新型管材在城市供水工程中的应用

王 斑

(深圳市市政工程咨询中心有限公司，广东 深圳 518028)

管网工程是城市供水工程中一个非常重要的组成部分，其中管材在管网工程投资中的占比在50%以上，因此合理的选择管材能够减少投资、保证供水安全。随着居民生活用水量与工业用水的日益增加，传统的供水管网管材的弊端越来越明显，因此涌现出了一大批新型供水管材。本文从我国供水管网存在的问题入手，分析了传统管材不能满足现在供水工程要求的原因，对新型管材在城市供水工程中的应用进行了总结，最后对新型管材未来的发展提出了建议。

1 我国供水管网存在的问题

1.1 城市供水二次污染问题

供水厂出水水质指标必须达到《生活饮用水卫生标准》，但是自来水经输配水管网达到用户端的时其水质往往有所下降，因此城市供水二次污染问题严重影响了用户饮用水安全。二次污染问题主要由一下两个原因导致。

(1)供水厂出水中含有微生物。《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定，水厂出水中菌落总数(CFU/mL)限值为100。由此可见出厂水经过消毒工艺后虽然达到了《生活饮用水卫生标准》，但是水中仍然含有一定量的微生物，这些微生物在输水管道中如果遇到合适的环境就会大量繁殖，使用户终端自来水中的微生物数量远远高于出厂水，从而导致了饮用水的二次污染问题。

(2)供水管道自身的影响。供水厂出水的水质合格率为99.4%，而当自来水经过一系列的加压、输送等过程达到用户终端时其合格率仅为98.52%，合格率下降了0.88%。不难得出，供水管网的材质是造成饮用水合格率下降一个重要原因。金属管道管壁能够与自来水中的余氯发生化学反应产生沉淀物沉积在管道壁上，长久以来会使管道管径变小、流速加速，沉积物在高速水流的冲刷下脱落，导致了用户终端出水水质变差。塑料管道虽然具有抗腐蚀性强等诸多优点，但是由于其生产工艺的差别，会存在污染物浸出的危险。

1.2 漏损严重

供水管网漏主要与管材、接口连接形式、施工等因素有关。金属管与塑料管相比，金属管使用年限要低很多，因此金属管网的漏损情况是比较严重的。球墨铸铁管是常用的输水管，其接口形式一般是承插式，这种接口的漏损率较高，而石棉水泥接口的漏损率较小。管道实际施工过程中因素复杂多变，常常会出现管道地基下沉等问题，从而导致后期管道出现漏损情况。

1.3 管网老化、腐蚀严重

老城区管网老化现象尤为严重，由于设计年代久远，缺乏相应的管道基础数据，这会加大管网后期维护、更换难度。管道的腐蚀作用主要是由管道中微生物的生命活动导致的，微生物对管道的腐蚀主要有电化学腐蚀与化学腐蚀两种，其中管道电化学腐蚀的速率要高于化学腐蚀。

2 新型管材的应用

2.1 传统供水管网管材

传统的供水管网管材主要分为金属管与非金属管，金属管主要包括钢管、铜管、球墨铸铁管、不锈钢管等，非金属管材主要包括钢筋混凝土管与塑料管。金属管具有承压性能好、抗腐蚀性强、适用性广等特点，因此成为传统供水管网的首选管材，但是金属管道重量大、造价高等特点直接影响了管网总投资。非金属管道耐腐蚀性好，造价低，但是可能存在有机物浸出的危险。因此，传统的供水管材很难满足现代城市供水工程的要求。传统供水管网管材的优缺点对比总结如表1所示。

2.2 供水管网新型管材

为了克服城市供水二次污染问题、传统供水管网造价、高耐腐蚀性差等问题，近几年来涌现出了大量的新型管材。新型供水管材主要包括以下五类：聚氯乙烯类、聚乙烯类、聚丙烯类、工程塑料类与复合管类。

