山区水利工程各种管道比较与选择

□蒲继刚(贵州省水利科学研究院)

1.山区水利工程多种管道的比较

山区水利工程多种管道每一种都有各自的特色。在山区中，水利工程事业还处在相对比较落后的状态。因此管道的应用就会相对比较多样化。

1.1 钢管管道

钢管按制管材质（即钢种）可分为碳素管、合金管、不锈钢管等。在水利工程中钢管主要用于输送水流体。钢管按生产方法可分为两大类：无缝钢管和有缝钢管。但在树立工程中一般使用无缝钢管。农业灌溉用水龙头带管和喷灌用管等。无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。无缝钢管具有中空截面，可用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。

1.1.1 钢管管道的特点

钢管管道具有一些优点：钢管管道外径小，精度高，表面质量好，性能优越，金属密度高，机械强度高，耐压、耐热性好。在抗弯抗压方面具有很强的能力。使用钢管管道可以大大减轻结构重量，节约钢材。但是钢管管道也有一些缺点，在现在大多数山区中，钢管管道的应用不是很普及。在山区水利工程中钢管管道的使用有一定的困难。此钢材用久后容易生锈，在山区中使用钢管管道也会加剧当地的经济困难。山区地表崎岖，而且管道用量要长距离使用。裸露在地表上的管道经风吹日晒很容易损坏从而降低了水利工程事业的发展。

1.2 球墨铸铁管

球墨铸铁管已大量使用在城市供水管网中。其优点是延伸率、刚度、抗拉强度均较大，承受土壤静荷载及地面动荷载的能力通常比其它管材强,衬里和管壁外表面不需另作防腐，采用承插式接口，组装工艺成熟，可承受内水压力超过2.5MPa以上，使用寿命通常有50-100年，比化学管材及钢管使用寿命长；其缺点是只能提供标准管件，单管重量大，同直径、同内压单位长度管重比钢管重1.35倍，在野外特别是山区交通条件不便的情况下二次搬运费用高，安装不便。

1.3 玻璃夹砂管道

玻璃管道是一种轻质、高强、耐腐蚀的非金属管道。玻璃管道是把树脂基体重的玻璃纤维缠绕在旋转的芯模上，并石英砂铺在玻璃纤维之间制作而成的。玻璃管道采用树脂（输送饮用水采用食品级树脂）、玻璃纤维、石英砂为原料。玻璃管道在水利工程中主要用于农业灌溉、污水输送、雨水输送。

1.3.1 玻璃管道的特点

玻璃管道管壁结构合理先进，强度高，稳定性和可靠性强，能充分发挥材料的作用。玻璃管道具有高抗腐蚀性能，玻璃表面不易腐蚀，使用时间比其他的钢管管道长，使用寿命长。玻璃管道管壁表面光滑，不易结垢，液体流通速度快，能够很好地保护水体的质量。玻璃管道还有轻质高强、抗震性强的特点。能够大大提高水利工程的效率。但是玻璃管道也有一些缺点，玻璃管道在山区水利工程中应用起来很不方便，工程量大，玻璃具有易破碎的特点。一旦造成玻璃的破坏就很难修复。因此玻璃管道在使用工程中必须要保护好玻璃不被破坏。只有这样玻璃管道才能大大提高工作的流通和效率。

1.4 预应力钢筋混凝土管（PCCP管）

PCCP管是我国于20世纪90年代初从美国引进的新型管材生产技术，采用新型复合材料，其工作原理是：将预应力钢丝按设计拉应力和螺距连续均匀地缠绕在混凝土管芯上，使其处于压应力状态，能够平衡内部压力或外部荷载而不破裂。在2000年以来，PCCP管广泛用于水利、电力、市政和自来水供水主管项目上，其中南水北调工程北京段采用了DN4000mm的PCCP管，为国内同类管道最大口径。

