【文章內容簡介】 污染物排放標準》(GBl89182002)中一級A標準。 污水處理廠出水水質表 單位：mg/L 項目CODBOD5SS氨氮總氮總磷pH糞大腸菌群數(shù)（個/ L）指標5010105（8）15691000北票市位于遼寧西部地區(qū)，是個貧水區(qū)且已處于超量開采狀態(tài)。同時隨著國家及遼寧省對地下水資源的保護，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、水質較差。牤牛河下游淤砂嚴重；上游距北票又較遠，地表徑流較小，95%。雖然根據(jù)分水量，白石水庫可向北票市年供水量2880萬m3，但隨著北票市引白入北一期工程的建設和投入運行，這一部分水資源已經(jīng)完全納入北票市市政自來水供水范疇，主要負責北票市主城區(qū)的居民生活及企事業(yè)單位的用水，沒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標排放水量為5萬m3/d，出水標準執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GBl89182002)中一級A標準，在水量及水質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標排放水作為本工程的水源。輸水管道定線時，必須考慮供水安全，施工安全，節(jié)約勞動力，選線時應符合城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃要求，應選最短的線路，盡量沿現(xiàn)有道路定線，以便施工和檢修，盡可能少占用農田，減少與鐵路、公路和河流的交叉；管線應避免穿越滑坡、巖層、沼澤、高地下水位和河水淹沒與沖刷地區(qū)，以降低造價和便于管理。從投資、施工、管理等方面對各種方案進行技術經(jīng)濟比較，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)黃花營子、宋家杖子、姜家窩鋪、五間房、莊頭營子、土城子、海峰莊頭營子、八里營子、東官營子、黃古屯、馬架子、生金皋、婁家店鄉(xiāng)、燒鍋營子、馬達營子大石匠溝等村鎮(zhèn)至匯豐集團興旺礦業(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、所占工程投資的比例較高，故需對管材的選擇進行比較論證。由于本輸水工程具有單管線、大流量、長距離、輸水安全性要求高的特點，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，結合國內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、地質和氣候特點的管材。我國建設長距離輸水管道工程較多，對于長距離輸水工程的設計和建設有相當豐富的經(jīng)驗，結合目前國內管材生產和實際使用情況，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。灰口鑄鐵管是過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，價格逐漸趨于可接受，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行比較：１、預應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。優(yōu)點：價格較低，不易結垢，對水質無影響，主要用于長距離輸水工程；缺點：自重大，如運輸距離長，將增加運輸費用及管材的損失率。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械強度，可承受較高的內外壓力，鋼管件可靈活制作，連接方便，同時具有不漏水、不爆管的優(yōu)點。接口為現(xiàn)場焊接和法蘭盤連接等，施工較簡單。其缺點是不耐腐蝕，易結垢，對水質有影響。當作供水管道時，必須作好內外防腐。采用鋼管突出問題之一是管道腐蝕及其防護。一般在進行內外防腐處理同時，還應采取要的電化學防腐措施，才能更安全可靠。因此增加造價。此外鋼管本身價格較高，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)在國內外已經(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，這樣集中應力降低，使管材具有更高的強度及延展性。該種管材具有抗接強度大、抗彎強度大、延伸率大、耐腐蝕性強等優(yōu)點，即兼有鋼管的強度大與韌性及普遍鑄鐵管的特點，并且管材內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工程對管道的損壞及避免管道本身對水的污染，改善供水水質，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。在國內其價格與灰口鑄鐵管基本相當，但比同規(guī)格的鋼管要低?，F(xiàn)已經(jīng)普遍應用于城市供水管網(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溫度范圍內安全使用；抗應力開裂性；耐化學腐蝕性好，不會發(fā)生腐爛、生銹或電化學腐蝕現(xiàn)象；耐老化，使用壽命長，使用壽命50年；而磨性好；可撓性好，工程上可通過改變管道走向的方式繞過障礙物，在許多場合，管道的柔性能夠減少管件用量并降低安裝費用；水流阻力小，PE管道具有光滑的內表面，；搬運方便，PE管比混凝土管道、鋼管更輕，它容易搬運和安裝，更低的人力和設備需求，意味著工程的安裝費用的大大降低；多種全新的施工方式，除了可以使用傳統(tǒng)的開挖方式進行施工外，還可以采用多種全新的非開挖技術如頂管、定向鉆孔、襯管、裂管等方式進行施工，這對于一些不允許的場所是唯一的選擇，因此PE管應用領域更為廣泛。但最大的缺點就是管材價格尤其是大口徑管材價格極高。根據(jù)本工程的特點。在選擇輸水管材時，應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，本工程不考慮預應力鋼筋混凝土管，僅對鋼管、球墨鑄鐵管、PE管等三種管材進行綜合比較。 　 管材的主要特性比較表 名稱最大管徑(mm)工作壓力(kg/cm2)接口使用年限生產與應用優(yōu)點缺點鋼管設計確定設計確定焊接或法蘭50 可工廠制作、也可現(xiàn)場制作。 應用普遍。 管材強度，工作壓力均高，運行安全可靠；嚴密性好；修補性好。 運輸、保存均較方便。 敷設方便，適應性強，能夠承受軸向荷載，可埋設穿越各種障礙。管件種類齊全，連接簡單可靠?？刹煌Ｋ秆a漏縫。 重量輕，經(jīng)內外防腐后，壽命長。 需要進行防腐處理。 造價較高。 用鋼量大。 不適宜外荷載高的場地。球墨鑄鐵管≤2600～10承插及法蘭50 新型管材； 生產廠家較多。 