小城鎮(zhèn)給水排水管網(wǎng)設(shè)計與計算

1、小城鎮(zhèn)給水排水管網(wǎng)設(shè)計與計算第 6 章 小城鎮(zhèn)給水管材及設(shè)備6.1 給水管道材料及配件水管及零件是安裝給水管網(wǎng)的主要材料，選用時應(yīng)綜合考慮管網(wǎng)中 所承受的壓力、 敷設(shè)地點的土質(zhì)情況、 施工方法和可取得的材料等因 素。配輸水管網(wǎng)的造價占整個給水工程投資的大部分， 一般約為60%- 80%；正確的選用管道材料，對工程質(zhì)量、供水的安全可靠性及維護 保養(yǎng)均有很大關(guān)系。 因此，給水工程技術(shù)人員必須重視和掌握水管材 料的種類、性能、規(guī)格、使用經(jīng)驗、價格和供應(yīng)情況，才能做到合理 選用水管材料，做出正確的設(shè)計。按照水管工作條件，水管性能應(yīng)滿足下列要求：1. 有足夠的強度，可以承受各種內(nèi)外荷載。2. 水密性，它

2、是保證管網(wǎng)有效而經(jīng)濟工作的重要條件。 如因管線的 水密性差以至經(jīng)常漏水，無疑會增加管理費用和導(dǎo)致經(jīng)濟上的損失。 同時，管網(wǎng)漏水嚴重時也會沖刷地層而引起嚴重事故。3. 水管內(nèi)壁應(yīng)光滑以減小水頭損失。4. 價格較低，使用年限較長，并且有較高的防水盒土壤的侵蝕能力。 此外，水管接口應(yīng)施工簡便，工作可靠。水管可分為金屬管（鑄鐵管和鋼管）和非金屬管（預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝 土管、玻璃鋼管等）?，F(xiàn)將各種管材的性能分述如下。6.1.1 鑄鐵管鑄鐵管按材質(zhì)可分為灰鑄鐵管和球墨鑄鐵管。連續(xù)鑄鐵管或稱灰鑄鐵管，有較強的耐腐蝕性，以往使用最廣。但 由于連續(xù)鑄管工藝的缺陷，質(zhì)地較脆，抗沖擊和抗震能力較差，重量 較大，且經(jīng)常發(fā)

3、生接口漏水，水管斷裂的爆管事故，給生產(chǎn)帶來很大 的損失?；诣T鐵管的性能雖相對較差，但可用在直徑較小的管道上， 同時采用柔性接口， 必要時可選用較大一級的壁厚， 以保證供水安全。鑄鐵管接口有兩種形式：承插式（圖 6-1 ）和法蘭式（圖 6-2 ）。水 管接頭應(yīng)緊密不漏水且捎帶柔性， 特別是沿管線的土質(zhì)不均勻而有可 能發(fā)生沉陷時。承插式接口適用于埋地管線， 安裝時將插口插入承口內(nèi)， 兩口之間 的環(huán)形空隙用接頭材料填實，接口時施工麻煩，勞動強度大。接口材 料，一般可用橡膠圖、膨脹性水泥或石棉水泥，特殊情況下也可用青 鉛接口，目前不少單位采用膨脹性填料接口， 利用材料的膨脹減輕了 勞動給強度，并加快施

4、工進度。法蘭接口的優(yōu)點是接頭嚴密， 檢修方便， 常用來連接泵站或水塔的 進、出水管。為使接口不漏水，在兩法蘭盤之間嵌以3 5mm厚的橡膠墊片。在管線轉(zhuǎn)彎、分支、直徑變化以及連接其他附屬設(shè)備處，須采用各 種標準鑄鐵水管配件。 例如承接分支管用丁字管和十字管； 管線轉(zhuǎn)彎 處采用各種角度的彎管； 變換管徑處采用漸縮管； 改變接口形式處采 用短管，如連接法蘭式和承接式鑄鐵管處用承盤短管； 還有修理管線 是用的配件，接消火栓用的配件等，見表 6-1。球墨鑄鐵管既具有灰鑄鐵管的許多優(yōu)點，而且機械性能有很大提 高，其強度是灰鑄鐵管的多倍，抗腐蝕性能遠高于鋼管，因此是理想 的管材。求墨鑄鐵管的重量較輕，很少發(fā)

5、生爆管、滲水和漏水現(xiàn)象， 可以減少管網(wǎng)漏損率和管網(wǎng)維修費用。球墨鑄鐵管采用推入式楔形膠圈柔性接口， 也可用法蘭接口， 施工 安裝方便，接口的水密性好， 有適應(yīng)地基變形的能力， 抗震效果也好。目前我國球墨鑄鐵管的產(chǎn)量低，產(chǎn)品規(guī)格少，價格也較高。6.1.2 鋼管鋼管有無縫鋼管和焊接鋼管兩種。 鋼管的特點是能耐高壓、 耐振動、 重量較輕、單管的長度大和接口方便，但承受外荷載的穩(wěn)定性差，耐 腐蝕性差， 管壁內(nèi)外都需有防腐措施， 并且造價較高。 在給水管網(wǎng)中， 通常只在管徑大和水壓高處， 以及因地質(zhì)、地形條件限制或穿越鐵路、 河谷和地震地區(qū)時使用。鋼管用焊接或法蘭接口。 所用配件如三通、 四通、彎管和漸

