关于事故管段并网供合格水的调研分析

　　摘要：按照国家相关施工规范要求，新铺设给水管道应进行两次冲洗化验完毕后，方可并入原有管网，为了防止浑水事故的发生，本文提出除了施工规范要求的再次冲洗以外，在并网后还应增加一次冲洗化验，以确保供水的本质。本文着重对并网前后的冲洗方案及水力参数计算进行研究阐述。
　　关键词：冲洗；并网；浑水事故；给水管线；冲洗流速的保证
　　
　　一、概述
　　在给水管道尤其是大口径（直径大于等于800毫米）管道铺设完成后，应按照规定进行水压试验，合格后进行冲洗消毒，之后申请停水，与原有管线并网供水。在新出版的给水排水管道工程施工及验收规范（国标GB50268-2008）的9.5章节给水管道冲洗与消毒中，对新铺设的给水管道冲洗消毒有如下要求（节选）：
　　1、排水管道已安装完毕，并保证畅通、安全；冲洗管段末端已设置方便、安全的取样口；
　　2、管道冲洗分两次进行，即冲洗和冲毒两部分。第一次冲洗应用清洁水冲洗至出口水样浊度小于3NTU为止，冲洗流速应大于1.0m/s。管道第二次冲洗应在第一次冲洗后，用有效氯离子含量不低于20mg/L的清洁水浸泡24h后，再用清洁水进行第二次冲洗直至水质检测、管理部门取样化验合格为止。
　　在实际工作中，新铺设的给水管道进行过冲浊和冲毒这两次冲洗合格之后，多次发生过并网后的浑水事故，既然新管道都干净了，为什么会有浑水事故呢？本文提出一个新的观点：为防止浑水事故的发生，除了对新铺设管道进行两次冲洗之外，在停水并网后还应进行一次并网后冲洗，下面进行详细论述。
　　二、并网后浑水事故的原因分析
　　对历史上的浑水事故进行分析后，认为浑水形成无外乎以下三种原因：
　　1、新铺设的管道不洁，管道内有未被清扫冲洗出的泥水杂物，这是浑水产生的主要原因，按照经验数据分析，70%以上的浑水都是由于这种原因产生的。
　　2、在停水并网过程中有泥水杂物进入管道且未被清扫干净，这也是主要产生浑水的原因，约占20%左右。
　　3、原有管道多年未冲洗，积垢严重，停水后积垢脱落，形成污染源，这种现象比较少，约占10%左右。
　　理论上说，1千克的泥土如均匀分散到1000立方水体中时，水体的浊度会增加1毫克/升，3千克的泥土足以使1000立方的洁净水体从合格到不合格，也就是常说的浑水事故。
　　另外，在中国很多地区，尤其是很多大中城市的供水供应的属于供水管理部门，而新铺设的给水管道在停水并网中，恰恰牵涉到以上两个各部门，由于管理上存在交叉，工作中存在职责不清，从客观上也增加了浑水事件的风险。
　　对于以上原因逐一进行分析，根据历史经验可以认为最容易解决的是第一类原因，只要按照施工规范进行有效的清扫、冲洗、消毒，完全可以解决新敷设的管道内部不洁的问题。对于第二种原因，可以参照第一种解决办法，在停水过程中进行彻底的清扫，确保接拢部分管道内部的清洁，也完全可以解决。而对于第三种原因就必须具体问题具体分析了，原则上在可能的前提下，应在停水接拢后恢复供水前，将新老管道一并进行冲洗，化验合格后一同并网。
　　三、计算原理及水力公式的应用
　　按照规范的要求，对于新埋管道，冲洗流速不小于1.0m/s，必须进行连续冲洗。但是现实的存在问题是：现场情况千变万化，不太可能安装流量仪等精密仪器，为了达到规范要求的冲洗流速，应如何设置冲洗口，又如何知道管道内的流速达到规范要求值呢？按照规范要求和经验分析，应按照以下原则进行：
　　1、对于冲洗口的设置，原则上应布置在新铺管道的末端，冲洗管的口径应为主管道的1/3左右，尽量靠近河道等处，确保冲洗口达到无障碍敞口流形式进行冲洗，这样可以讲管道内异物顺利冲出。
　　2、为了便于采样化验，应在冲洗口设置水质采样点。为便于进行水力计算，应在冲洗口前安装压力表，通过调节进水阀门和冲洗阀门来调节冲洗流速，达到彻底冲洗的目的。
　　按照以上原则设置完毕后，在现场不能提供流量仪的情况下，可以进行简化的水力计算：假设只设置一个圆形短管管嘴出流的公式计算如下：
　　在冲洗口压力H1(通过已安装的压力计获得）已知后，即可求出冲洗管出口流速：
　　(1)
　　其中：
　　H1为出口处压力，单位为米；
　　μ为圆口系数，取0.82；
　　V1为冲洗管出口处流速，单位为米/秒；
　　G为重力加速度，取9.8米/秒2。
　　对于冲洗口流量，则有公式：
　　(2)
　　其中：
　　D1为冲洗管直径，单位为米；
　　Q1为冲洗管流量，单位为米3/秒。
　　对于相应的主管道流量，则有公式：
　　(3)
　　其中：
　　D0为主管直径，单位为米；
　　Q0为主管道内流量，单位为米3/秒
　　V0为冲洗管出口处流速，单位为米/秒。
　　由于只有一个冲洗口，水流是连续流，可以认为冲洗支管流量即为冲洗主管道的流量，则有公式：
