【正文】 源－水廠－供水區(qū)域管線順暢；場(chǎng)地內(nèi)無(wú)拆遷，不占農(nóng)田。距離鎮(zhèn)區(qū)相對(duì)距離較近，管理運(yùn)行方便。三個(gè)廠址方案相對(duì)位置見下圖：方案一紅坑子水庫(kù)過(guò)濾池（自紅坑子水庫(kù)引水用于綠化）方案二方案三（推薦方案） 取水工程 取水口位置選擇水庫(kù)取水口位置的選擇，一般根據(jù)下列基本要求，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定：盡量靠近主要用水區(qū)；位于水質(zhì)較好地帶；靠近主流，有足夠水深，有穩(wěn)定的岸邊和良好的工程地質(zhì)條件；盡可能不受泥沙、漂浮物、冰絮等影響；不妨礙排洪，并符合水庫(kù)整治規(guī)劃要求。就本工程而言，主要應(yīng)考慮用水區(qū)域、水質(zhì)、漂浮物和水深的影響。（1）主要用水地區(qū)分析達(dá)坂城區(qū)水廠供水范圍主要是達(dá)坂城鎮(zhèn)核心區(qū)域。因此，從主要用水區(qū)位置分析，水廠取水口應(yīng)盡可能設(shè)在水庫(kù)靠近達(dá)坂城鎮(zhèn)的方向。（2）水質(zhì)分析根據(jù)2013年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果：紅坑子水庫(kù)現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅰ類。據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》（1989年7月10日國(guó)家環(huán)保局、衛(wèi)生部、建設(shè)部、水利部、地礦部聯(lián)合發(fā)布）第八條規(guī)定：在飲用水地表水源取水口附近劃定一定的水域和陸域作為飲用水地表水水源一級(jí)保護(hù)區(qū)。一級(jí)保護(hù)區(qū)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不得低于國(guó)家規(guī)定的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。第九條規(guī)定：在飲用水地表水源一級(jí)保護(hù)區(qū)外劃定一定的水域和陸域作為飲用水地表水水源二級(jí)保護(hù)區(qū)。二級(jí)保護(hù)區(qū)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不得低于國(guó)家規(guī)定的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)保證一級(jí)保護(hù)區(qū)的水質(zhì)能滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB38382002）規(guī)定，優(yōu)于Ⅲ類水的水域可適用于集中式生活飲用水水源地。依據(jù)上述有關(guān)規(guī)定，項(xiàng)目用水水源水質(zhì)符合要求。（3）水深條件根據(jù)《烏魯木齊市達(dá)坂城西溝鄉(xiāng)紅坑子水庫(kù)可行性研究報(bào)告（修訂版）》，紅坑子水庫(kù)庫(kù)深20m，水庫(kù)設(shè)有壩下涵管，管長(zhǎng)70m，采用鋼管，每20m設(shè)一個(gè)沉陷縫，前設(shè)進(jìn)口，后設(shè)消力池，出口處由閘閥室進(jìn)行控制。壩下涵管高程較低，水較深，便于取水頭部設(shè)置，可減少泥沙吸入量。從水深條件分析，取水頭部應(yīng)盡量設(shè)在壩下涵管處。 取水構(gòu)筑物選型（1）取水口依據(jù)《紅坑子水庫(kù)至達(dá)坂城鎮(zhèn)區(qū)綠化引水管道工程初步設(shè)計(jì)（修訂稿）》（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 2010年3月），取水口設(shè)在紅坑子水庫(kù)的壩下涵管處，從閥房?jī)?nèi)引出2根DN500的取水管。