6、縮管等， 有鋼板卷焊而成，也可直接用標準鑄鐵配件連接。6.1.3 預(yù)應(yīng)力和自應(yīng)力鋼筋混凝土管在給水工程建設(shè)中，有條件時宜以非金屬管代替金屬管，對于加快 工程建設(shè)和節(jié)約金屬材料都有現(xiàn)實意義。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管分普通和加鋼套筒兩種， 其特點是造價低， 抗 震性能強，管壁光滑，水力條件好，耐腐蝕，爆管率低，但重量大， 不便于運輸和安裝。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管在設(shè)置閥門、彎管、排氣、 防水等裝置處，須采用鋼管配件。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管是在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管內(nèi)放入鋼筒， 其用鋼 量比鋼管省，價格比鋼管便宜。接口為承插式，承口環(huán)和插口環(huán)均用 扁鋼壓制成型，與鋼筒焊成一體。自應(yīng)力鋼筋混凝土管的管徑最大為 600m

7、m只要質(zhì)量可靠，可用在 郊區(qū)或農(nóng)村等水壓較低的次要管線上。6.1.4 玻璃鋼管玻璃鋼管是一種新型管材，已在深圳、大慶、秦皇島和北京等地廣 泛采用。它耐腐蝕，不結(jié)垢，能長期保持較高的輸水能力，強度高， 粗糙系數(shù)小。在相同使用條件下，重量只用剛才的 1/4 左右，是預(yù)應(yīng) 力鋼筋混凝土管的1/101/5,因此便于運輸和施工。但價格較高， 幾乎和鋼管想接近，可考慮在強腐蝕性土壤處采用。6.1.5 塑料管塑料管具有強度高、表面光滑、不易結(jié)垢、水頭損失小、耐腐蝕、 重量輕、加工和接口方便等優(yōu)點,但是管材的強度較低,膨脹系數(shù)較 大,用作長距離管道時,需考慮溫度補償措施,例如伸縮節(jié)和活絡(luò)接 口。塑料管有多種，

8、如聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料管（ABS、聚乙烯 管（P日和聚丙烯塑料管（PF、硬聚氯乙烯塑料管（PVC-U等，其 中以PVC-U1的力學(xué)性能和阻燃性能好，價格較低，因此應(yīng)用較廣。 塑料管已在天津、沈陽、濟南、青島、成都、南通、蘇州等 30 多個 大中城市應(yīng)用。與鑄鐵管相比,塑料管的水力性能較好,由于管壁光滑,在相同流 量和水頭損失情況下, 塑料管的管徑可比鑄鐵管??； 塑料管相對密度 在 1.40 左右，比鑄鐵管輕，又可采用橡膠圈柔性承接口，抗震和水 密性較好，不易漏水，既提高了施工效率，又可降低施工費用?？梢?預(yù)見，塑料管將成為小城鎮(zhèn)供水中中小口徑管道的一種主要管材。硬聚氯乙烯（PVC-U管

9、是一種新型管材，其工作壓力宜低于2.0MPa, 用戶進水管的常用管徑為 DN25和DN50小區(qū)內(nèi)DN100- DN2O0管徑 一般不大于DN400為了推廣應(yīng)用，還需開發(fā)質(zhì)量高、規(guī)格齊全的管 配件和閥門。 管道接口在無水情況下可用膠粘劑粘接， 承插式管可用 橡膠圈柔性接口，也可用法蘭連接。塑料管在運輸和縮放過程中，應(yīng) 防止劇烈碰撞和陽光暴曬，以防止變形和加速老化。上述各種材料的給水管多數(shù)埋在道路下。 水管管頂?shù)母餐辽疃龋?在 不冰凍地區(qū)由外部荷載、水管強度以及與其他管線交叉情況等決定， 金屬管道的管頂覆土深度通常不小于 0.7m。非金屬管的管頂覆土深 度應(yīng)大于11.2m,覆土必須夯實，以免受到動

10、荷載的作用而影響水 管強度。冰凍地區(qū)的埋土深度應(yīng)考慮土壤的冰凍線深度。在土壤耐壓力較高和地下水位較低處， ，水管可直接埋在管溝中未 擾動的天然地基上。一般情況下，鑄鐵管、鋼管、承插式鋼筋混凝土 管可以不設(shè)基礎(chǔ)。在巖石或半巖石地基處，管頂應(yīng)墊砂鋪平夯實，墊 砂層厚度，金屬管和塑料管至少為 100mm非金屬管道不小于150 200mm在土壤松軟的地基處，管底應(yīng)有強度不小于C8的混凝土基礎(chǔ)。 如遇流砂或通過沼澤地帶， 承載能力達不到設(shè)計要求時， 需進行基礎(chǔ) 處理，根據(jù)一些地區(qū)的施工經(jīng)驗，可采用各種樁基礎(chǔ)。6.2 給水管道附件給水管網(wǎng)除了水管以外還應(yīng)設(shè)置各種附件，以保證管網(wǎng)的正常工 作。管網(wǎng)的附件主要

11、有調(diào)節(jié)流量用的閥門、供應(yīng)消防用水的消火栓， 其他還有控制水流方向的單向閥、 安裝在管線高處的排氣閥和安全閥 等。6.2.1 閥門閥門用來調(diào)節(jié)管線中的流量或水壓。 閥門的布置要數(shù)量少而調(diào)度靈 活。主要管線和次要管線交接處的閥門常設(shè)在次要管線上。 承接消火 栓的水管上要安裝閥門。閥門的口徑一般和水管的直徑相同， 但當管徑較大以致閥門價格較 高時，為了降低造價，可安裝口徑為 0.8 倍水管直徑的閥門。閥門內(nèi)的閘門有楔形和平行式兩種。 根據(jù)閥門使用時閥桿是否上下 移動，可分為明桿和暗桿兩種。明桿是閥門啟閉時，閥桿隨之升降， 因此易于掌握閥門啟閉程度， 適宜于安裝在泵站內(nèi)。 暗桿適用于安裝 和操作地位受

