油沙河水库供水管道设计

陆远文

( 广西玉林水利电力勘测设计研究院，广西 玉林537000)

1 概 述

金沙县油沙河水库位于毕节地区金沙县箐门乡，水库位于赤水河上游右岸支流马洛河的一级支流油沙河上。

水库坝址以上流域面积196． 0 km2，多年平均流量2．52 m3/s。枢纽工程由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪洞、右岸取水口、一级抽水泵站、发地坡增压泵站、头等坡增压泵站及供水管路系统组成。水库正常蓄水位为812．00 m，相应库容为1 190 万m3，兴利库容828 万m3，校核洪水位815．79 m，总库容1 377 万m3。工程规模属于Ⅲ等中型。水库开发任务主要是为向严重缺水的金沙县城、石场乡和箐门乡提供城镇用水，工程设计供水量3．97 万m3/d，即1 449 万m3/a。

2 供水管道布置

工程区地形以高山陡壁为主，供水线路的布置除了考虑沿线地形地质，供水点高程和供水线路长短等因素外，施工交通条件也是一个重要的考虑因素。现状水库坝首至金沙县城，坝首至石场乡，坝首至箐门乡之间均已开通有乡镇公路或乡村公路，路面宽3．5 ～5．0 m，公路走向基本沿两地直线布置，线路较近。经在1/5 万和1/1 万地形图上布线和现场踏勘后，初拟供水管道主要沿现有道路边布置，管线总长度为41．098 km，具体布置如下:

坝首抽水站从水库提水至油家胡子高位水池，供水总管从高位水池起沿左岸山坡往悬心店方向布置，在悬心店处分成2 支:①金沙县城供水总管;②石场乡供水总管。金沙县城供水总管基本上沿着箐门乡～金沙县城的乡镇公路布置，途经悬心店、冷水河风景区、王家坪子、硝洞坡、花厂沟、头等坡、炉塘坝、大鸭坝、西洛水库、平坝乡，最后到西洛乡将军坡等，供水管路总长23．044 km;石场乡供水总管基本上沿着箐门乡～石场乡的旧公路布置，从悬心店起途经发地坡、波罗村、大木树、落水孔等，最后到石场乡，供水管路总长11．515 km;箐门乡供水支管直接在高位水池接出，管路长1．713 km。

基于以下几点考虑:①金沙县城还有其它供水水源，本次供水量3．43 万m3/d，只占其总用水量8．28 万m3/s 的41．4%;②供水水厂自身有一定贮水功能;现代供水管材质量较为可靠，即使管线出现故障，抢修也较为方便快捷;③油沙河供水管线全长41．098 km，如果采用一备一用双管供水，投资将增加3 000 万左右，直接影响项目的经济指标。因此，参照近期类似工程设计经验，本工程供水管线采取单管供水的方式。

输水管线所处地层主要为寒武系( ∈) 和二迭系( P) ，岩性有灰岩、白云质灰岩、砂泥岩和第四系地层。输水线路基本是沿旧路或公路布置，边坡稳定性较好，不存在大的滑坡、崩塌等不良地质现象。

3 管径选择

本工程供水管道经济流速采用根据“经济因素法”推导出的便捷公式( 《给水排水》1990年06 期，作者: 郭祥庄) 计算，公式如下:

式中:V 为采用便捷公式计算的经济流速;n 为管道糙率;D 为管道计算内径，m; C 为管道造价; η 为泵站总效率( %) ，取0．68;E 为电费单价( 元/kW·h) ，本工程取0．6 元/kW·h; t为使用年限，到10 a。

1) 坝首→悬心店、悬心店→头等坡增压泵站、悬心店→发地坡增压泵站管段。由于供水线路沿线两侧地形陡峭，较难找到合适布置增加泵站的位置，故坝首→悬心店、悬心店→发地坡增压泵站、悬心店→头等坡增压泵站这3 段管道的管径确定，除了经济流速外，还考虑通过调节管径的大小，控制管道的水头损失，满足增压泵站的布置。综合考虑后，坝首→悬心店管段的管径取0．75 m，相应流速1．59 m/s; 比经济流速稍大;悬心店→头等坡增压泵站管段的管径取0．75 m，相应流速1．47 m/s，与经济流速相近; 悬心店→发地坡增压泵站的管径取0．18 m，相应流速2．00 m/s，比经济流速稍大。

2) 头等坡增压泵站→关鸭坝、发地坡→大木树管段。关鸭坝和大木树分别为金沙县城和石场乡供水管道高程分水岭，是管道设计的高程控制点，两管段的管径根据经济流速，初拟几个管径进行技术经济比较后确定。管径比较见表1。

表1 管径比较表

从上表1 看，头等坡增压泵站→关鸭坝管段，当管径在750 ～850 mm 范围时，管道投资总现值相差不大，从施工角度考虑，取最小的经济管径即750 mm，相应流速为1．47 m/s;发地坡→大木树管段，当管径在160 ～200 mm 范围时，管道投资总现值相差不大，由于管径160 mm 时，流速＞2．5 m/s，不宜采用，故管径取180 mm，流速2．00 m/s。

3) 关鸭坝→将军岩、大木树→石场乡管段。这两管段均位于高程分水岭之后，也是供水管网的末端，为节省工程投资，在满足管道末端水头压力和防止管道水锤压力破坏的条件下( 通常流速限制在2．5 ～3．0 m/s) ，尽可能采用小管径。关鸭坝→将军岩管段管径取0．65 m，流速1．96 m/s;大木树→石场乡管段管径取0．18 m，流速2．00 m/s。

4) 箐门乡供水。箐门乡供水量较小，供水线路也短，从坝首高水位可自流供水，在满足管道末端水头压力和防止管道水锤压力破坏的条件下( 通常流速限制在2．5 ～3．0 m/s) ，尽可能采用小管径。故箐门乡供水支管管径取0．16 m，相应流速1．29 m/s。

4 管材选择

根据《室外给水设计规范》( GB50013 －2006) 的要求，输配水管道材质的选择，应根据管径、内压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质、管材的供应，按照运行安全、耐久、减少漏损、施工和维护方便、经济合理以及清水管道防止2 次污染的原则，进行技术、经济、安全等综合分析确定。《村镇供水工程技术规范》要求“地埋管道应优先考虑选用符合卫生要求的给水塑料管;明设管道应选用金属管或混凝土管，不应选用塑料管”。目前城镇供水管网常采用水泥管、铸铁管、钢管、玻璃钢管和以UPVC 管及PE 管为代表的塑料供水管等，由于本工程供水流量小，内水压力大，故不宜采用水泥管，而铸铁管单位长度相对较重，施工困难，因此本工程输水管材在塑料输水管、玻璃钢管和输水钢管中选择。

5 结 论

油沙河水库工程供水对象较多，供水管道长，且供水对象高程也各不相同，中途设有增压泵站，故管网布置较为复杂，管道投资占管网总投资的比重较大，各段供水管道的管径、管材选择对工程的经济指标影响很大。本工程在管道设计中，充分考虑了工程区的地形、地质条件和施工交通条件，依据经济流速选择管径，对常用的管材进行了对比分析，根据不同水头情况，择优选取不同的管材，整个供水管道的布置合理，工程投资较省。

［1］郭祥庄. 给水管网经济流速简捷计算的探讨［J］. 给水排水，1990(06) :2 －7.

［2］金沙县油沙河水库工程可行性研究报告［R］. 贵阳: 中国水利水电建设工程咨询贵阳有限公司，2011.

［3］吴建平，刘伟，李欣. 玻璃钢管用于消防管道的探讨［J］. 建设科技，2007(18) :83.