给水管道的更新改造

　 冷 震
（济宁供水集团总公司）

　　摘要:本文分析了给水管道更新改造的必要性，提出了进行改造的原则、 方法和实施步骤，并结合工程实例进行了说明。
　　关键词：给水管道　 更新改造　　 刮管涂衬　　 水力计算

　　城市的发展带动了工业和生活用水量的增加，而部分早期铺设的管道随着时间的推移，运行负荷越来越重，供水能力已不能适应用水量不断增长的需要，一些地区出现了水压不足和水量欠缺的情况，在一定程度上影响了经济的发展和社会的稳定。因此，除了设法提高现有供水设施的生产能力外，应及时对旧管道进行更新改造。

1、管道更新改造的必要性

1.1 管道漏失严重
　　给水管道漏水量的大小与管材质量、施工状况、维护管理、铺设年限、管道压力等因素有关。部分管道，尤其是旧城区管道使用年限长、管材质量差、施工不合理，管内腐蚀严重，使管壁变薄，引起局部穿孔漏水，严重的则发生爆管现象，使水大量流失。根据日本所做的调查资料，在引起城市漏水诸多因素中，由管道腐蚀老化造成的漏水量占33.1%，可见旧管道漏失之严重。
1.2 运行动力费用增加
　　据研究，一般铸铁管和钢管在使用10～20年后，粗糙系数n由原来的0.012增加到0.016～0.018，个别未涂衬的铸铁管高达0.025，水流阻力大大增加，能耗增大，动力费用增加。
1.3 管网水质恶化
　　使用年限较长的金属管道由于内壁腐蚀、结垢、沉积，锈蚀物中含有大量的铁、锰和各种细菌，使管网中的铁、锰、浊度、色度和细菌等指标值上升，水质呈现一定程度的恶化。另一方面，穿孔、爆管等漏水的管道一旦出现负压将造成污水侵入，使水质恶化。
1.4 管道超负荷运行
　　城市建设初期，给水管道多数按近期规划设计，没有考虑长远发展需求，随着城市的发展，用水量的增加，当初铺设的管道就显得紧张滞后，超负荷运行，不少地区水压不足、水量不够，影响了正常的生产、生活。

2、管道更新改造的原则

　　面对旧管道已无法满足当前用水需求的情况，针对其存在的不足，必须对其进行改造，以推动城市建设的不断发展。在改造过程中，应遵循以下原则：
2.1 符合城市发展规划要求，立足近期发展，考虑远期发展需求
　　管道根据供水区范围内总用水量来确定，总用水量包括居民生活用水、市政用水和工业用水，而这些与城市的人口、工业发展、设备标准等规划内容有关。管道的位置和走向要符合城市规划的要求，尽可能沿现有道路或规划路铺设，并合理分布于供水区内。
2.2 尽可能发挥现有管道的供水能力，降低造价
　　管网建设投资巨大、使用期、投资回收期长，为节省费用，对一些仍有使用价值的管段要充分利用，发挥其经济效益。
2.3 因地制宜，切实可行
　　管网改造要从技术和经济、环境角度综合考虑，制定切实可行的计划，逐步实施。
2.4　 满足用户对水质、水量和水压的要求

3、管道更新改造的基本方法

3.1　 适合进行更新改造的管道
　　3.1.1 输水能力已不能满足需要，而适宜更换为更大口径的管道；
　　3.1.2 因街道拓宽等原因，该段管道的位置及埋深需作调整；
　　3.1.3一年内管道的维修费、赔偿费和间接损失费之和达到该管段固定资产净值的二分之一时；
　　3.1.4由于该管段时常发生爆管，影响大面积供水而引起重大损失或强烈反响，或引起交通事故严重堵塞和建筑物安全的；
　　3.1.5管道内壁腐蚀影响水质，或动力费用增加，按理论讲应更换新管，但工作量很大，只能重点对腐蚀严重的进行恢复输水能力。
3.2 更新改造的基本方法
　　3.2.1拆旧换新。对第一、二种情况常采用拆除方法，拆除原有管道后铺设新管道，其材质、接口及防腐要求按新管道要求安装。
　　3.2.2增敷平行管线。原有管道仍然使用，在其附近再新敷设一条管线。相对于第一种方法，新敷的管道直径可能小一些，相对经济一些。
　　3.2.3刮管涂衬。后三种情况的更新改造方法可分为两类：刮管涂衬和内穿管法。如果原来管道结构强度仍满足要求的，宜采用刮管涂衬方式。先把管内结垢清除掉，然后涂上水泥砂浆等涂料。如钢管从强度上已满足要求，即使有部分漏水小孔，刮管涂料除能恢复输水能力外，也能堵住漏水小孔，适当增加强度和使用寿命。
　　3.2.4内穿管法。原有管道结构强度不足，可在原管道内插较小口径的管道，这种方法比拆旧换新方法经济得多，但是由于管径变小，输水能力也变小了，能否采用还要根据工程实际情况确定。

