低压管道引水工程（张寅龙）论文

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七、管道埋深、管沟开挖、管道基础 7.1管道埋深

对于非冰冻地区管道的管顶埋深主要由外部荷载、管材强度、管道交叉以及土壤地基等因素决定。金属管道的覆土深度一般不小于0.7米，当管道强度足够或者采取相应措施时，也可小于0.7米。

对于新疆地区，大部分城市和城镇都属于冰冻区，冰冻区管道的管顶埋深除决定于上述因素外，还需要考虑土壤的冰冻深度，应通过热力计算确定。当无实际资料时，可采用经验值。本次设计，管道埋深在冻土深一下，埋深距离为1.9m。

具体施工时可根据当地的气候特点以及冻土深度做相应的调整。

7.2管沟开挖

管沟开挖一般在地质条件良好、土质均匀、地下水位较低的地段开挖管沟，当管沟深度在地下水位以上时，管沟边坡根基当地的土质情况的不同有所不同，从1：0.33——1：1.5不等。一般情况下老黄土的边坡坡度较大，中密砂石的边坡坡度较小。在地质条件较差、土质松软、地下水位较高且富含地下水的地段开挖管沟，设计应该充分考虑必须采取的施工措施，施工措施之一是加大管沟边坡的设置坡度；之二是采用钢板桩支撑管沟，挖管沟不可能无限度地加大管沟边坡从而形成大开挖的施工局面。

本次设计选用混凝土管为输水管道，根据《给排水管道工程技术》和《室外给水设计规范》查阅可知：管沟设计为梯形，管径为1000mm的混凝土管管道工作面为5m，管沟底的工作面计算公式：

B=D+2(b1+b2+b3)

式中：B------管沟底工作面宽度；

D------引水管道的管径；

b1-----沟底系数，通常取管径的一般左右。 b2-----管沟左侧的混凝土层厚度；

b3-----管沟右侧的混凝土层厚度。 B=1+2×(0.5+0.5+0.5) =4m

经过计算，确定管沟为梯形，管道工作面宽度为：5.0m，管沟底工作面宽度为：4m，管沟挖深深度为：3.0m。另外，管道工作面的回填土应该高于管道工作面，取高出距离为0.5m，边坡系数为：1:1.25。

为了不使管道受冻，影响输水，要满足管道检查井排水要求，受项目区地下水位高的限制，管沟不能埋的过深。根据本地区冻土深度，按规范输水管道顶端至冻土底面不得小于20cm，本次取20cm，冻土深度取1.5m，总计算沟深度1.86m，取1.9m。同时预留0.2m填土高度以防沉降和牲畜践踏。这样必然造成管道在平面上和竖向上弯道多。按常规设计5°以上必须设标准弯头。本工程结合野外管线受地物限制较小的条件，利用承插口局部借转技术，在设计中采用以每个接口借转不大于1°的办法来减少固定弯头，已方便施工，加快工程进度，减少投资。

7.3 管道基础

输水管道尽量敷设在土壤耐压强度较高，未经扰动的天然地基上。

常用的管道基础有以下三种情况:

①天然弧形基础，适用于地基承载力较高，无地下水位处。

②砂垫层基础，适用于岩石或半岩石层地基中，须铺砂找平；对非金属管及塑料管道，其厚度应不小于100mm；对于金属管道其厚度不小于150-200 mm并均应夯实。一般宜采用中砂或粗砂作基础材料。

③混凝土基础，适用于地基土壤松软时（如遇流沙及沼泽的情况下，还应在基础下面先做桩排架）。混凝土强度等级C15。

本次设计采用的管道为玻璃钢管，管沟底基础进行简单的处理，基础垫20cm的砂砾石垫层。

八、泵房的简单设计

某市拟建一调水工程，水质经过简单的处理，由一级泵站送入引水管道。水泵从河道取水，进水池正常水位高程650.00米，引水管道进水口高程660米，引水管道出水口高程603.5米，进、出水口的高程差为56m。输水管道用水时水

头损失为46.31米，管道输水过程中，没有出现负压现象。按一级泵房进行设计。

设计基本资料

泵站的设计流量Q ：1.65m3/s

初步假定吸水管的的水头损失为0.48m，吸水井正常水位高程：650.00m。 水泵的扬程： H= H1+ H2+ + ∑h 1 ； 式中： H----水泵扬程（m）

H1---引水管道的地面标高与吸水井的正常水位的高程差： 660-650.00=10m

H2---- 管道控制点要求的自由水头（m） ；H2=53-46.31-10=-3.31m ∑h1----初步假定泵站内管路水头损失（m） ；1m 则一级泵站的设计扬程：

H= H1+ H2+ ∑h1+ ∑h2+h1 = 10+3.31+1=14.31m

8.1水泵选型选泵时应遵循以下原则

1、先要满足最高供水工况的流量和扬程要求，并使所选水泵特性曲线的高效率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求；

2、尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵； 3、应考虑近远期结合，一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵； 根据本设计，选择600QZ-70(Q=3056m3/h，h=4.7m，W=82kw,A=120A,D=500MM) 型离心泵4台，其中并联，流量和扬程个提升四倍。

8.2水泵机主基础设计

基础计算： 1、L=1637.5mm 2、B=1640mm

3、H=3×（W泵+ W电机 ）/B·L·ρ=3×(3670+4100)/1.64×1.64×2400=1.20m

所以600QZ型水泵混凝土块式基础尺寸为 L×B×H=1.64×1.64×1.2m。

8.3泵轴安装高度确定及水泵吸水管和压水管的计算

600QZ型水泵最大工作流量为 1.65m3/s,为水泵吸水管路和压水管路所通过的最大流量，初步选定吸水管管径 DN=500mm，压水管管径 DN=500mm。 当吸水管 DN=500mm 时，流速 v=9.12m/s。 当吸水管和压水管 DN=1000mm 时，流速 v=2.09m/s,1000i=8.87 。 1、水泵的安装高程

?1：

在水泵吸水管上产生的局部水头损失的部件有底阀，局部阻力系数

?b=1.3；90弯管，?c=0.3；水泵入口前的渐变收缩段，?d=0.1。

吸水管流速为： V=

QA?=

1.83.14?142=2.29 m/s

根据已知条件以及水泵安装高度计算公式，得： hs=hv-（???l1d?v

??）2g2 式中： hv------水泵的吸上真空度，取值为5.0m； ?-------管道收缩系数，取值为1.0； ?--------吸水管沿程阻力系数； l1-------吸水管长度； d -------吸水管管径；

??------管道出口阻力系数，取值为1.0； V--------吸水管道内水流速度； 吸水管沿程阻力系数计算： C=

1n

R

61 式中： n------吸水管道(钢管)粗糙系数，取值为n=0.012； R-----吸水管道水力半径，R=d/4。