12、到限制之處，否則當閥門開啟時因閥桿上升而妨礙工 作。圖 6-3 為一般采用的手動法蘭暗桿楔式閥門，由手工啟閉，用法 蘭連接，閥桿不上下移動，閘板為楔式。大口徑的閥門，在手工開啟或啟閉時，很費時間，勞動強度也大。 所以直徑較大的閥門有齒輪傳動裝置， 并在間板兩側(cè)接以旁通閥， 以 減小水壓差，便于啟閉。開啟閥門時先開旁通閥，關(guān)閉閥門時則后關(guān) 旁通閥。 或者應(yīng)用電動閥門以便于啟閉。 安裝在長距離輸水管上的電 動閥門，應(yīng)限定開啟和閉合的時間， 以免因啟閉過快而出現(xiàn)水錘現(xiàn)象 使水管損壞。閥（圖 6-4 ）的作用和一般閥門相同，但結(jié)構(gòu)簡單，開啟方便，旋 轉(zhuǎn) 90就可全開或全關(guān)。蝶閥寬度較一般閥門為小，但間

13、板全開時 將占據(jù)上下游管道的位置，因此不能緊貼楔式和平行式閥門旁安裝。 蝶閥可用在中、低壓管線上，例如水處理構(gòu)筑物和泵站內(nèi)。6.2.2 止回閥止回閥（圖 6-5 ）是限制壓力管道中的水流朝一個方向流動的閥門。 閥門的閘板可繞軸旋轉(zhuǎn)。 水流方向相反時， 閘板因自重和水壓作用而 自動關(guān)閉。止回閥一般安裝在水壓大于196kPa 的泵站出水管上，防止因突然斷電或其他事故時水流倒流而損壞水泵設(shè)備。在直徑較大的管線上， 例如工業(yè)企業(yè)的冷卻水系統(tǒng)中， 常用多瓣閥 門的單向閥， 由于幾個閥瓣并不同時閉合， 所以能有效地減輕水錘所 產(chǎn)生的危害。止回閥的類型除旋轉(zhuǎn)啟式外， 微阻緩閉止回閥和液壓式緩沖止回閥 還有防

14、止水錘的作用。6.2.3 排氣閥和泄水閥 排氣閥安裝在管線的隆起部分，使管線投產(chǎn)時或檢修后通水時，管 內(nèi)空氣可經(jīng)此閥排出。 平時用以排除從水中釋出的氣體， 以免空氣積 在管中， 以致減小過水斷面和增加管線的水頭損失。 長距離輸水管一 般隨地形起伏敷設(shè)，在高處設(shè)排氣閥。一般采用的單口排氣閥見圖 6-6 ，垂直安裝在管線上。排氣閥口徑 與管線直徑之比一般采用1:81:12。排氣閥放在單獨的閥門井內(nèi)， 也可和其他配件何用一個閥門井。在管線的最低點須安裝泄水閥， 它與排水管連接， 以排除水管中的 沉淀物以及檢修時防空水管內(nèi)的存水。 泄水閥和排水管的直徑， 由所 需放空時間決定。放空時間可按一定工作水頭

15、下孔口出流公式計算。 為加速排水，可根據(jù)需要同時安裝進氣管或進氣閥。6.2.4 消火栓 消火栓分地上式和地下式。一般，前者適用于氣溫較低的地區(qū)，其 安裝情況見圖6-7和圖6-8。每個消火栓的流量為1015L/S。地上式消火栓一般布置在交叉路口消防車可以駛近的地方。 地下式 消火栓安裝在閥門井內(nèi)。第 7 章小城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)的維護管理7.1 管網(wǎng)技術(shù)資料的管理給水管道系統(tǒng)的任務(wù)就是按用戶所需要的水質(zhì)、水量及水壓將水輸 送給用戶。為保證給水管道系統(tǒng)安全供水，保持正常的輸水能力，降 低經(jīng)常運轉(zhuǎn)費用， 必須在管道系統(tǒng)使用期間， 做好日常的養(yǎng)護管理工 作。7.1.1 管網(wǎng)技術(shù)管理內(nèi)容管網(wǎng)技術(shù)管理的主要內(nèi)容有

16、以下幾個方面：1. 建立健全管網(wǎng)的技術(shù)檔案資料；2. 管網(wǎng)滲漏的檢查與修復(fù)；3. 定期進行管網(wǎng)的測流、測壓；4. 管道的清洗和防腐；5. 管道設(shè)備的維護和檢修；6. 管網(wǎng)的日常運行調(diào)度。為了做好上述工作， 必須熟悉管線的情況、 各項設(shè)備的安裝部位和 性能、用戶接管的地位等，以便及時處理。平時要準備好各種管材、 閥門、配件和修理工具等，便于搶修。7.1.2 管網(wǎng)的技術(shù)檔案資料管網(wǎng)一般埋在地下，沒有詳實的圖紙與技術(shù)資料，很難掌握管網(wǎng)的走向、位置、管徑、管材、使用年限、閥門位置等，給管網(wǎng)管理帶來很大的困難。因此，建立健全管網(wǎng)的技術(shù)檔案資料，對于科學(xué)管理管 網(wǎng)是至關(guān)重要的。管網(wǎng)的技術(shù)檔案資料應(yīng)包括：1