　　(4)
　　将公式(1)、(2)、(3)代入公式(4)进行换算，则有公式：
　　(4)
　　这样，就可以根据已知条件计算出新埋设主管道的冲洗流速，通过调节进出水阀门，计算分析是否达到规范要求，即V0>=1米/秒。
　　下面根据某市主干道给水管道工程的实例进行计算分析：
　　现主干道上已新敷设直径1000毫米的球墨铸铁管，管道末端已设置直径300毫米的冲洗口，安装了压力计并设置了水质采样点管道内部清扫完毕，完成压力试验和两次冲洗及消毒工作，均符合规范要求。在停水接拢后，对接拢点内部进行彻底清扫，为避免并网后产生浑水事故，拟对其进行并网后的冲洗。通过调节进水阀门的开启，按照公式（1）（2）（3）（5）进行计算可以得出冲洗口压力H？在8至11米波动时，对应1000毫米主管道的流速，如下表（小数点后保留三位）：
　　                　　
　　由上表可知，随着出口端压力的上升，出口流速不断加快，流量也不断增加，经过试算法得出当出口端的压力在9.36米时，主管道的冲洗流速刚刚达到1米/的规范要求（表中灰底底部分）。
　　在实际工作中，为了便于现场控制，可以根据不同主管道口径和不同的冲洗管口径进行列表计算，可以直接将主管道流速V?设为1米每秒，求出不同状态下冲洗口压力的临界值，对公式（5）进行换算，则有公式：
　　(6)
　　根据公式（6）可以对300毫米至2000毫米的不同主管道，以及的相应的100毫米至600毫米的冲洗口端压力临界值进行计算，如下表（原则上冲洗管口径选取主管口径的1/4到1/3，保留小数点后两位或两位有效数字）：
　　           　　
　　对上表进行分析，可以得出以下结论：
　　1、在表中粗实线上方灰底部分，对应的冲洗主管道口径与冲洗支管口径的条件下，冲洗支管出口压力必须超过47.42米才可能达到规范要求的流速，即1米/秒，如此高的压力实际根本无法达到，因此不得选择在此区域内使用。
　　2、在表中粗实线下方灰底部分，对应的冲洗主管道口径与冲洗支管口径的条件下，很低的冲洗支管出口压力（4.66米）即可满足规范要求的流速，即1米/秒，很容易达到，但是此时的管网压力处于失压状态，严重影响周围用户正常用水，因此同样不可选择在此域内使用。
　　3、在表中两条粗实线的之间白底部分，对应的冲洗主管道口径与冲洗支管口径的条件下，即冲洗支管与冲洗主管口径之比在1/4至1/3左右时，要求的冲洗支管出口压力在6.15米至35.9米之间，现场完全可以达到，此时的管网没有失压，对周围用户用水影响不大，因此建议在此区域内选择使用。
　　四、解决浑水问题的方案及对策
　　根据以上的分析计算，经过对相关历史资料分析，为解决停水后的浑水问题，提出以下方案及对策：
　　1、自来水是一种特殊产品，与人民群众的生命健康息息相关，建设管理各方都应高度重视供水的质量和安全，应本着对人民高度负责的精神，树立良好的职业道德，严格按照规范和施工图要求进行施工和管理。
　　2、对于新铺设的管道，应按照规范要求进行认真涿根清扫，对口径超过800毫米的大口径管道，应增加人工内部清扫工作，所以管道在施工间歇期间采用有效手段对管口进行临时封堵，防止杂物进入管道，确保新敷设管道的清洁。
　　3、对新铺设的管道按照规范要求进行压力试验、消毒和两次冲洗工作，确保新铺设的管道符合规范要求，具备并网的条件。
　　4、根据现场实际情况进行分析，制定切实可行的停供水方案及并网冲洗方案，选定合理的冲洗排水口，进行必要的水力计算确定合适的冲洗管口径，在停供水时间上应留有余地，确保停供水工作在安全可靠的条件下进行。
　　5、停水接拢后应对接拢点进行人工清扫，确保接拢点的清洁，验收合格后才能进行最终封闭。
　　6、在并网冲洗前应从来水方向缓慢进水，将管道内气体排尽后，开启阀门进行连续冲洗，并根据冲洗口压力表读数按照公式（5）计算主管道流速，确定主管道流速达到规范要求，在水质化验合格后方可并网。
　　7、在停水前应将所有支管阀门关闭，新老管道冲洗完毕，化验合格后、最后逐一将支管阀门缓慢打开，恢复供水。
　　8、恢复供水后应保留2至4小时的观察期，一旦有浑水出现应立即关闭阀门停止供水，及时进行有效的处理。
　　五、结束语
　　国家发布的各种设计、施工、验收规范为工程建设各方的工作提出了规范性的要求，国家规范中所要求的不是最高标准而是最低要求标准，是必须达到的要求。在具体的生产实践中，各种问题层出不穷，相当复杂，这就需要我们要具体问题具体分析，一图纸和规划为依据，用科学的方法和手段揭示问题并解决问题，最后还应进行必要的分析总结。
　　本文提出的并网后还应增加一次冲洗化验的论点，以及解决浑水事故的方案及对策，是在实践中逐步总结摸索出来的方案，经过多次实践证明是合理有效的。