4、实施步骤

4.1 搜集现状资料或做调查研究
　　管网系统包括管网、泵站、水池、水塔等，在使用过程中，其工作状况不断发生变化，因此必须搜集现状资料，做调查研究，包括：用户的组成和分布；近期和远期的用水量；管道的材料、管径、水力摩阻和使用年限；调节构筑物的类型、数量、位置；泵站工作状况、水泵型号；水处理工艺；在不同用水量时，管网中具有代表性地点的水压；原水水质和管网水质；管网漏水情况。这些材料有些是技术档案材料，有些必须到现场实测。只有在掌握了给水管网现状资料后，才能对管网具备的输配水能力、其是否与净化设施处理相配套、影响供水的瓶颈部位等进行综合分析判断。
4.2 整理调查资料
　　把搜集的资料和调查的结果加以整理，得出：给水系统工况图，例如给水管网水压线图，在图中显示出有代表性的用水情况下（如最高、最低用水时）的水压分布，并可绘制等自由水压线图，以显示水压不足的地区及流量和水头损失过大的管段；分析水管内结垢和引起故障的原因；显示管网的实际用水情况及泵站和水塔在供水时所起的作用；确定水泵和管网的联合工作点，并可发现供水时电能是否有浪费的情况；了解取水构筑物的工作状况，分析运行过程中供水量变化的原因。
4.3 进行管网水力计算
　　根据上述整理的资料，绘制管网系统的计算图，并确定近期和远期的节点流量。根据管材、管径和使用年限，确定管段的水力阻力增长系数，计算各管段的实际摩阻。使用计算机进行管网水力计算，校正各管段摩阻和节点流量，直到计算结果符合现状调查结果。考虑用水性质、用水比例，将集中流量和管段流量综合计算为节点流量，要求节点流量准确地反映供水管网实际流量的分布状况。管段的流速应控制在经济流速范围内。
4.4 提出改造方案并付诸实施
　　根据实测和计算结果，提出改造的方案。如水压线过密的管段，因流量超过正常输水能力，以致水头损失过大，可提出放大管径、增设平行管线、刮管涂衬的方案。然后对各种方案进行经济技术比较，力求经济、合理、可行、安全。
4.5 加强后期运行管理
　　管网改造完成后，要做好完整详细的竣工图，存档保存，以备今后查用；重视用户对水质、水量、水压的反馈意见；生产中注意防止产生水锤；加强管网检漏工作。

5、工程实例

　　车站东路南起火车站，北至红星路，全长2276米。该路段原给水管线铺设于七十年代，管径DN200、DN300，管材为铸铁管、水泥管。随着道路沿线工厂、生活区的建设发展，用水量越来越大，现有管线供水管径偏小，负荷越来越重，并且铸铁管使用年限长，腐蚀严重，内壁积垢，输水能力下降，管线改造势在必行。1999年公司组织人员进行调查论证，提出几套改造方案，最后选用拆除原管、铺设新管的方案，管径DN600，管材为球墨铸铁管，投资240万元。针对原来消火栓偏少的情况，在改造方案设计中，每隔120米设置一个消火栓。设计施工要求依据《室外给水设计要求》（GBJ13-86）、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-97）。新改造的管道自运行以来，运行良好，无事故发生。

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