摘要：2010年16屆亞運會將在廣州市舉辦，市政府為了改善城市總體環境，提高城市供水水質和安全性，提出了廣州市西江引水工程，以解決城市西北部水廠的水源及城市發展用水問題，因此，西江引水工程方案的選擇尤為重要。論文就西江引水工程中引水工程管材應用以及輸水管線中泵站的設計兩個方面進行了分析和對比，提出了技術經濟較優的方案。
　　關鍵詞：西江引水工程 管材 泵站 優化
　　
　　對西江引水工程方案的優化選擇，要全面反映工程實施后可能產生的影響，從而指導項目的整體規劃與設計，這就要求綜合考慮經濟、社會、環境、資源和工程技術這一復合系關系。它們之間不是簡單的加和，而是一種相互影響、相互制約、協調共生的關系。論文結合浙北引水工程的實際情況，對西江引水工程優化調度方案進行比較和選擇。
　　1西江引水工程概況
　　西江引水工程是廣州市迎接亞運會，保障供水水源安全的重點工程。該工程對于滿足和促進城市化建設的要求和發展,擴大城市供水范圍,置換西部老城區江村、石門、西村水廠不合格水源,增加優質供水水量,提高供水水質,保障居民身體健康具有十分重要的意義。
　　西江引水工程總規模為350萬m3/d,涉及的主要工程內容包含:取水口和取水泵站1座(350萬m3/d)、配水增壓泵站1座(350萬m3/d)、并行的2條約48.7km的原水干管(DN3600)以及總計約41.1km(DN2800~DN1600)的原水分配支管。輸水管線需多次穿越包括北江、西航道白坭水道等大型河流。西江最枯水位與最高水位相差11.35m，沿程水力損失大，取水水位變化幅度很大，用戶近遠期用水規模相差較大（近期242萬m3/d，遠期350萬m3/d），這使得合理加壓送水至用戶變得非常困難。結合近遠期規模、輸水線路布置和本工程特點，從工程經濟、安全可靠性和運行管理等角度分析，提出了三種擬選方案。
　　2引水工程管材應用
　　在該工程中對于管材的使用原則必須滿足以下要求：能承受要求的內壓和外荷載，使用性能可靠，維修工作量少，施工方便:使用年限長，內壁光滑，輸水能力可基本保持不變。能適合本地地質和各種實際情況的需要，造價較低。材料特性比較。從水力條件而言，玻璃鋼夾砂管最優，糙率系數為0.01，PCCP管居中，內襯水泥砂漿防腐的鋼管和球墨鑄鐵管相當，糙率系數約為0.01。
　　1）從管材的工程力學特點考慮。
　　玻璃鋼夾砂管相對而育壁薄，為柔性管道，對基礎與回填要求較高。PCCP管是半柔性接口，它要求管道基礎局部變形不應過大，在砂夾石的管基上應作砂墊層，在松軟粘土層上應作砂夾石過波層，使管道敷設過程中較少產生局部應力集中；鋼管適用性最強，鋼管環向強度、彈性模量較高，能適應各種地質條件，一般情況下不需做管道基礎處理:球墨鑄鐵管承受外壓的能力比鋼管差，道路以下埋深相對較淺時應做加固處理，球墨鑄鐵管為柔性接口，管道轉夸處播設支教，以防接口脫落；
　　2）旅工條件和施工要求比較。
　　球墨鑄鐵管管材和管配件都需工廠定做，由于球墨鑄鐵管為外突型承插接口，所以不能采用頂管施工。鋼管及其管配件可工廠生產或現場工作，接口一般采用就地焊接，運輸和施工安裝方便頂管施工工藝中鋼管使用最為廣泛.。玻璃鋼夾砂管比重約為1.6左右，運輸較為方便，管材及管配件需工廠定做，不如鋼管方便，在長距離頂管中目前還沒有應用實例。國城市供水管網中，鑄鐵管占80%以上，球墨鑄鐵管在大口徑長距離引水工程中使用較少，南洲水廠原水管工程采用DN2200球墨鑄鐵管10KM，迄今為止未因管道質量問題發生過事故。是成功經驗。