17、. 管網(wǎng)平面圖，比例為1:5001:1000，圖上標明泵站、管線、閥門、消火栓等的位置和尺寸。2. 管線圖，表明管線的直徑、位置、埋深以及閥門、消火栓等的布 置，用戶接管的直徑和位置等。它是管網(wǎng)養(yǎng)護搶修的基本資料。3. 各種設(shè)備記錄卡（1）閘門卡包括閘門型號、規(guī)格、地位、安裝日期及檢修記錄等；（2）消火栓卡包括類型、規(guī)格、地位、安裝日期及檢修記錄等；（3）檢漏卡包括檢漏情況、地點、維修狀況、日期、使用儀表及 人員；4）特殊工程卡包括過鐵路、倒吸虹、管橋及穿越其他障礙物等的情況及維護詳細記錄；（5）管道防腐及清洗卡包括防腐清洗概況及記錄等； （6）水池水塔調(diào)節(jié)構(gòu)筑物資料。4. 竣工記錄和竣工圖等

18、管線埋在地下，施工完畢覆土后難以看到， 因此應(yīng)及時繪制竣工圖， 將施工中的修改部分隨時在設(shè)計圖紙中訂正。 竣工圖應(yīng)在溝管回填土 以前繪制，圖中標明給水管線位置、管徑、埋管深度、承插口方向、 配件形式和尺寸、閥門形式和位置、其他有關(guān)管線（例如排水管線） 的直徑和埋深等。 竣工圖上的管線和配件位置可用搭角線表示， 注明 管線上某一點或某一配件到某一目標的距離，便于及時進行養(yǎng)護檢 修。為適應(yīng)快速發(fā)展的小城鎮(zhèn)建設(shè)需要， 現(xiàn)在逐漸開始采用供水管網(wǎng)圖 形與信息的計算機存儲管理，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工方式。7.2 管網(wǎng)的檢漏和修復(fù)7.2.1 管網(wǎng)的檢漏管網(wǎng)檢漏工作的是降低管線漏水量，節(jié)約水量，降低成本的重要措 施

19、。管網(wǎng)漏水量的大小視管網(wǎng)的管材質(zhì)量、 施工情況、維護管理工作、 敷設(shè)年限以及其他運行情形等如水壓、 水錘和管網(wǎng)腐蝕等而定。 維護 工作好時，其漏水量可能小于 5%的總水量，維護差管理不善者，漏 水率可達 20%以上，因此減少水量的漏損就等于開辟新水源、節(jié)省動 力，且可減少因漏水而對地下建筑物的危害， 如我國西北大孔性土壤 地區(qū)，若有大量漏水，將會影響附近建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)固。水管漏水的原因很多，如管材質(zhì)量較差，有砂眼、裂隙、管壁厚薄不均勻等；施工不良、接口不牢、基礎(chǔ)沉陷、支墩不當、埋深不足、防腐不好等；偶然事故如車輛壓壞，水錘破壞，其他施工中破壞等；維修不善或不及時，管道防腐、水壓過高、檢漏不嚴等

20、都會造成不同 程度的漏水。檢漏的方法有以下幾種：1. 實地觀察法是從地面上觀察管道的漏水跡象， 如地面或溝邊有清 水滲出，檢查井中有清水流出，局部地面下沉，局部地面積雪融化， 某處草木特別繁茂，地面潮濕較重等情況， 可以直接確定漏水的地點。 本方法簡單易行，管理費用低。但由于現(xiàn)在小城鎮(zhèn)道路面層越來越硬， 越來越厚，不少漏水冒不出路面，形成“暗漏” ，用此法難以發(fā)現(xiàn)。2. 聽漏法是用聽漏棒或電子放大聽漏儀、 相關(guān)檢漏儀等儀器， 憑經(jīng) 驗來確定漏水位置。聽漏法不但能尋檢明漏，還能發(fā)現(xiàn)暗漏，復(fù)查漏 點。但聽漏工作應(yīng)在夜間進行，以免車輛和其他雜音干擾，而且對檢 漏的技術(shù)要求高， 要求檢漏工熟悉所管轄區(qū)

21、域的自來水管線位置， 能 分辨復(fù)雜的漏水聲音。聽漏棒構(gòu)造簡單， 具有攜帶方便， 聽聲不失真等優(yōu)點， 使用得當時， 查漏準確率可達 95%以上。電子放大聽漏儀是利用電子放大器將漏水 聲放大傳至耳機，檢漏效果比用聽漏棒好，是一種可以廣泛推廣、替 代聽漏棒的儀器。相關(guān)檢漏儀是依靠漏水聲音傳播速度來計算出漏水點， 計算工作由計算機完成，對漏水聲音的強弱要求比較低一些，可白天檢漏。但該 儀器價格昂貴，操作時需用人員較多，還需出動工程車，管理和維修 儀器費用較高。我國目前使用較少，使用經(jīng)驗上還不成熟。3. 分區(qū)檢漏是用水表測出漏水地點和漏水量， 一般只在允許短期停 水的小范圍內(nèi)進行。 方法是把整個給水管網(wǎng)

