肥乡区农村生活水源江水置换工程管材的选择

□张 龙 郑书娟 崔 童

河北省自2014年开展地下水超采综合治理试点工作以来取得了积极成效，同时随着南水北调工程的通水，利用引江水置换部分地下水，对地下水超采综合治理并改善地下水环境具有重要意义。农村生活水源江水置换作为推进地下水超采综合治理和乡村振兴战略的一项重要举措。农村供水是基础性、长远性、普惠性的民生工程，为提高农村供水保障水平，让农村居民喝上放心水，项目中对输水管道管材的选取至关重要，管材的选择不但影响供水安全和水质安全，同时也对工程投资产生直接影响。

1.基本情况

根据《河北省人民政府关于公布地下水超采区、禁止开采区和限制开采区范围的通知》，邯郸市肥乡区为浅层地下水和深层地下水禁采区，需对地下水进行严格管控，地下水只作为应急和战略储备水源。肥乡区作为南水北调受水区，从2019年开始积极探索实施农村生活水源江水置换工程，以南水北调地表水厂为引水水源，将全区9处农村集中供水站点的深层地下水水源全部置换为引江水。工程于城区南水北调地表水厂新建加压泵站1座，同时向各集中供水站点铺设输水管道长约60km，规划年供水量为694.65万m3，受益乡镇9个，受益总人口约31.5万人。

2.管道工程

2.1 选取原则

对于农村生活水源江水置换工程来说，管材的选择至关重要，它直接关系着供水的安全性和经济性。在给水工程中，管材投资所占的比重很大，且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例很多，因此输水工程管材的研究和比选对节省投资、方便施工、安全运行意义重大。

管材选择必须满足下列要求：

有足够的强度，可以承受各种内外荷载；水密性好，它是保证管网有效而经济运行的必要条件；水管内壁应光滑以减少水头损失；价格较低，使用年限较长，并且有较强的防止水和土壤侵蚀的能力；管道接口应施工简便，工作可靠。

根据以上管材选择要求，同时结合各地已实施的生活用水供水管道管材应用情况，现阶段管网新建、扩建工程中采用较多的管材有球墨铸铁管（DIP管）、高密度聚乙烯管（HDPE管）、涂塑钢管（TPEP管）等。

2.2 管材比选

2.2.1 球磨铸铁管（DIP）

DIP管是上世纪中期开发的一种高强度铸铁材料，因管壁内所使用的石墨是以球状存在其内部，故其韧性好，延伸率高，承受内外压能力强，具有较高的抗震性和密封性，且有较好的耐腐蚀、抗氧化能力。

主要缺点：球墨铸铁管管壁较薄，承、插口端易变形；可挠度差，最大偏转1.5°，管体笨重，对口困难，安装时必须动用机械，价格较高；同时橡胶止水易老化，对垫层基础和回填土要求非常高，否则易造成渗漏。

2.2.2 高密度聚乙烯管（HDPE）

HDPE管与金属管道相比，具有重量轻、耐腐蚀、卫生安全、内壁光滑水力条件好、使用寿命长等优异性能，它还具有特殊的柔韧性，极高的延伸率和独特的热熔焊接连接方法，具有很多其它管材都不具备的优势。

HDPE管共分为PE63、PE80和PE100级，PE63、PE80级承压较小，较少采用，工程中一般均选用PE100级。PE管整体性能好，伸长率、耐冲击性能好，耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好，具有较高的强度及刚度、运输、敷设方便，连接时采用热熔对接，可将管道连接长达数百米进行弹性敷设。安装简单、施工快捷、维修便利。

主要缺点：不宜用于热水管道，宜用于工作温度不大于40℃。在施工过程中遇到尖利物容易受划痕而影响其寿命。

2.2.3 涂塑钢管（TPEP）

TPEP管是以钢管为基管，以塑料粉末为涂层材料，在其内表面熔融涂敷上一层塑料层，在其外表面涂敷上塑料层或其他材料防腐层的钢塑复合产品。

涂塑复合钢管既有钢管的强度又有塑料管拥有的耐腐蚀、耐磨损、流体阻力小等优点，是一种新型的给水、防腐管道。同时管道对垫层要求低，管网整体性好，焊接牢固，抗震抗塌陷能力强，适应地形能力强。

主要缺点：管材现场焊接时，焊口处需进行修复，不宜用于热水管道，宜用于工作温度不大于40℃。

2.2.4 造价比较

肥乡区农村生活水源江水置换项目中主输水管线及各供水站支线涉及的管道管径涵盖250mm～600mm内的多种尺寸，管道铺设方式主要以明挖铺设为主，水平定向钻铺设为辅。

图1 表示的是管道明挖铺设单价的曲线图。管道明挖铺设单价包括：管材及辅材费用、吊装铺设费用、充水试压费用等。根据图1可以看出，有效管径小于300mm时，PE管铺设单价＜DIP管铺设单价＜TPEP管铺设单价；有效管径大于300mm时，PE管铺设单价逐渐高于同管径金属管。

图1 管道明挖铺设单价曲线图

图2表示的是管道水平定向钻铺设单价的曲线图。引调水工程中小管径管道水平定向钻施工常采用的管材为钢管和PE（1.6MPa）管。水平定向钻铺设单价包括：管材及辅材费用、钻孔扩孔及回拖布管、充水试压费用等。根据图2可以看出，有效管径小于300mm时，PE（1.6MPa）管水平定向钻铺设单价小于TPEP管铺设单价；有效管径大于300mm时，PE（1.6MPa）管水平定向钻铺设单价逐渐高于同管径TPEP管。

图2 管道水平定向钻铺设单价曲线图

从造价方面比较，当有效管径小于300mm时，明挖铺设宜采用PE管，水平定向钻铺设宜采用PE（1.6MPa）管；当有效管径大于300mm时，明挖铺设宜采用DIP管，水平定向钻铺设宜采用TPEP管。

2.3 推荐方案

本工程根据管径、内压、外部荷载和管道敷设区的地形、地质、材料的供应，按照运行安全、耐久、减少漏损、施工和维修方便、经济合理的原则，同时考虑到肥乡区各乡镇的供水站只对水体进行加氯简易处理的现状，经过技术、经济、安全等方面的综合分析比较。本工程中输水管道管材的选取如下：

由肥乡区县城南水北调地表水厂为起点的主输水管线所需管径较大，管道明挖铺设采用DIP管，水平定向钻施工部分采用TPEP管，管道管径分别为DN600、DN500、DN450，主输水管线铺设总长度为21.44km。

各供水站支线管道线路较长，管道沿线地形较为复杂，且穿越较多，因此明挖铺设采用PE100（1.0MPa）管，水平定向钻施工部分采用PE100（1.6MPa）管。同时，考虑到PE管管道壁厚较大，因此工程中PE管管径选用的有：dn355、dn315、dn280、dn250，各供水站支线铺设总长度为38.86km。

3.结论

通过对本工程中输水管道管材的合理选择，使工程总投资得到有效地控制，将有力保障工程的顺利实施，及安全有效地运行。使肥乡区农村饮水安全得到巩固提升，实现地下水压采既定目标，最终达到城乡供水一体化。□