　　預應力鋼筋混凝土混凝土管(PCCP)，到目前為止，國內己建成了四十多條生產線，涉及管子規格范圍從DN600到4800，適用工作壓力最高達1.6MPa，南水北調工程中線北京段，山西省萬家寨引黃工程，使用管徑3m的PCCP管43.5公里，2003年10月26日通水投產:新.烏魯木齊洪水工程10公里倒虹吸工程，使用了管徑2.8m的PCCP約15公里:深圳東深供水工程，使用了管徑2.6口的PCCP長約9.5公里，2003年6月竣工，上述已竣工通水的工程迄今為止未因管道質t問題發生過事故。
　　3）小結。
　　管材性能、施工條件和施工要求、口徑范圍、管子制造能力及國內實際使用狀況等綜合分析，適合的大口徑管材(DN2400以上)有鋼管和PCCP管.考慮到管線沿線總體來說交通運輸條件較好，地質條件也可以滿足大口徑PCCP管的要求，穿越障礙如頂管和沉管的管材推薦采用鋼管。
　　3泵站設置和壓力分級方案
　　1）三級加壓方案
　　為降低輸水管道的工作壓力，本方案采用低壓輸水至江村水廠、石門水廠、西村水廠和預留的北部水廠。在取水口、樁號K23+650的西南涌和末端K48+800的鴉崗村東設置3座加壓泵站，總裝機40800kW，全線均采用水泵壓力輸送。優點：1）降低了輸水管道系統的工作壓力（發生停泵水錘時壓力不可能降低）；2）對管道沿線地形條件的適應性較好。本方案的缺點是：1）直抽增壓必然造成水泵的揚程重疊，效率降低。2）停泵水錘難以把握，裝機容量過大、運行能耗高、各加壓站流量無縫隙連接和調度運行困難，土建費用高，工程占地多等。3）全線均為泵流，水錘升壓情況下的管道內壓值將大于3級總揚程，多級直抽增壓的停泵水錘分析計算將十分困難。4）需要建3座泵站，土建及機電設備安裝工程量大。
　　2）二級加壓方案
　　本方案在取水口設取水泵站，壓力輸送1.1本方案在取水口設取水泵站，壓力輸送1.19km到豬腰崗調壓井。近期通過調壓井直接輸送至江村、石門、西村水廠，遠期通過調壓井重力流輸送約47.549km至鴉崗，在輸水干線末端的鴉崗村東設服務于二期的加壓泵站，經提升后至水廠。優點是：1）解決了近遠期用水規模懸殊較大帶來的不利影響。2）分為兩級加壓，一級加壓后的管道工作壓力小于0.4MPa，二級加壓泵站管道工作壓力小于0.2MPa。3）取水泵站的水泵揚程范圍在近期和后期變化不大，均在12～38m之間。該方案的缺點是：第一，存在停泵水錘問題，分段計算的停泵水錘產生的壓力下降，使全線均為負壓；而水錘壓力交替變化時，在管線的某些突起處（肘形部）容易發生水柱拉斷再彌合水錘，由于在鴉崗加壓泵站采用了露天前池，停泵水錘壓力不會在同一級泵站形成疊加。第二，取水泵站調頻運行范圍較大，機組運行效率相對較低。
　　3）一級加壓方案
　　本方案在取水口處設置取水泵站一級加壓，在盡可能短的距離內將水提升至線路高點處的調壓井，然后通過約48km的干管和若干支線管道，以有壓重力流的方式向江村水廠、石門水廠和西村水廠等3間水廠供水。優點是一，避免了三級加壓方案以直抽增壓的方式，直接從管道抽水加壓輸水的諸多技術難題。第二，避免了泵流管路過長所帶來的停泵水錘問題。第三，由于取水泵站總揚程加大，使取水泵站水泵機組的調速范圍較為合理。第四，節省大量土建、機電等建設和征地費用，運行調度大大簡化。缺點是：第一，取水泵站裝機規模較大。第二，輸水管道工作壓力高于前兩個方案。第三，取水泵站水泵機組的揚程在近期和遠期相差較大。
　　4）小結
　　三級三站全泵流水錘發生時壓力仍然很高，不宜作為推薦方案。一級一站重力流方案”技術可行，經濟性好，但工作壓力較高，且預留北部水廠位置未定，不利于與北部水廠結合。“二級二站分期運行方案”技術可行，也較為經濟，便于與未定的北部水廠結合，靈活性較大，因此推薦采用“二級二站分期運行”方案。
　　參考文獻：
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