22、分成小區(qū)， 凡是和其他地 區(qū)相通的閥門全部關(guān)閉， 小區(qū)內(nèi)暫停用水， 然后開啟裝有水表的一條 進水管上的閥門，使小區(qū)進水。如小區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)漏水，水表指針將會 轉(zhuǎn)動，由此可讀出漏水量，水表裝在直徑為 10 20mm旁通管上，如 圖 7-1 所示。查明小區(qū)內(nèi)管網(wǎng)漏水后，可按需要再分成更小的區(qū)，用 同樣方法測定漏水量。 這樣逐步縮小范圍， 最后還須結(jié)合聽漏法找出 漏水的地點。4. 區(qū)域裝表法是將供水區(qū)域劃分為若干小區(qū)， 根據(jù)經(jīng)驗， 每個小區(qū) 內(nèi)以 20005000 戶最為適宜。在進入小區(qū)的總管上安裝總水表，如 果總管經(jīng)該區(qū)后還需供下游的小區(qū)用水時， 則在流入其他小區(qū)的水管 上再裝水表。 抄表員在固定日期

23、抄錄該區(qū)域內(nèi)的用戶水表， 加抄少量 檢漏專用的總水表后， 即能計算出該區(qū)域是否有大的漏水。 此法可減 小聲聽檢漏范圍。但投資較大，水表故障或估表會影響漏水的判斷， 最終確定漏電還需用聽漏法。5. 地表雷達測漏法是利用無線電波對地下管線進行測定， 可以精確 地繪制出現(xiàn)有路面下管線的橫斷面圖， 它亦可根據(jù)水管周圍的圖像進 行判斷是否有漏水和漏水的情況。它的缺點是一次搜索的范圍極小。 目前我國使用還很少。7.2.2 管網(wǎng)漏水的修復(fù)1. 水泥壓力管的修理水泥壓力管因裂縫而漏水，可采用環(huán)氧砂漿進行修補（圖7-2 ）。修補時，先將裂口鑿成寬約1525mm深1015mm長出裂縫50 lOOmnS勺矩形淺槽，

24、刷凈后，用環(huán)氧底膠和環(huán)氧砂漿填充。較大的裂 縫，還可用包貼玻璃纖維布和粘鋼板的方法堵漏（圖 7-2、圖 7-3）。 玻璃纖維布的大小與層數(shù)應(yīng)視裂縫大小而定，一般為46 層。嚴重損壞的管段可在損壞部位管外焊制一鋼套管，內(nèi)填麻油及石棉水泥。管段砂眼漏水處理方法與裂縫相同。 如果管道接口漏水，多采用填充封堵的方法。在一般情況下，須停 水操作。由于膠圈不嚴產(chǎn)生的漏水， 可將柔性接口改為剛性接口， 重新用石 棉水泥打口封堵（圖 7-4）；若接口縫隙太小，可采用充填環(huán)氧砂漿， 然后貼玻璃鋼進行封堵（圖 7-5 ）；若接口漏水嚴重，不易修補，可 用鋼套管將整個接口包住，然后再腔內(nèi)填自應(yīng)力水泥砂漿封堵（圖 7

25、-6） 。如果接口漏水的修復(fù)是帶水操作，一般采用柔性材料封堵的方法 （圖 7-7）。操作時，先將特制的卡具固定在管身上，然后將柔性填 料置于接口處，最后上緊卡具，使填料恰好堵死接口。2. 鑄鐵管件的修理鑄鐵管件本身具有一定的抗壓強度，裂縫的修復(fù)科采用管卡進行 （圖 7-8 ）。管卡做成比管徑略大的半圓管段，彼此用螺栓緊固。發(fā) 現(xiàn)裂縫，可在裂縫處貼上3mm的橡膠板，然后壓上管卡上緊至不漏水 即可。砂眼的修補可采用鉆孔、攻絲，用塞頭堵孔的方法進行修補（圖 7-9）。接口漏水，一般可將填料剔除，重新打孔即可。7.3 管網(wǎng)的水壓和流量測定7.3.1 管網(wǎng)壓力的測定測定管網(wǎng)的水壓，應(yīng)在有代表性的測壓點進

26、行。測壓點的選定既要 能真是反映水壓情況， 又要均勻合理布局， 使每一測壓點能代表附近 地區(qū)的水壓情況。 測壓點以設(shè)在大中口徑的干管線上為主， 不宜設(shè)在 進戶支管上或有大量用水的用戶附近。 測壓時可將壓力表安裝在消火 栓或給水龍頭上，定時記錄水壓，能有自動記錄壓力儀則更好，可以 得出 24h 的水壓變化曲線。常用的壓力測量儀表有單圈彈簧管壓力表、電阻式、電感式、電容 式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式、振頻式等遠傳壓力表。單圈彈簧管壓 力表常用于壓力的就地顯示， 遠傳式壓力表可通過壓力變送器將壓力 信號遠傳至顯示控制強。測定水壓， 有助于了解管網(wǎng)的工作情況和薄弱環(huán)節(jié)。 根據(jù)測定的水壓資料，按0.51.

27、0m的水壓差，在管網(wǎng)平面圖上繪出等壓水線，由 此反映各條管線的負荷。 整個管網(wǎng)的水壓線最好均勻分布， 如某一地 區(qū)的水壓線過密， 表示該處管網(wǎng)的負荷過大， 因而指出所用的管徑偏 小。水壓線的密集程度可作為今后放大管徑或增敷管線的依據(jù)。由等水壓線標高減去地面標高， 得出各點的自由水壓， 即可繪出等 自由水壓線圖，據(jù)此可了解管網(wǎng)內(nèi)是否存在低水壓區(qū)732管網(wǎng)流量的測量測流工作可測定管段中的流向、流速和流量。管網(wǎng)測流量工作可根 據(jù)需要進行，測定時將畢托管（圖 7-10）插入待測水管的測流孔內(nèi)。 畢托管有兩個管嘴，一個對著水流，另一個背著水流，由此產(chǎn)生的壓 差h可在U形壓差計中讀出。根據(jù)畢托管管嘴插入水

