張燕萍

（攀枝花市原水投資管理有限公司，四川攀枝花617000）

1 工程概況

攀枝花市觀音巖引水工程總供水規(guī)模為9.4m3/s，其中，攀枝花市4片區(qū)的供水流量為8.4m3/s，灌區(qū)為1.0m3/s。輸水干管起點位于觀音巖大壩，終點是金江水廠，線路總體方向是自西向東。引水工程輸水管道線路總長78.38km。觀音巖引水工程中有隧洞2座，跨金沙江管橋5座，跨支溝管橋4座。觀音巖引水工程建成后，分別向現(xiàn)有11座水廠供水。

2 工程特點

2.1 輸水線路長

從觀音巖水電站至金江水廠，輸水線路總長78.38km，沿線采用架空、埋地、隧洞、管橋多種敷設(shè)方式，交錯布置，水利條件復(fù)雜。線路布置及水力學(xué)設(shè)計要求能保證工程長期安全可靠的供水。

2.2 具備重力流供水的水壓

水源地觀音巖水電站庫區(qū)的死水水位與水廠的進水水池有百余米的高差，具備重力流供水的條件。

2.3 地形、地質(zhì)條件復(fù)雜

工程位于四川西南部邊緣，云貴高原的北部橫斷山區(qū)川滇山地，地勢西北高、東南低，山脈走向多呈近南北向。

3 設(shè)計思路

3.1 輸水管道系統(tǒng)設(shè)計

觀音巖引水工程是攀枝花全市各大水廠原水供應(yīng)系統(tǒng)，需滿足主要供水目標(biāo)100%供水量并確保供水效率的最大化。輸水管道多采用雙管供水，在其中一條管道出現(xiàn)故障時，另一條管道作為備用，以滿足70%以上供水量的要求。

3.2 輸水方式選擇

綜合考慮攀枝花的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟條件，在保證水質(zhì)和水量的前提下，選擇合理的長距離輸水方式。觀音巖引水工程采用長距離封閉式的專用管道輸水模式。在地勢條件允許的情況下，應(yīng)充分利用自然水頭，采用能耗更低、更經(jīng)濟的重力流輸水模式。

3.3 長距離輸水管道路徑選擇

輸水管道的造價占有整個輸水工程造價相當(dāng)大的比例，管道路徑的選擇直接關(guān)系到管道長度，對整個工程的經(jīng)濟合理性影響巨大。管道路由設(shè)計必須綜合地理、環(huán)境、社會等各方面因素，對多方案進行比較，不斷優(yōu)化得到最終方案。

3.4 管道材料的選擇

在長距離輸水工程中，管道費用占總投資的比重較大，管材選擇不當(dāng)造成事故頻發(fā)或增加不必要投資的教訓(xùn)較多。因此，管材的選擇對節(jié)省投資、方便施工、安全運行意義重大。目前，給水管材有多種，但大都在鋼管（SP）、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、球墨鑄鐵管（DIP）等中選擇，各種管材都有各自的優(yōu)缺點，結(jié)合本工程特點，分別就各種管材進行論述，選定合適的管材。

1）焊接鋼管（SP）

鋼管應(yīng)用歷史較長，適用范圍廣，能承受較高的內(nèi)壓，一般選用螺旋焊縫與直縫焊接鋼管，在攀枝花地區(qū)應(yīng)用廣泛。優(yōu)點：可設(shè)計性強；抗軸向拉力大，管道埋地敷設(shè)時一般無需設(shè)支墩；做好防腐處理使用壽命可達50年以上；缺點：鋼管耐腐蝕性較差，防腐工作量較大，管道內(nèi)、外均需做除銹和防腐處理；焊接安裝要求高，安裝時間較長，造價較高。

2）預(yù)應(yīng)力混凝土管（PCP）

預(yù)應(yīng)力混凝土管的優(yōu)點是造價低；使用壽命較長，一般可達50年[1]；不需做防腐處理。缺點是承受內(nèi)外荷載較低，一般的PCP管承受內(nèi)壓為0.2～1.0MPa，管頂覆土約為2m；承插接口制作精度難以保證，滲漏較多；管道較重，運輸安裝不便；軸向抗拉力較小，輸水安全性相對較差。

