摘要：2010年16届亚运会将在广州市举办，市政府为了改善城市总体环境，提高城市供水水质和安全性，提出了广州市西江引水工程，以解决城市西北部水厂的水源及城市发展用水问题，因此，西江引水工程方案的选择尤为重要。论文就西江引水工程中引水工程管材应用以及输水管线中泵站的设计两个方面进行了分析和对比，提出了技术经济较优的方案。
关键词：西江引水工程 管材 泵站 优化
对西江引水工程方案的优化选择，要全面反映工程实施后可能产生的影响，从而指导项目的整体规划与设计，这就要求综合考虑经济、社会、环境、资源和工程技术这一复合系关系。它们之间不是简单的加和，而是一种相互影响、相互制约、协调共生的关系。论文结合浙北引水工程的实际情况，对西江引水工程优化调度方案进行比较和选择。
1西江引水工程概况
西江引水工程是广州市迎接亚运会，保障供水水源安全的重点工程。该工程对于满足和促进城市化建设的要求和发展,扩大城市供水范围,置换西部老城区江村、石门、西村水厂不合格水源,增加优质供水水量,提高供水水质,保障居民身体健康具有十分重要的意义。
西江引水工程总规模为350万m3/d,涉及的主要工程内容包含:取水口和取水泵站1座(350万m3/d)、配水增压泵站1座(350万m3/d)、并行的2条约48.7km的原水干管(DN3600)以及总计约41.1km(DN2800~DN1600)的原水分配支管。输水管线需多次穿越包括北江、西航道白坭水道等大型河流。西江最枯水位与最高水位相差11.35m，沿程水力损失大，取水水位变化幅度很大，用户近远期用水规模相差较大（近期242万m3/d，远期350万m3/d），这使得合理加压送水至用户变得非常困难。结合近远期规模、输水线路布置和本工程特点，从工程经济、安全可靠性和运行管理等角度分析，提出了三种拟选方案。
2引水工程管材应用
在该工程中对于管材的使用原则必须满足以下要求：能承受要求的内压和外荷载，使用性能可靠，维修工作量少，施工方便:使用年限长，内壁光滑，输水能力可基本保持不变。能适合本地地质和各种实际情况的需要，造价较低。材料特性比较。从水力条件而言，玻璃钢夹砂管最优，糙率系数为0.01，PCCP管居中，内衬水泥砂浆防腐的钢管和球墨铸铁管相当，糙率系数约为0.01。
1）从管材的工程力学特点考虑。
玻璃钢夹砂管相对而育壁薄，为柔性管道，对基础与回填要求较高。PCCP管是半柔性接口，它要求管道基础局部变形不应过大，在砂夹石的管基上应作砂垫层，在松软粘土层上应作砂夹石过波层，使管道敷设过程中较少产生局部应力集中；钢管适用性最强，钢管环向强度、弹性模量较高，能适应各种地质条件，一般情况下不需做管道基础处理:球墨铸铁管承受外压的能力比钢管差，道路以下埋深相对较浅时应做加固处理，球墨铸铁管为柔性接口，管道转夸处播设支教，以防接口脱落；
2）旅工条件和施工要求比较。
球墨铸铁管管材和管配件都需工厂定做，由于球墨铸铁管为外突型承插接口，所以不能采用顶管施工。钢管及其管配件可工厂生产或现场工作，接口一般采用就地焊接，运输和施工安装方便顶管施工工艺中钢管使用最为广泛.。玻璃钢夹砂管比重约为1.6左右，运输较为方便，管材及管配件需工厂定做，不如钢管方便，在长距离顶管中目前还没有应用实例。国城市供水管网中，铸铁管占80%以上，球墨铸铁管在大口径长距离引水工程中使用较少，南洲水厂原水管工程采用DN2200球墨铸铁管10KM，迄今为止未因管道质量问题发生过事故。是成功经验。