紅坑子水庫(kù)庫(kù)深20m，水庫(kù)設(shè)有壩下涵管，管長(zhǎng)70m，采用鋼管，每20m設(shè)一個(gè)沉陷縫，前設(shè)進(jìn)口，后設(shè)消力池，出口處由閘閥室進(jìn)行控制。壩下涵管高程較低，水較深，便于取水頭部設(shè)置，可減少泥沙吸入量。從水深條件分析，取水頭部應(yīng)盡量設(shè)在壩下涵管處。（2）引水管⑴ 引水形式選擇引水管有自流管和虹吸管兩種。，為節(jié)省工程投資，推薦采用自流引水方式。采用雙管引水，取水的安全可靠性有保證。 ⑵ 進(jìn)水管數(shù)量、管徑選擇水源工程設(shè)計(jì)總規(guī)模為4。進(jìn)水管一次實(shí)施，從取水的安全可靠性考慮，保證事故時(shí)70％取水量，宜設(shè)2根進(jìn)水管。并留余地，建議采用2根DN500鋼管，管道中的含沙不易沉淀，必要時(shí)兩管可交替運(yùn)行，避免淤積危險(xiǎn)。（3）取水方式紅坑子水庫(kù)自然高程為1495m，壩下退水涵管自然高程為1478m，擬建水廠自然高程為1290m，高程差14781290=188m，高差很大，無(wú)需取水泵站加壓，采用重力流即可。 輸水工程 線路選擇從取水水源到凈水廠引水輸水管線全長(zhǎng)約10km，該方案管道從紅坑子水庫(kù)退水涵管〔閥房?jī)?nèi))上直接取水，然后向西穿越至縣鄉(xiāng)道路X304西側(cè)，沿X304西側(cè)荒地敷設(shè)管道至達(dá)坂城鎮(zhèn)新建的凈水廠。管道起點(diǎn)處設(shè)置取水頭部一座，以減少砂石對(duì)管線運(yùn)行的影響，由于管道沿線地形落差較大，本次設(shè)計(jì)考慮在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置減壓井，保證管道的安全運(yùn)行。 管材比較（1）管材的基本要求應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)(GB/T 17219)的規(guī)定；工作可靠，要保證達(dá)到所需要的工作壓力，具有抗外壓荷載及承受內(nèi)壓能力；對(duì)水質(zhì)不致產(chǎn)生毒害污染；水密性能好，壓力試驗(yàn)滲漏量符合要求；適合本地區(qū)的水文地質(zhì)條件，綜合造價(jià)合理，且耐腐蝕性，使用壽命長(zhǎng)；管道內(nèi)壁光滑，水阻小，以減少水頭損失，節(jié)約能源；結(jié)合本地管道運(yùn)輸、安裝等現(xiàn)場(chǎng)施工條件確定管材，力求接口連接可靠，施工方便；便于施工及管道的維護(hù)。（2）管材特性介紹目前用于長(zhǎng)距離輸水的材料有鋼管、球墨鑄鐵管, PVCU給水管、PE給水管、鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管、預(yù)應(yīng)力鋼砼給水管及玻璃鋼夾砂管等，上述管材本身均可以滿足引水管道設(shè)計(jì)要求，但由于本次引水管道地形落差比較大，根據(jù)新疆當(dāng)?shù)亟o水管道工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況，為使本次引水管道工程管材選擇更加合理，本次設(shè)計(jì)對(duì)墨鑄鐵管、PE給水管、玻璃鋼夾砂管、鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管四種方案比較，以確定更加經(jīng)濟(jì)合理的管材。①球墨鑄鐵管:球墨鑄鐵是一種鐵、碳、硅的合金，其中碳以球狀游離石墨存在，使之具有鐵的本質(zhì)、鋼的性能。球墨鑄鐵管是目前普遍應(yīng)用于市政供水管網(wǎng)中的給水管道，具有承壓能力高、抗拉強(qiáng)度大、延伸率大、耐腐蝕性強(qiáng)、不需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接及防腐操作等優(yōu)點(diǎn)，接口形式一般有柔性承插橡膠圈、自錨式接口等多種接口方式，施工方便。