28、管中的位置，可測定水管斷面內(nèi)任意測點的 流速，并按下式計算流速：v=k = 2gh（ 7-1）式中：v水管斷面內(nèi)任一測點的流速（m/s）;h壓差計讀數(shù)（m）;p壓差計中的液體密度（kg/L ）,通常用四氯化碳配成密度為1.224kg/L的溶液；P水的密度（kg/L ）;k畢托管系數(shù)；g重力加速度，9.81m/s2。設(shè)k值為0.866，代入式（7-1 ）得各測點的流速：v=0.866 J.224-1.2 9.8 h =1.81 h （7-2）實測時，須先測定水管的實際內(nèi)徑，然后將該管徑分成上下等距離 的10個測點（包括圓心共11個測點），用畢托管測定各測點的流速。 因圓管斷面各測點的流速不均勻分

29、布，可取各測點流速的平均值V,再乘以水管段面積即得流量。用畢托管測定流量的誤差一般為3%-5%除了用畢托管測流量外， 還可用便攜式超聲波流量計， 可由儀器打 印出流量、流速和流向等相應(yīng)數(shù)據(jù)。7.4 管道腐蝕和防腐蝕措施7.4.1 腐蝕現(xiàn)象及危害金屬管道由于接觸腐蝕性介質(zhì)而引起的一種管壁侵蝕敗壞現(xiàn)象稱 為腐蝕。因腐蝕而造成的管網(wǎng)損失相當嚴重。 腐蝕使管道外表色澤發(fā) 生改變、機械性能下降、穿孔泄露、管內(nèi)水質(zhì)變壞、管壁粗糙、阻力 增大、使用年限大大縮減，有時甚至?xí)蚬艿佬孤┒l(fā)重大事故。7.4.2 腐蝕的類型根據(jù)腐蝕的機理不同，可將腐蝕分為：1. 化學(xué)腐蝕 單純化學(xué)作用而引起的腐蝕稱為化學(xué)腐蝕。化

30、學(xué)腐蝕不產(chǎn)生電流。在金屬腐蝕過程中，化學(xué)腐蝕多是與電化學(xué)腐蝕交叉一起進行的。地下管道發(fā)生化學(xué)腐蝕的地方多半在工廠區(qū)。 特別是埋設(shè)在化工廠 區(qū)域的管道，易受化工廠排放的酸性廢水的腐蝕。2. 電化學(xué)腐蝕當金屬與電解質(zhì)容易接觸時， 由于電化學(xué)作用而產(chǎn)生的腐蝕叫電化 學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕是由于形成了原電池而產(chǎn)生的。金屬管道暴露于潮濕的空氣中或埋設(shè)于潮濕的地下時， 由于金屬管 道的不均質(zhì)性和金屬表面與水接觸形成水膜， 水膜與管壁會形成原電 池，鐵失去電子進入水膜，水膜中的氫離子得到電子成為氫氣逸出， 形成了不可逆的電化學(xué)過程， 最終在金屬表面生成大量的鐵銹， 使管材損壞3. 微生物腐蝕由鐵細菌和硫酸鹽還原

31、菌參與下的腐蝕過程中叫微生物腐蝕。 鐵細 菌是給水系統(tǒng)腐蝕中非常有害的細菌，它是一種特殊的化能營養(yǎng)菌 類，它依靠鐵鹽的氧化，以及在有機物含量極少的清潔水中，順利地 利用細菌本身生存過程中產(chǎn)生的能量而生存。 這樣，鐵細菌附著在管 壁上后， 在生存過程中能吸收亞鐵鹽和排出氫氧化鐵， 因而會形成凸 起物，造成結(jié)瘤，導(dǎo)致“紅水”事故。硫酸鹽還原菌是一種腐蝕性很 強的厭氧細菌，常存在管內(nèi)壁上，在沒有氧的條件下，能把硫酸鹽還 原成硫化物，加快了管道腐蝕結(jié)垢速度。7.4.3 腐蝕的影響因素腐蝕的影響因素主要有以下幾種：1. 水的 pH 管道中的鐵細菌和硫酸鹽還原菌適宜生長在中性和偏酸性介質(zhì)中，當pH等于8.

32、0時，它們的生長就受到抑制，pH在8.4以上時基本不 生長。試驗表明pH在5.967.89范圍內(nèi)鐵細菌生長，pH在5.96 8.35 范圍內(nèi)硫酸鹽還原菌生長。再者，由于腐蝕的生成物 主要是 Fe(0H)3能溶于酸性介質(zhì)中，不易溶于堿性介質(zhì)中。因此，pH偏低的 酸性水能促進腐蝕作用，pH偏高能阻止或完全停止腐蝕作用。2. 侵蝕性二氧化碳的存在如無侵蝕性二氧化碳的存在， 反應(yīng)首先生成氫氧化亞鐵， 然后被水 中溶解氧氧化生成氫氧化鐵， 形成鈍化保護膜， 使管壁腐蝕速度減緩。 否則，在生成氫氧化亞鐵后，與二氧化碳作用生成重碳酸亞鐵，它具 有可溶性而流失于水中， 被水中溶解氧氧化生成氫氧化鐵， 出現(xiàn)紅水

