多水源、长距离供水水工程设计探讨供水水源保证率不低于多少为安全

摘要我国城市缺水和水资源污染情况愈演愈烈，致使城市供水系统面临严峻的挑战。为了缓解城市用水供需矛盾、改善水源水质，许多城市实施长距离引水、多水源联合供水格局。　　关键词多水源；长距离；供水工程；设计

中国是严重缺水的国家之一，随着经济的发展，大量工厂的涌现以及人民对物质文化需求的日益增长，在水资源原本就紧缺的情况下又对其造成了严重的污染，最大限度的节省水资源成了人们探究的话题。因此对供水系统的优化尤其是多水源、长距离供水迫在眉睫。本文结合实际，对多水源、长距离供水水工程设计进行探讨。

1 输水线路走向和布置

长距离输水具有输水线路长、输水压力大等特点。由于资源时空分布不均匀，工程面临输水管道要经过多个行政区域，所以其面临的地形以及地质是复杂多样性的。这就要求在选择输水线路时满足以下原则：1）供水安全原则；2）施工方便的原则；3）造价经济原则；4）少占或不占农田的原则；5）环境保护原则。

长距离输水，在选择线路时必须综合考虑地方规划和满足经济的要求。在实际操作过程中，可以具体从以下方面着手：

（1）输水线路的布置必须符合城镇总体规划要求，施工期交通方便、干扰少，建成后运行期便于管理和维修，线路的选择和布置力求经济合理；（2）根据输水线路沿线实际地形、地质和施工条件，尽量避免穿越障碍物，减少拆迁，降低政策处理的难度。特别是涉及跨行政区域输水线路，应力求将政策处理难度降低至最小；（3）隧洞洞线布置，应充分利用有利地形并考虑洞脸地形完整对称、山坡陡缓适中、洞口无不良地质问题等。隧洞选线，还应充分考虑施工支洞的布设、洞口外有无弃渣场地和施工场地、支洞的交通及隧洞运行后检查维修的需要等，选择便于适于布置适当数量的施工支洞、有利于施工交通的洞线。洞线应避免从水库库底穿越，以确保施工安全进、出洞口和支洞的布置还应满足建设工期的要求；（5）尽量减少对环境的影响。

2 输水建筑物型式和规模

2.1 输水隧洞型式

常见的输水建筑物型式有：1）管道输水2）隧道输水3）箱涵输水三种。箱涵输水在过去的六七八十年代应用比较广泛。由于其前期投资大、施工复杂、沉降缝间的止水容易渗透的弊端，逐步被管道输水所取代。所以在穿越平坦地段时，多数采用采用埋地钢管的型式。

输水建筑物应选择施工难度小、运行安全性好、可靠度高、投资省、管理方便的型式，在地形地质和施工条件允许的基础上，对于远距离输水流量大的特点，通过山地、丘陵时，为减少穿越障碍物交叉建筑物，尽量采用隧洞输水。

为了确保工程建成后的安全运行，以及利于维修和管理，对输水隧洞应根据洞身洞围岩情况采用钢板衬砌、钢筋混凝土衬砌、喷砼和不衬砌处理。维持隧洞围岩的稳定，曲面优于直面，为方便爆破和出渣，洞底一般为平的或接近平的，因此马蹄型开挖断面优于城门洞型及圆形断面。隧洞进出口、断层破碎带或影响洞段、洞身破碎地段、围岩裂隙发育地段等薄弱环节均采用钢筋砼衬砌，并进行固结灌浆和回填灌浆处理；围岩稳定性较差的洞口段，为防止渗漏，除钢筋砼衬砌外，还需内衬钢板；同时隧洞沿线经过黄金矿化点时，将采用钢板内衬予以隔离，以防止污染水源；衬砌隧洞局部部位，可采用喷砼和喷锚支护；地下水活动微弱，洞身稳定性好、岩石完整、裂隙不发育洞段，不衬砌，洞底采用砼铺砌平整，有利维护、检修和清理工作，能降低沿程水沿头损失。

2.2 输水管道、管材和管径

长距离输水工程输水管道必须从安全、经济、方便管理等角度进行考虑再加以选择。比较常见的管道有钢管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、预应力混凝土管（PCP）、球墨铸铁管、玻璃钢管。

预应力混凝土管管径一般小于DN 2 000mm，工作压力0.4--0.8MPa，是最经济的管材，应用较广。但是因为管材本身很重，加上容易渗漏，输水不安全。所以其使用频率逐步被降低。长距离输水要求能够承受一定的内外压，且口径大。在这方面，玻璃钢管具有优良的特性，单从性能上考虑，必是首选。但是玻璃钢管价格较高，一般不选作输水管道。另外两种在国内相对采用的比较多。

PCCP与钢管相比较，钢管为柔性管，不能承受0.1MPa的负压，外荷载的压力必须由管道外的土层承担，PCCP则相反；在回填料方面，钢管对土质的要求比较高，必须进行复杂的反腐措施，预应力钢筒混凝土管本身的混凝土和砂浆可以起到防腐的功效，延长了使用寿命；从管道安装敷设的角度，PCCP相比较更方便快捷。平均计算，PCCP约为钢管单位成本的80%-90%。综合各方面的因素，PCCP在抗腐蚀性能、经济、对地质的要求、施工便捷都表现出了明显的优势，但管材重量较大，对运输及施工道路要求较高。球墨铸铁管施工方便，但大口径球墨铸铁管铸造难度大，价格较贵。

对以隧洞为主、单管供水供水工程，要求管道的安全可靠性高，但管道在工程所占比重不大，并且沿线地形起伏较大，遇障碍物较多，钢管是目前用于长距离输水管中最成熟的管材，所以，大多数情况下采用埋地钢管。钢管的安全可靠性高，钢材有极好的机械强度，钢板制成的管道可以承受较高的内压和外压，而且管径DN600-3600mm，适用范围较广。另外，在穿越障碍物较多、地形复杂地段或不同结构的连接段，钢管有很强的适用性。排水管道有时会遇到障碍物，如穿过河道、铁路等地下设施时，管道不能按原有坡度埋设，而是以下凹的折线方式从障碍物下通过，即敷设倒虹管。

3 多水源

资源性缺水地区随着工农业生产的发展和人口（包括外来人口）的增加，社会综合用水尤其是县城的生活用水需求量迅速增长，遇枯水年份需水缺口较大，水资源的短缺已成为经济发展的一个制约因素，境外引水势所必然。