表1 传统供水管网管材优缺点对比

聚氯乙烯类以UPVC为典型代表，它是我国目前使用量最大的塑料管材。UPVC管主要有三大类别，普通UPVC管、新型塑料管硬质聚氯乙烯管、消音螺旋形管，其中新型塑料管硬质聚氯乙烯管广泛应用于城市供水工程中。新型塑料管硬质聚氯乙烯管主要有UVPC芯层发泡管、UVPC径向加筋管两类。与传统的塑料供水管相比UPVC管具有，优越的耐腐蚀性、水力条件的优越性、工程效益方面的优越性、可设计方面的优越性等这些优良的性能。UPVC管接口的连接方式主要有胶黏剂粘合、橡胶圈承插，接口的水密性较好，从而在一定程度上避免了水的漏损。谢玉辉等从UPVC塑料管的种类及特点出发，介绍了UPVC塑料管的种类，分析了其在实际工中应用的优越性，通过介绍UPVC塑料管的应用现状提出了UPVC塑料管存在的问题以及设计安全考虑，最后对UPVC塑料管今后的发展进行了展望。

聚乙烯类主要有PE、HDPE(高密度聚乙烯管)，MDPE(中密度聚乙烯管)，聚乙烯管的管材原料来源丰富，其分子结构单体简单，是聚合物中最简单的一类。聚乙烯管因具有质量轻、连接方式简单、耐腐蚀性强、使用寿面长、柔韧性等特点被广泛应用于供水工程中。广东汕头市从2008年10月份起在涉农社区供水直抄到用户改造工程中广泛采用聚乙烯管(PE)，赖桂平等对该项目进行了详细总结。该项目在选择管材颜色方面，为了区别于别的管线，管材颜色选为红色；DN200以上的管道采用球墨铸铁管，DN200以下的管道采用聚乙烯管(PE)。在安装聚乙烯管(PE)的过程中得出以下三条经验：一是，由于聚氯乙烯管的柔性与韧性较好，在起伏地面进行安装时可以根据其特点进行敷设；二是，当管径大于DN63时管道的接口形式可采用热熔对接形式；三是，当管径小于DN63时道的接口形式可采用热熔承插连接。

聚丙烯类包括PPR管与PPB管，该类管主要应用于建筑给水工程中。与传统的镀锌钢管相比，具有管径小、耐腐蚀性、材质轻、热传导率低、不易结垢、使用寿命长、不滋生微生物、施工方便等特点，因此聚丙烯管被广泛应用于建筑热水管、给水管中。刘秀芬对聚丙烯管在室内给水工程中的应用进行了详细探讨，从施工前的准备、管道安装及要求、水压试验、施工过程中应该注意的问题这四个方面进行了总结。

ABS工程塑料类，该类管是由丙烯腈、丁二烯与苯乙烯共聚而成的一种管材，该类管具有耐高温、保温性能好、导热率低、水力条件好、抗老化等优点。龙柳媛等对ABS管的性能与应用进行了总结，由于ABS管中加入了抗氧化剂与抗紫外线剂等添加物，使其具有独特的物理新能。ABS管的安装方式有多种，螺纹连接、法兰连接等，连接方式灵活多变，接头的密封性良好，施工方便。具体的工程应用实例如，石家庄参谋学院等大面积的住宅区采用ABS管输送饮用水。由此可见，ABS管主要应用于居民住宅区的给水管道。

复合管材按其生产工艺科分为两类：一是，以镀锌钢管为基础，在其内壁涂上一层聚乙烯或环氧树脂，该类管成为钢塑管；另一类是，采用镀锌钢带和聚乙烯通过复合胶联成型的产品，称为钢塑复合压力管。由于其独特的制造工艺，使其具有承受高压的能力，耐压可达1.6MPa。刘延艳介绍了塑料复材料在给水工程中的应用并对其发展趋势进行了分析。首先分析了传统的塑料管在供水工程中应用的局限性，然后介绍了塑料复合材料主要包括塑-铝复合管、孔网钢带塑料复合管等，最后分析了塑料复合管相较于传统材料的主要优势有超大口径、环保等优点

3 结论与展望

新型管材与传统的管材相比在性能上、经济性、施工等方面具有独特的优势，因此广泛应用于我国供水工程中。新型管材大多都是以聚合物为主的高分子合成材料，所以在输水过程中就有可能存在高分子物质浸出的危险，因此在未来的研发过程中应该重点重视新型管材的稳定性问题。