33、， 其中部分脫水形成鐵銹。 因此，侵蝕性二氧化碳的存在將加劇管道的 腐蝕。3. 水的流失 水的流速增大，氧的補給容易，促進管道的銹蝕。當流速再加快， 氧的補給量增多，鐵管表面由于氧氣過剩，趨于鈍態(tài)化，反使腐蝕減 小。7.4.4 腐蝕的防止腐蝕的防止通常有以下方法：1. 采用非金屬管材可以考慮采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、 自應(yīng)力鋼筋混凝土管、 塑料管 等非金屬管材。2. 投加緩蝕劑 投加緩蝕劑可在金屬管道內(nèi)壁形成保護膜來控制腐蝕。 由于緩蝕劑 成本較高及對水質(zhì)的影響，一般限于循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用。3. 水質(zhì)的穩(wěn)定性處理在水中投加堿性藥劑，以提高 pH 和水的穩(wěn)定性，工程上一般以石 灰為投加劑。投加石灰后

34、可在管內(nèi)壁形成保護膜， 降低水中H+濃度和 游離 CO2 濃度，抑制微生物的生長，防止腐蝕的發(fā)生。4. 管道氯化法投加氯來抑制鐵、硫菌，杜絕“紅水” 、“黑水”事故出現(xiàn)，能有效地控制金屬管道的腐蝕。該法效果較好、操作簡單、價格低廉。應(yīng)盡 量使管網(wǎng)游離余氯至少維持 1.0mg/L ；管網(wǎng)有腐蝕結(jié)瘤時，先進行重 氯消毒抑制結(jié)瘤細菌，然后連續(xù)投氯，使管網(wǎng)保持一定的余氯值，待 取得相當?shù)姆€(wěn)定效果后，可改為間歇投氯。5. 表面處理（1）表面鈍化處理：直接在鋼鐵表面作氧化處理或磷化處理，使 鋼鐵表面性質(zhì)發(fā)生變化， 形成難于發(fā)生腐蝕的表面保護層， 起到防腐 作用。（2）表面涂層防腐：采用穩(wěn)定性高的涂料涂在被

35、保護的管材上， 使管材表面與周圍環(huán)境隔離，起到防腐作用。防腐材料種類很多， 管道外防腐主要使用石油瀝青面漆、 環(huán)氧煤瀝 青漆、聚乙烯膠帶、聚氯酯等。管道內(nèi)防腐有水泥砂漿襯里、環(huán)氧樹 脂襯里、噴涂塑料等。 石油瀝青防腐層是國內(nèi)一直廣泛使用的一種外 防腐層。水泥砂漿作襯里是管道內(nèi)防腐的常用措施。（3）陰極保護法：根據(jù)在腐蝕原電池中，中有陽極發(fā)生腐蝕而陰 極得到保護的原理， 利用非金屬作為陽極， 管道作為陰極從而使其得 到保護。陰極保護法可采用不加電流法和外加電流法。不加電流法采用鋁、鎂、鋅等材料作為陽極，沿管線每隔一定距離將陽極埋于地下，并用導(dǎo)線與管道相連接，如圖7-11 （a）。這種方法適用于土

36、壤電阻率低，電源使用不便，管道保護涂層良好的情況。外加電流法采用廢鐵作為陽極， 管道作為陰極。 直流電源的正極與 廢鐵相連，負極與管道相連。這種方法適用于土壤電阻率高的情況， 如圖 7-11 （b）。外加電流法與不加電流法相比， 前者可用于高電阻率的土壤， 保護 范圍較大，可保護十幾公里至幾十公里，但只適用于有電源的地方； 后者一般只用于土壤電阻率低的地方。陰極保護法可以有效地防止管道腐蝕， 但并不能保護管道完全不受 腐蝕的侵害。因此，管道防腐往往是多種方法并存，以提高管道防腐 效果。7.5 刮管涂襯管道經(jīng)長時間使用后，內(nèi)壁因腐蝕和結(jié)垢使得管道阻力增加，管道 斷面縮小，導(dǎo)致管道輸水能力下降，電

37、耗增加，使用年限縮短，嚴重 時甚至?xí)斐晒鼙诖┛妆选?此外，腐蝕、結(jié)垢對水質(zhì)有 “二次污染” 的情況，使水的濁度、色度升高，產(chǎn)生嗅和味，細菌總數(shù)增加，有的 細菌會嚴重影響水質(zhì)、 損害人們的身體健康， 有的則加劇管道的腐蝕。為延長管道的使用壽命， 減緩管道內(nèi)壁的腐蝕和結(jié)垢， 保持應(yīng)有的 輸水能力，應(yīng)定期對管道實施清理和涂保護層，即刮管圖襯。管道結(jié)垢的原因比較復(fù)雜，其主要原因有：金屬內(nèi)壁的銹蝕；水中 碳酸鈣物質(zhì)的沉淀；水中懸浮固體的沉積；鐵細菌、藻類等微生物的 滋長和繁殖等。不同的結(jié)垢物質(zhì)，應(yīng)選用不同的刮管方法，涂襯時也 應(yīng)有所側(cè)重。7.5.1 刮管1. 水力清洗 當結(jié)垢表面松軟，可經(jīng)常用高速水

38、流沖洗，以免日久變成硬垢。沖 洗流速可為正常流速的35倍，但壓力的增加不可超過管道的允許 值。沖洗時從水管進水口進水，廢水從排水口、閥門或消火栓排出。2. 水- 氣聯(lián)合沖洗在水力沖洗的同時通入壓縮空氣，使水氣混合，紊流加劇，可以對 管壁產(chǎn)生強烈的沖擊作用，效果比單純用水沖洗更好。3. 高壓射流沖洗利用530MPa勺高壓水，靠噴水向后射出水產(chǎn)生向前的反作用力， 推動運動。管內(nèi)結(jié)垢脫落、打碎、隨水流排掉。對管道內(nèi)的軟垢和沉 積物清洗效果比較好， 對于附著力很強的硬垢效果較差。 此種方法適 于中、小管道。高壓射流法的一次清洗管道長度， 受高壓膠管的長度限制， 而高壓 膠管的長度越長，水頭損失越大，一