該種管材具有施工工藝成熟、施工簡(jiǎn)單、管配件安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，為目前烏魯木齊市城市供水管網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的管道。②塑料管：塑料管一般有硬聚氯乙烯管(PVCU)、聚丙烯(PPR)管和聚乙烯（PE）管等。近幾年來(lái)，聚乙烯（PE)管作為城市供水管發(fā)展很快，在給水工程中應(yīng)用越來(lái)越普及，且品種繁多，可根據(jù)工程不同特點(diǎn)選用不同品種規(guī)格的PE管。PE給水管具有如下特點(diǎn)：⑴聚乙烯具有優(yōu)良的耐腐蝕性、較好的衛(wèi)生性能和較長(zhǎng)的使用壽命聚乙烯為惰性材料，除少量強(qiáng)氧化劑外，可耐多種化學(xué)藥品侵蝕，且不易滋生細(xì)菌。眾所周知鋼管、鑄鐵管被塑料管所取代的原因不僅是因?yàn)樗芰瞎懿谋绕漭斔芎牡汀⑸钅芎牡?、重量輕、水流阻力小、安裝簡(jiǎn)便迅速、造價(jià)低、壽命長(zhǎng)、具有保溫功能等，還因?yàn)樗芰瞎苣透g、不易滋生微生物等性能優(yōu)于鋼管及鑄鐵管。聚乙烯管材的使用壽命為50年以上。⑵聚乙烯具有獨(dú)特的柔韌性聚乙烯管道系統(tǒng)的撓性有著巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。聚乙烯的撓性是一個(gè)重要的性質(zhì)，它極大的提高了該材料對(duì)于管線工程的價(jià)值。良好的撓性使小口徑聚乙烯管可以盤卷，以較長(zhǎng)的長(zhǎng)度進(jìn)行供應(yīng)，避免了大量的接頭和管件。PE獨(dú)特的柔韌性還使其能夠有效的抵抗地下運(yùn)動(dòng)和端載荷口聚乙烯的壓力松弛特性可有效地通過(guò)形變而消耗應(yīng)力，其實(shí)際軸向應(yīng)力水平遠(yuǎn)比理論計(jì)算值低，而且其斷裂伸長(zhǎng)率一般都大于500%,彎曲半徑可以小到管直徑的2025倍，是一種高韌性材料，對(duì)地基不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，這些特點(diǎn)使其成為抵御地震、地基沉降以及溫差伸縮的最為優(yōu)秀的管道。⑶聚乙烯具有非常突出的耐低溫性能PE管的低溫脆化點(diǎn)為一70℃，優(yōu)于其他管道。在冬季野外施工時(shí)不需要對(duì)管材進(jìn)行特殊的保護(hù)措施，可以節(jié)約冬季施工成本。⑷聚乙烯管道安裝連接方便、可靠聚乙烯管可以用比較方便的熱熔對(duì)接、承插方法得到可靠的、內(nèi)表面與原管材接近的牢固連接(連接處有不大的熔接凸起環(huán))，或采用專門的電熔管件連接，連接方便可靠③玻璃鋼夾砂管:玻璃鋼纏繞夾砂管是上世紀(jì)70年代在世界上出現(xiàn)的一種新型管材，國(guó)外開發(fā)應(yīng)用已有幾十年的歷史，在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用相對(duì)較少，玻璃鋼夾砂管以其優(yōu)異的耐腐蝕性能、輕質(zhì)高強(qiáng)、輸送流量大、安裝方便、工期短和綜合投資低等優(yōu)點(diǎn)，也正成為城市供排水以及長(zhǎng)距離輸水工程的經(jīng)常選擇。與其它管材相比主要具有以下特點(diǎn)：⑴具有優(yōu)良的耐腐蝕性能與傳統(tǒng)管材相比具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能可以耐酸、堿、鹽、氧化劑、有機(jī)溶劑、各類油脂、污水等。它的內(nèi)襯采用耐腐蝕性能優(yōu)良的樹脂作為原材料，所以不需要任何防腐處理。⑵無(wú)毒害、無(wú)二次污染。在使用過(guò)程中不結(jié)垢、不生銹、不滋生藻類和其它的微生物，不需要陰極保護(hù)及其它防護(hù)措施。不會(huì)對(duì)水質(zhì)或其它介質(zhì)產(chǎn)生二次污染。⑶比重小、重量輕。比重僅為鋼、鑄鐵管的1/41/5,混凝上的2/3。管道重量大約占同規(guī)格、同長(zhǎng)度球墨鑄鐵管的1/4,混凝土管的1/10。