其主要优点有材料单价低、采用承插式接口，安装方便；其缺点主要是PCCP管容易发生的空鼓问题。尤其是离心成型的的管材，更应加强这方面的管理与检查。对该管材的混凝土与水泥砂浆表面的裂缝较难控制，且标准管件重量大，比同管径、同压力作用下的钢管重2.8倍，山区运输困难，施工难度大，临时费用投资较大。

2.管材选择

2.1 钢管和预应力混凝土管比较

目前使用的预应力混凝土管公称压力在0.2～1.0MPa，因此仅水头在1.0MPa以下考虑预应力混凝土管，对于高于1.0MPa以上水头的管道，可按压力要求直接采用焊接钢管。

表1 同种型号管材比较表

可以看出虽然预应力混凝土管比钢管重，但价格便宜，综合下来0.2～1.0MPa采用预应力混凝土管比钢管经济。

2.2 钢管和球墨铸铁管比较

表2 同种型号管材比较表

球墨铸铁管和钢管单价相当，但球墨铸铁管施工方便，对同样管径的管道，应选择单位重量较轻的材料，由上表不难看出Φ800mm的管道，球墨铸铁管重量较大无优势，仍选用焊接钢管。

2.3 钢管和夹砂管比较

钢管和夹砂管比较，目前使用的夹砂管公称压力在0.6～2.5 MPa，因此两者都能满足本工程的要求。

表3 同种型号管材比较表

钢管和夹砂管的壁厚相当，由于夹砂管糙率较小同一流量采用的管径也较小。从上表不难看出夹砂管从重量和价格上要优于钢管，只是存在施工复杂等因素，综合考虑下来夹砂管比钢管要经济。

2.4 预应力混凝土管和夹砂管比较

从上表可以看出预应力混凝土管比夹砂管重，管径大，目前使用的预应力混凝土管公称压力在0.2～1.0MPa，在同等公称压力下夹砂管比预应力混凝土管造价低，综合考虑下来夹砂管比预应力混凝土管经济。

表4 管材比较表

综上所述，从管道压力要求、经济性及安全运输条件等综合考虑，山区输水管道可根据实际情况优先选择玻璃夹砂管和预应力混凝土管。

3.山区水利工程管道的保护措施

在山区当中，由于地区的不平坦，地形起伏大。管道的保护是非常重要的。并且在输送水资源当中会产生一些污垢。废水中也会存在一些化学物质，造成管道的腐蚀。因此必须采取解决的措施。第一要经常检查管道，并清洗管道内部的异物，发现有堵塞的现象要及时疏通管道，时常保持管道的畅通。第二不要让管道裸露在地表，应把管道埋在地下，以免管道遭到破坏。第三在山区中，制定管道保护措施，提高山区人们对水利工程管道保护意识，自觉遵守规则，不去破坏管道。第四废旧管道的回收利用要提高，在回收废旧管道过程中，应分类回收，尽量避免造成环境的污染。第五山区水利工程管道的应用要根据山区具体的地形来使用管道,这样有利于提高管道的使用效率。

4.结论

山区水利工程多种管道的应用各有优缺点，使用哪一种管道要根据具体的情况而定。目前，山区地区大多数使用塑料管道，因为塑料管道对于山区地区来说成本低，使用方便安全。随着管道的广泛应用，山区水利工程事业也有了质的飞跃。管道的安全使用也是一直探讨的话题。因此管道安全保护也是山区水利工程中不可忽视的一个环节。

总之，山区水利工程多种管道的应用已经深入山区人们的生活、生产当中。通过比较各种管道的优缺点，能够更好地为山区水利工程提供有力的帮助。同时促进山区农业、灌溉业的发展，促进人民生活水平的提高。

[1]杜志平.浅谈排水管道工程施工的常见问题及处理措施[J].中国民居,2010,10.

[2]张洪道.临沂市兰山区基层水利工程的现状与对策分析[J].中国科技博览,2010,26.