39、般采用的高壓膠管長度為 50 70m。4. 氣壓脈沖法清洗如圖 7-12 所示，貯氣罐中的高壓空氣通過脈沖裝置 1、橡膠管 3、 噴嘴 6送入需清洗的管道中， 沖洗下來的銹垢由排水管 5排出。該法 的設(shè)備簡單、操作方便、成本不高。進氣和排氣裝置可安裝在檢查井 中，因而無需斷管或開挖路面。5. 機械刮管若管壁內(nèi)形成堅硬的結(jié)垢，難于用水力或水 - 氣沖洗的方法清除， 可考慮采用機械刮管法。 主要分兩種形式： 第一種是在連于絞車的鋼 絲繩上順序拖掛切削環(huán)、刮管環(huán)、鋼絲刷，使其在管道內(nèi)多次往復(fù)， 直至管壁結(jié)垢完全清除，適用于中小管徑的管道，如圖 7-13 所示； 第二種是將旋轉(zhuǎn)刮刀或鍵錘安裝在電機上，

40、 利用電機作動力， 帶動車 前端的刀具轉(zhuǎn)動，用鋼絲繩拖動刮管器往復(fù)運動，去除結(jié)垢，此法適 用于大口徑管道，如圖 7-14 所示。機械刮管法一般每次可刮管 100 150mm對于較長距離的管道需 要分成若干個清洗段，分別斷開，逐段實施，從而增加人工開挖工程 量的施工停水時間。6. 彈性清管器法（ Poly-Pig 清管法）Poly-Pig 清管技術(shù)是國外的成熟技術(shù)。其刮管的方法，主要是使 用聚氨酯等材料制成的“炮彈型”的清管器， Pig 清管器外表裝有鋼 刷或鐵釘，在壓力水的驅(qū)動下，使清管器在管道中運行。在移動過程 中由于清管器和管壁的摩擦力， 把銹垢刮擦下來， 另外通過壓力水從 清管器和管壁之

41、間的縫隙通過時產(chǎn)生的高速度， 把刮擦下來的銹垢沖 刷到清管器的前方，從出口流走。采用這種刮管方法，對于壓力水的 要求是：小口徑管道由于清管器后背受力面積小，推力不足，一般管 徑為200mm以下的小口徑管道在管中壓力不足（0.35MPa時，必 須采用高壓水泵加壓來提高推力；200mm以上的管道刮管時，可以使 用管網(wǎng)的運行水壓。Poly-Pig 清管方法適用于管徑為100mm以上的各種管道，一次清 管長度可由幾十米到幾千米， 只要管道沒有變徑， 可以通過任何角度 的彎管和閘門（除蝶閥外） ，進行長距離清管。使用Poly-Pig清管器的最佳運行速度是2m/s，清管時施工停水時 間短，一般100 m的

42、管道，只用一天就可以清晰干凈，并回復(fù)供水。7.5.2 涂襯 新敷設(shè)的管道防腐襯里工作，是防止小城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)中被腐蝕管道 不斷增加的重要手段。 舊管道刮管后的涂襯時減少管道再次被腐蝕的 重要措施，可使舊管道恢復(fù)原有輸水能力，延長管道的使用壽命。涂襯方法有以下幾種：1. 水泥砂漿涂襯法 水泥砂漿襯里靠自身的結(jié)合力和管壁支托， 結(jié)垢牢靠， 其粗糙系數(shù)比金屬管壁小，對管壁起到物理性能保障外，還能起到防腐的作用。鋼管或鑄鐵管可在內(nèi)壁噴涂水泥砂漿或聚合物改性水泥砂漿； 涂敷 水泥砂漿可采用活塞式涂管器，一般用鋼板與膠皮制成，如圖 7-15 所示。涂覆時先將導(dǎo)引管道內(nèi)裝入配好的水泥砂漿， 兩端塞入活塞式 涂

43、管器，并將導(dǎo)引管接入待涂覆的管道， 將管道密封并通入壓縮空氣， 利用壓縮空氣產(chǎn)生的推力推動涂管器由管道的一端移動至另一端， 將 砂漿均勻地涂抹在管壁上，如此往返抹涂兩次，可達到要求。這種方 法適于中、小直徑的管道，如圖 7-16 所示。當管道直徑在500mm以上時，可采用自動噴涂機進行噴涂，如圖7-17 所示。2. 環(huán)氧樹脂涂襯法 該法是近十年才推廣使用的，環(huán)氧樹脂具有耐磨性、柔軟性、緊密性，使用環(huán)氧樹脂和硬化劑混合后的反應(yīng)型樹脂，可以形成快速。強 勁、耐久的涂膜。環(huán)氧樹脂的噴涂方法是采用高速離心噴射原理， 一次噴涂的厚度為0.51mm便可滿足防腐要求。環(huán)氧樹脂涂襯不影響水質(zhì)，施工期短， 當天即可恢復(fù)通水。但該法設(shè)備復(fù)雜，操作較難。3. 內(nèi)襯軟管法內(nèi)襯軟管法即在舊管內(nèi)襯套管，有滑襯法、反轉(zhuǎn)襯里法、 “襪法” 及用彈性清管器拖帶聚氨酯簿膜等方法， 該法改變了舊管的結(jié)構(gòu)， 形 成了“管中有管”的防腐形式，防腐效果非常好，