因此，裝卸方便，易于安裝。⑷水力學(xué)性能優(yōu)異、節(jié)省能耗。夾砂玻璃鋼管具有光滑的內(nèi)表面，摩阻系數(shù)小，水力流體特性好，而且管徑越大其優(yōu)勢(shì)越明顯。在管道輸送流量相同的情況下，工程上可以采用內(nèi)徑較小的夾砂玻璃鋼管代替，從而降低了一次性的工程投入。夾砂玻璃鋼管道在輸水過(guò)程中與其它的管材相比，可以大大減少壓頭損失，節(jié)省能源。雖然玻璃鋼夾砂管具有一些其它管材無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但因其原材料本身的特性限制，也存在一些缺陷:⑴玻璃鋼夾砂管屬于完全柔性管材，不能承受外載的壓力，必須由管外的土壤結(jié)構(gòu)提供支撐，因此對(duì)管槽和回填土的要求很高，施工難度比較大。⑵由于各種因素的影響，往往需要采用大量的鋼制配件，不但價(jià)格昂貴，而且與管材的熱膨脹系數(shù)相差較大，容易造成漏水。⑶難符合環(huán)保要求:其廢料難于處理，容易污染環(huán)境。⑷管材耐沖擊性能很差，施工期間極易造成管材的損壞，產(chǎn)生暗傷等，給以后運(yùn)行帶來(lái)安全隱患④鋼管(內(nèi)外噴涂):內(nèi)外噴涂鋼管是一種新型的綠色環(huán)保管道，于2002年通過(guò)建設(shè)部科技發(fā)展中心鑒定，產(chǎn)品符合建設(shè)部CJ/T1202000標(biāo)準(zhǔn)，管道及管道內(nèi)壁衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)規(guī)范》。內(nèi)外噴涂鋼管是一種內(nèi)外均有涂層，中間為增強(qiáng)焊接鋼管的復(fù)合結(jié)構(gòu)，克服了鋼管存在的易銹蝕、有污染、使用壽命短和塑料管存在的強(qiáng)度低、膨脹量大易變形的缺陷，而又具有鋼管和塑料管的共同優(yōu)點(diǎn)，如隔氧性好、有較高的剛性和較高的強(qiáng)度，埋地管容易探測(cè)等。與其它類型鋼管相比，內(nèi)外噴涂鋼管主承壓層完全由復(fù)合其中的焊接鋼管承擔(dān)，其塑料層僅單純發(fā)揮防腐保護(hù)作用，因此該管的承壓能力基本不受溫度變化和塑料層老化的影響。內(nèi)外噴涂鋼管既繼承了金屬管和塑料管的優(yōu)點(diǎn)，又克服了它們各自的缺點(diǎn)，是集金屬管和塑料管優(yōu)點(diǎn)為一體的新型管材。內(nèi)外防腐層采用重防腐改性環(huán)氧樹脂粉末，經(jīng)高溫預(yù)熱后通過(guò)靜電噴涂與鋼管內(nèi)外壁高溫熔結(jié)而成，與鋼鐵有極強(qiáng)的結(jié)合力，涂層表面光滑、美觀，具有優(yōu)良的防腐性能和良好的衛(wèi)生性能口管材主要特點(diǎn)如下:⑴優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度完整的鋼管層為管體的主承壓層，具有超過(guò)塑料復(fù)合管強(qiáng)度的較高強(qiáng)度、剛性、抗沖擊性，具有類似鋼管的低膨脹系數(shù)和抗蠕變性能。埋地管可以承受大大超過(guò)全塑管的外部壓力。⑵優(yōu)異的抗腐蝕性能內(nèi)外涂層具有良好的防腐性能，無(wú)須任何防腐蝕處理即可安裝，解決了普通鋼管的防腐問(wèn)題，可以將使用壽命提高到50年。⑶阻尼系數(shù)小、耐磨由于內(nèi)壁光滑，不混生細(xì)菌、不積垢、無(wú)污染、流體阻力小等特點(diǎn)，性能可靠，避免因生銹而堵塞管道，可以增加流量，節(jié)約能量。⑷美觀涂層表面光滑、美觀，能夠適應(yīng)對(duì)美觀要求比較高的工業(yè)廠區(qū)、景區(qū)等外露管線。（3）管材經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較根據(jù)以上的各種管材介紹，現(xiàn)對(duì)四種管材的經(jīng)濟(jì)技術(shù)作如下比較:管材經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表管材管徑（mm）每米綜合造價(jià)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)球墨鑄鐵管5001400，強(qiáng)度高。