预应力钢筋混凝土混凝土管(PCCP)，到目前为止，国内己建成了四十多条生产线，涉及管子规格范围从DN600到4800，适用工作压力最高达1.6MPa，南水北调工程中线北京段，山西省万家寨引黄工程，使用管径3m的PCCP管43.5公里，2003年10月26日通水投产:新.乌鲁木齐洪水工程10公里倒虹吸工程，使用了管径2.8m的PCCP约15公里:深圳东深供水工程，使用了管径2.6口的PCCP长约9.5公里，2003年6月竣工，上述已竣工通水的工程迄今为止未因管道质t问题发生过事故。
3）小结。
管材性能、施工条件和施工要求、口径范围、管子制造能力及国内实际使用状况等综合分析，适合的大口径管材(DN2400以上)有钢管和PCCP管.考虑到管线沿线总体来说交通运输条件较好，地质条件也可以满足大口径PCCP管的要求，穿越障碍如顶管和沉管的管材推荐采用钢管。
3泵站设置和压力分级方案
1）三级加压方案
为降低输水管道的工作压力，本方案采用低压输水至江村水厂、石门水厂、西村水厂和预留的北部水厂。在取水口、桩号K23+650的西南涌和末端K48+800的鸦岗村东设置3座加压泵站，总装机40800kW，全线均采用水泵压力输送。优点：1）降低了输水管道系统的工作压力（发生停泵水锤时压力不可能降低）；2）对管道沿线地形条件的适应性较好。本方案的缺点是：1）直抽增压必然造成水泵的扬程重叠，效率降低。2）停泵水锤难以把握，装机容量过大、运行能耗高、各加压站流量无缝隙连接和调度运行困难，土建费用高，工程占地多等。3）全线均为泵流，水锤升压情况下的管道内压值将大于3级总扬程，多级直抽增压的停泵水锤分析计算将十分困难。4）需要建3座泵站，土建及机电设备安装工程量大。
2）二级加压方案
本方案在取水口设取水泵站，压力输送1.1本方案在取水口设取水泵站，压力输送1.19km到猪腰岗调压井。近期通过调压井直接输送至江村、石门、西村水厂，远期通过调压井重力流输送约47.549km至鸦岗，在输水干线末端的鸦岗村东设服务于二期的加压泵站，经提升后至水厂。优点是：1）解决了近远期用水规模悬殊较大带来的不利影响。2）分为两级加压，一级加压后的管道工作压力小于0.4MPa，二级加压泵站管道工作压力小于0.2MPa。3）取水泵站的水泵扬程范围在近期和后期变化不大，均在12～38m之间。该方案的缺点是：第一，存在停泵水锤问题，分段计算的停泵水锤产生的压力下降，使全线均为负压；而水锤压力交替变化时，在管线的某些突起处（肘形部）容易发生水柱拉断再弥合水锤，由于在鸦岗加压泵站采用了露天前池，停泵水锤压力不会在同一级泵站形成叠加。第二，取水泵站调频运行范围较大，机组运行效率相对较低。
3）一级加压方案
本方案在取水口处设置取水泵站一级加压，在尽可能短的距离内将水提升至线路高点处的调压井，然后通过约48km的干管和若干支线管道，以有压重力流的方式向江村水厂、石门水厂和西村水厂等3间水厂供水。优点是一，避免了三级加压方案以直抽增压的方式，直接从管道抽水加压输水的诸多技术难题。第二，避免了泵流管路过长所带来的停泵水锤问题。第三，由于取水泵站总扬程加大，使取水泵站水泵机组的调速范围较为合理。第四，节省大量土建、机电等建设和征地费用，运行调度大大简化。缺点是：第一，取水泵站装机规模较大。第二，输水管道工作压力高于前两个方案。第三，取水泵站水泵机组的扬程在近期和远期相差较大。
4）小结
三级三站全泵流水锤发生时压力仍然很高，不宜作为推荐方案。一级一站重力流方案”技术可行，经济性好，但工作压力较高，且预留北部水厂位置未定，不利于与北部水厂结合。“二级二站分期运行方案”技术可行，也较为经济，便于与未定的北部水厂结合，灵活性较大，因此推荐采用“二级二站分期运行”方案。
参考文献：
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