3）預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）

PCCP管是由鋼板、高強鋼絲和混凝土構(gòu)成的復(fù)合管材。常用管徑范圍：DN（800～4000）mm，管徑越大，價格優(yōu)勢越明顯，該管材具有SP和PCP雙重優(yōu)點，其缺點是質(zhì)量大，運輸費用高，適合當(dāng)?shù)赜猩a(chǎn)廠家的地區(qū)。

4）球墨鑄鐵管（DIP）

球墨鑄鐵管（DIP）屬于柔性管。優(yōu)點：具有較好的承壓能力，最大工作壓力可達2.4MPa，并具有一定抗軸線拉力能力；球墨鑄鐵管穩(wěn)定的化學(xué)性能輔以噴鋅、涂漆等防腐措施，具有優(yōu)異的耐腐蝕性，使用壽命長達50年以上；缺點：球墨鑄鐵管價格較高；運輸費用較高，比鋼管施工難度大，比PCCP管施工難度小。

4 觀音巖引水工程特點

4.1 地形地質(zhì)條件復(fù)雜

觀音巖引水工程位于云貴高原北部橫斷山區(qū)川滇山地，地勢西北高、東南低，山脈走向多呈近南北向。區(qū)內(nèi)山高谷深，山勢陡峻，山頂海拔多在1200～2900m，切割深度達300～1000m，屬中山地貌。

引水干管沿金沙江兩岸布置，線路區(qū)溝壑縱橫，金沙江深切，河道狹窄，谷坡陡峭，兩岸支流、沖溝較發(fā)育。仁和支管沿金沙江支流大河左岸布置，大河由東南向西北匯入金沙江，彎曲延伸，兩岸村鎮(zhèn)、道路密集分布。

引水線路沿線地表多有厚度不一的第四系堆積物分布，以人工填土、坡積物、崩坡積物為主，少數(shù)地段為階地堆積物。

4.2 輸水線路長，內(nèi)壓高

本工程輸水線路較長，干管長約60km，仁和支管長約15km，管道運輸、安裝工作量大，管材對投資影響大。輸水管道工作壓力高，主干管最大工作壓力1.02MPa，要求管材具有較高的承受內(nèi)壓能力和良好的防滲能力。

4.3 易發(fā)水錘，水錘危害大

本工程輸水線路長、沿線分水口多，分水口運行調(diào)度和管路排泥等工況使管道內(nèi)水流流態(tài)發(fā)生變化，易發(fā)生水錘。因工作壓力大，水錘危害大，要求管材具有較高的承受內(nèi)壓能力。

4.4 本地區(qū)常用給水管材

經(jīng)調(diào)查，攀枝花市常用的給水管材是鋼管。從本工程的實際情況來看，雖然鋼管綜合價格略高一點，但鋼管具有承受內(nèi)外壓好，管道不易滲漏，供水安全性高，適應(yīng)性強，管材管件容易加工的優(yōu)點，鋼管做好內(nèi)外防腐可確保管道使用年限和安全可靠性。

4.5 關(guān)鍵位置的線路優(yōu)化

攀煤矸石電廠南側(cè)段原設(shè)計埋地和架空管道方案，從危巖體上經(jīng)過，存在很大的安全隱患，處理危巖體此類不良地質(zhì)災(zāi)害優(yōu)先采用線路避讓措施，否則應(yīng)進行專門的地質(zhì)災(zāi)害處理，消除安全隱患后再進行工程建設(shè)。即使是增加大量的抗滑樁、錨固等防護措施，也不能確保危巖體的整體穩(wěn)定，且費用巨大，已不屬于工程措施能夠解決的安全問題，必須突破原方案，尋找更優(yōu)化的線路。經(jīng)反復(fù)研究，管道移至內(nèi)側(cè)沿道路埋地敷設(shè)，同時一部分線路移至隧洞內(nèi)敷設(shè)。

5 結(jié)語

飲用水水源地存在飲水安全隱患，長距離輸水是用新的取水水源地代替原有飲水水源地的有效路徑，經(jīng)濟、合理地進行輸水管道設(shè)計對確保供水系統(tǒng)安全和控制工程投資有重要的意義。對于攀西地區(qū)長距離輸水管道設(shè)計，充分利用地勢，把握住線路、管材的選擇，穿越障礙物的處理措施等環(huán)節(jié)是控制投資的關(guān)鍵。工程經(jīng)過試運行，驗證了設(shè)計是合理的。