，施工速度快。，施土技術(shù)比較成熟。PE管5002350，強(qiáng)度高。，安裝方便，施工速度快。，糙率小，運(yùn)行費(fèi)用略低，使用年限50年。短，未經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)。玻璃鋼夾砂管400950，強(qiáng)度能滿足要求。，糙率小，維護(hù)費(fèi)用低口。.。；,施工要求較高；件，容易漏水。鋼管（內(nèi)外噴涂）50014801．耐腐蝕能力較強(qiáng)，強(qiáng)度高。，糙率小，維護(hù)費(fèi)用低.、施工速度快。短，未經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)。綜合考慮以上各種管材的特點(diǎn)，依據(jù)性能可靠、使用年限長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)特性好、施工方便、輸送水質(zhì)安全衛(wèi)生等原則，雖然玻璃鋼夾砂管綜合造價(jià)較低，但其對(duì)施工回填的要求較高，考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)多為礫石，且料徑比較大，施工時(shí)質(zhì)量難以控制，容易造成管線運(yùn)行的安全隱患，從引水安全性考慮本次設(shè)計(jì)引水管道管材仍推薦采用K9級(jí)球墨鑄鐵管（GB1329591)，,自錨式柔性膠圈接口，20厘米厚砂墊層基礎(chǔ)。 管徑選擇輸水采用重力輸水，管材選用球墨鑄鐵管，輸水管道自紅坑子水庫(kù)至達(dá)坂城凈水廠，全長(zhǎng)約10公里。紅坑子水庫(kù)自然高程為1495m，壩下退水涵管自然高程為1478m，擬建水廠自然高程為1290m，輸水管道重力輸水可資利用的水頭為14781290=188m。輸水管道的水力計(jì)算是按可資利用的水頭，選用合適的管理，事故校核GBJ13－86《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》“輸水干管一般不少于兩條，當(dāng)有安全貯水池池或其它安全措施時(shí)，也可修建一條輸水干管?！擎?zhèn)的事故水量為設(shè)計(jì)水量的70％”。本次設(shè)計(jì)管道流量沿程基本不變，且管徑不變，為簡(jiǎn)單管路的計(jì)算，因?yàn)殚L(zhǎng)管 ，可以忽略不計(jì)，即長(zhǎng)管的全部作用水頭都消耗于沿程水頭損失，總水頭線是一根連接水庫(kù)水面和管道出口中心的直線，并與測(cè)壓管水頭線重和，根據(jù)達(dá)西公式有 ①式中 H一全部作用水頭(米)，本次設(shè)計(jì)為水庫(kù)至蓄水池的全部作用水頭，為188米。，稱為比阻:l設(shè)計(jì)管道長(zhǎng)度(米)，水庫(kù)至蓄水池的管道長(zhǎng)度為10000米。q管道流量（m3/s）；近期q=，遠(yuǎn)期q=球墨鑄鐵管管徑計(jì)算采用舍維列夫公式計(jì)算λ，當(dāng)v≥，有將α代入公式①，則 =（m）球墨鑄鐵管的管徑取DN500。，選用兩根DN500球墨鑄鐵管，互為備用，管道中的含沙不易沉淀，必要時(shí)兩管可交替運(yùn)行，避免淤積危險(xiǎn)。附：水力計(jì)算表。 管道附屬構(gòu)筑物閥門及閥門井為了以后分水方便，在引水管道適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置閥門，閥門均采用暗桿式蝶閥，閥門井采用內(nèi)徑為φ1800的混凝土砌塊砌筑蝶閥井。排氣閥排氣閥用以排除管內(nèi)積聚的空氣，并在管道需要檢修、放空時(shí)進(jìn)入空氣，保持排水通暢；同時(shí)，在產(chǎn)生水錘時(shí)可使空氣自動(dòng)進(jìn)入，避免產(chǎn)生負(fù)壓。本次設(shè)計(jì)考慮在管道壓力流與重力非滿流變化點(diǎn)、管道隆起點(diǎn)以及小坡度變大坡度且變化較大的地方設(shè)置