大口徑的應用實例多 使用年代長。 防腐能力較鋼管強，出廠時已做防腐處理。 有標準配件，適用于配件及支管較多的管段。 可承受較高壓力。 會產生腐蝕餾。 重量較大。PE管道60016熱熔連接 小口徑應用較為廣泛。 重量輕，耐腐蝕，施工方便，維修費用低。 水流條件好，節(jié)省電能。 大口徑價格過高。 管材技術性能比較表比較項目鋼管球墨鑄鐵管PE管結果抗腐蝕能力較強強強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強弱鋼管好粗糙度n=n=n=PE管好使用壽命長長長PE管好適應地形變化能力較強強好鋼管最差施工安裝內外防腐復雜安裝方便冬季施工難度大球墨鑄鐵管優(yōu)對基礎要求較低低較低球墨鑄鐵管優(yōu)從比較結果看，PE管道在技術性能有一定的優(yōu)勢，但由于大口徑PE管道造價過高，考慮經(jīng)濟分析，不宜作為本工程輸水管道的材質選擇。鋼管與球墨鑄鐵管在承受工作壓力、耐腐蝕、抗震、及保證運行安全等主要指標方面均可滿足長距離供水工程項目對輸水管材要求，并且這兩種管材的設計、施工、運行都已有成熟經(jīng)驗，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，沿途所經(jīng)地區(qū)地形變化較大，地質條件較復雜，保證供水可靠性是至關重要的。因此本工程的首要設計原則是在造價合理的前提下，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固、適應性強的管道材料。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、管道延伸性好、承受壓力高、柔性好、對地基適應性較強、同時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)方案的論證結果、結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。在長距離壓力輸水工程中，在滿足用水點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程存在著多項組合。如何確定輸水管徑，直接影響到工程的投資和年運行費用的支出。如管徑過小，管道敷設費用可降低，然而由于輸水阻力增加，動力坡度變陡，水泵揚程增大，水泵設備費提高，動力費要長期增加；相反如管徑過大，有關水泵費用下降，但管道敷設費用增加。這兩種情況都是不經(jīng)濟的，本工程輸水管道經(jīng)濟管徑，擬通過靜態(tài)經(jīng)濟比較法和年成本比較法來確定?！?靜態(tài)經(jīng)濟比較法：采用工程綜合造價加十年電費為計算值?！?年成本比較法：即為計算期內需回收的基建投資（折算成等額系列資金）和年生產運行成本之和，低者優(yōu)選。等額系列資金回收值采用下式計算： 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動力費（電費）計算以各級水泵電動機的用電負荷為計算基礎，廠內其它用電設備按增加5%考慮: QHdk1E= ηk2H——工作全揚程，包括各級提升泵房η——水泵和電動機的效率，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——電費單價（元/KWh）本次工程供電來源于北票市區(qū)內，h計算。為了全面合理地確定經(jīng)濟管徑，設計應在確定用水點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，分段進行比較。計算工程綜合造價時，充分考慮了不同壓力等級的不同管徑和相同管徑管材的價格差異。方案比較計入的綜合造價，只包含工程量不同部分的造價，而如泵房和附屬構筑物以及過公路、鐵路等障礙段采用鋼管等工程量及造價相同部分，不計入總造價中。按初勘成果，初步確定采用六級加壓提升方式進行輸水，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；二級加壓泵站位于駱駝營子；三級加壓泵站設在土城子；四級加壓泵站位于東官；五級加壓泵站位于黃古屯；六級加壓泵站位于生金皋。輸水管道由加壓首站引出依次通過各級加壓泵站送至匯豐集團興旺礦業(yè)有限公司受水池。同時根據(jù)用水需要和用水規(guī)劃，分別由駱駝營泵站引出至臺吉新城輸水管道、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。通過水壓線分析并經(jīng)過靜態(tài)經(jīng)濟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，應考慮敷設兩條輸水管道，且單條輸水管道應保證另一條發(fā)生事故時輸水量達到總輸水量的70%。兩條輸水管道要比敷設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，輸水距離相對較遠，如果敷設兩條管線，工程造價將提高近一倍，工程費用的加大，將使單位制水成本提高，引起水價的上漲，工業(yè)園區(qū)各單位不易接受。因此，從經(jīng)濟上考慮，本次工程僅建一條輸水管道。關于輸水管道管材的安全性根據(jù)以往工程實例，在長距離輸水供水工程中，球墨鑄鐵管是安全性比較好的管材，強度高，事故率低，抗?jié)B性強，外剛度強，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經(jīng)濟比較結果，結合國內已建類似輸水工程管材的使用情況，本工程輸水管道設計采用球墨鑄鐵管，管材壓力選擇的原則是：按工作壓力選擇，并以試驗壓力、水泵關死點壓力、發(fā)生水錘且水錘防護設施正常工作時管道承壓三者中的最大壓力來校核。設計時科學計算和合理選擇管材管件，采購質量優(yōu)良的產品，并控制施工質量，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)設計時應考慮水錘壓力的影響，管路系統(tǒng)中必須設置水錘防護措施或消除措施，將水錘壓力減少到管道的試壓標準以下或減小至可忽略不計。水錘從不同角度，可以分為4種。（1）閥歷時與水錘相的關系，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，分為啟動水錘、關閥水錘和停泵水錘三種。啟動水錘常在壓水管沒有充滿水而壓水閥門開啟過快的啟動情況下（在試車投產時最容易發(fā)生）。由于水頭和轉速在啟動過程中都是變值，所以在啟動時，會因管路中流速劇變而形成水錘。關閥水錘是關閉閥門過程中發(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害等原因，致使水泵機組突然斷電而造成開閥停車時，在泵站及管路系統(tǒng)中發(fā)生的水錘現(xiàn)象。根據(jù)調查統(tǒng)計，在城市供水及工業(yè)企業(yè)的給水