云南省云龙县城原水输水管道设计

李佳佳，施永生，王先兵，刘树元

（1.台州学院 建筑工程学院，浙江 台州 318000；2.昆明理工大学 土木工程学院，云南 昆明 650224）

云龙县位于大理州西部，地处横断山南端澜沧江纵谷区。根据地形图可知县城建设主要集中在较为平缓的地域，而为了保证水源水质水量水压的要求，水源地一般都在地势较高的山区内［1］，水源地高程较水厂高差能达到371.3 m。云龙县城原水输水管长35.66km，输水规模为11000m3/d。

图1 云南省云龙县城原水输水管平面布置图Fig.1 Raw water conveyance pipeline layout of Yunnan province Yunlong county

1 管道路线敷设选择

输水管线路选择原则一般遵循五方面:①线路尽量短、起伏小、土石方工程量少、造价经济、少占农田和不占农田。②线路走向、位置应符合城市规划的要求，并尽量沿现有道路或规划道路铺设，以利施工和维护。③尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽和泄洪地区，并注意避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高侵蚀性土壤地区。④施工、维护方便，节省造价，运行安全可靠。⑤考虑远、近期结合和分期实施的可能性。

根据上述输水管路选择原则并结合现场踏勘情况，推荐沿河敷设作为设计走向。因此有两个方案供选择，其一沿沘江西岸敷设；其二沿沘江东岸敷设。原水输水管道敷设方案情况如表1所示。

（1）沿沘江西岸输水。距取水点3.7km处通过沘江大桥穿越至沘江西岸，且在至水厂不到1.5km时再次穿越至沘江东岸至水厂，原水输水管总长度为35.66km，其中DN300球墨铸铁管14.9km，DN350球墨铸铁管20.76km；上游3.7km和下游1.5km管道敷设和方案二相同外，其余管道均沿云龙至兰坪公路敷设，敷设条件相对较好，施工难度相对较小，供水可靠性高。

（2）沿沘江东岸输水。水厂位置在沘江东岸，不需穿越沘江，管线长度为33.69km，其中DN300球墨铸铁管13.85km，DN350球墨铸铁管19.84km；地质条件较差，山脊较多，管道敷设条件较差，供水安全性较低，且管道施工时需要人工将管道运至沘江东岸，施工技术要求高且难度大。

表1 原水输水管敷设方案比选表Tab.1 Raw water conveyance pipe scheme selection

经上述技术经济综合比选，选择沿沘江西岸输水方案，即方案一。

2 减压水池设置

经过计算比较及实际地形勘测，最终方案确定为桩号K2+513和K18+027处设置减压水池，高程分别为2119.14m和1779.42m。水源至1#减压水池最大静压为48.08m，1#减压水池至2#减压水池最大静压为219.14m，2#减压水池至水厂最大静压为200.67m。原水输水管道压力情况如表2所示。

表2 原水输水管道压力表Tab.2 Raw water pipes pressure

3 管径确定

根据云龙县有关规划、县城实际发展情况，并结合《室外给水设计规范》［2］确定云龙县供水工程由包罗水库近期（2020年）供水为5000m3/d；远期（2030年）供水规模为10000m3/d。

原水输水管设计流量按11000m3/d考虑（管道漏损系数和水厂自用水系数1.1），即458.33m3/h，原水输水管按远期一次建成。

本工程原水输水管采用K9球墨铸铁管，充分利用地形条件，选择重力流输水，且考虑工程投资的最少化，因此确定2种不同管径组合方案（见表3）。

本工程为重力式长距离有压输水，输水动力为输水管起端和末端高差。水源至水厂高差较大，考虑充分利用管道水头损失减小管道动压值［3］。取水底板高程2168m，而水厂配水井水面标高为1796.7m，水源与水厂高差可达371.3m，且原水输水管呈“V”字型，最低处标高为1650m，原水输水管最高点与最低点高差为488m，管道承压过高容易发生爆管，且原水输水管只有一根，因此本设计初步考虑在适当地方建减压水池以减小管道承压，提高供水安全性，降低造价，但是必须充分利用水头减小管径。设计流量和输水管长度为定值时，管径越小，投资越少，由表4可知，方案1和方案2可充分利用地形条件实现重力流，但方案2较方案1工程投资大，因此，本工程采用方案1。

表3 原水输水管道管径组合方案Tab.3 Raw water pipes diameter combinations

表4 原水输水管水力计算Tab.4 Raw water pipes hydraulic calculation

图2 云南省云龙县城原水输水管水力坡降图Fig.2 Raw water delivery pipe hydraulic gradient of Yunnan province Yunlong county

4 水锤防护措施

水锤是长距离输水工程的一个重要的技术问题，也是造成工程事故的一个主要原因，常见水锤现象主要是弥合水锤和关阀水锤［5］。消除水锤的方法有很多，本工程采用的主要措施如下［4］:

（1）延长阀门关闭时间的方法减小水锤的影响，相关阀门包括进出口阀门和管道中检修阀门。

（2）管路起端、末端附近以及管路中静水压值最大处，为安全起见，在相应位置设置减压水池进行泄压。

（3）为防止管系中存有气泡，本输水设计时在管线高点、过河均设有排气阀门。

5 结语

本工程长距离有压重力输水得以实现，完全靠水源与水厂地形高差，输水管道全长35.66km。通过对云龙县原水输水线路选择、减压水池设置、管径确定、水锤防护措施等分析，实现管道安全、可靠、经济输水的目标。

［1］齐欣,王琳,施永生,等.小城镇供水管网规划设计［J］.净水技术，2012，31（3）:71-73.

［2］GB 50013-2006，室外给水设计规范［S］.

［3］中国工程建设标准化协会.城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程［M］.北京:中国计划出版社，2006.

［4］李佳佳,徐长坤,施永生,等.巍山县原水输水管改扩建工程设计［J］.中国给水排水，2014，30（10）:52-54.

［5］杨玉思,徐艳艳,羡巨智.距离高扬程多起伏输水管道水锤防护的研究［J］.给水排水，2009，35（4）:108-111.