直接水錘，這種情況通常是由于止回閥速閉引起的。（2）按水錘成因的外部條件，分為啟動(dòng)水錘、關(guān)閥水錘和停泵水錘三種。啟動(dòng)水錘常在壓水管沒(méi)有充滿水而壓水閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)快的啟動(dòng)情況下（在試車投產(chǎn)時(shí)最容易發(fā)生）。由于水頭和轉(zhuǎn)速在啟動(dòng)過(guò)程中都是變值，所以在啟動(dòng)時(shí)，會(huì)因管路中流速劇變而形成水錘。關(guān)閥水錘是關(guān)閉閥門(mén)過(guò)程中發(fā)生的水錘現(xiàn)象。停泵水錘是由于泵站工作人員失誤操作、外電網(wǎng)事故跳閘以及自然災(zāi)害等原因，致使水泵機(jī)組突然斷電而造成開(kāi)閥停車時(shí)，在泵站及管路系統(tǒng)中發(fā)生的水錘現(xiàn)象。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在城市供水及工業(yè)企業(yè)的給水