山區選用PVC-O管參考

pvc-o管

一、 前 言

人類的生活和生產活動都離不開水，安全的飲用水是廣大民眾身體健康和生命安全的重要保障,是關乎國計民生的重要公共資源。在我國經濟快速發展與民眾生活質量日益提高的今天，各地安全飲水工程紛紛開工建設。

作為輸水工程的重要一環，輸水管道不但承擔著飲用水的輸送任務，是飲用水滯留時間最長的部分，而且管道部分的投資佔整個輸水工程的絕大比重。因此，加強輸水工程管材的選擇和研究，對節省工程投資、方便施工、安全運行意義重大。

管材選擇應考慮工程的規模、重要性、管徑、工作壓力、地形地質、工期、施工、運行、維護等因素，通過方案經濟比選達到降低投資和運行成本，從而達到降低輸水成本的目的。方案經濟比選採用技術經濟分析方法，對不同的設計方案進行比較和選擇，不僅比較工程建設期投資、同時應考慮水廠投產後的長期運行費用，通過全面的分析，進行動態的經濟計算，做出最經濟的選擇，即選擇工程全壽命期內的費用（建設期投資和運行成本）最低的方案，使技術先進、價格合理的方案成為最後的入選方案。

建設期投資少，但運行成本高的方案，不一定全壽命期內的總費用低；同樣，建設期投資多，但運行成本低的方案，可能是最經濟的方案。

對於山區輸水管道工程，由於山區地形地質複雜，施工不便，檢修維護難，因此應選擇強度高、耐腐蝕、壽命長、重量輕、施工維護便利等性能的管材。

傳統的輸水管道（金屬管道、水泥管道）由於重量大、不耐腐蝕，在運行一段時間後易造成管道內水質的二次汙染，使得飲用水到用戶後變為紅水、黃水，甚至細菌超標、重金屬超標等不合格的水，正逐步被塑料管道替代。

PVC-O管材作為塑料管材的佼佼者，具有重量輕、壽命長（100年）、耐腐蝕，不需做防腐處理、施工便捷、對水質無二次汙染、抗衝擊性能強，輸水性能好等優點，非常適用於山區等交通不便的複雜地形地區。

通過方案經濟比選，PVC-O管材應用於山區輸水管道，技術先進、價格合理，在工程全壽命期內的費用最低，推薦山區輸水管道優先採用PVC-O管材。

二、PVC-O管材應用於山區輸水管道工程優點

1、性能卓越

1.1材質衛生，對水質無二次汙染

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PVC-O管材對微生物是絕對的非營養源，在輸水過程中不會對水質產生二次汙染。

而金屬管道長期運行容易導致管網內水的濁度、色度、細菌種類和數量、有毒重金屬含量等水質指標惡化。

PVC-O管材的雙軸取向生產工藝對原材料要求極高，添加任何回料、再生料都會導致PVC-O管材成型失敗，從源頭上保證管材的衛生安全性能。

1.2 耐腐蝕，鋪設施工不需做防腐處理

腐蝕是生物、物理和化學過程相互作用的結果，PVC-O管材天然耐腐蝕，不受潮溼水分和土壤酸鹼度的影響，不導電，對電解質不敏感，管道鋪設不需進行任何防腐處理。而鋼管道必須做防腐處理，但焊口的內部防腐很難達到要求（實際安裝時甚至不做），接口的腐蝕漏水無法避免，管道腐蝕會引起管壁變薄甚至穿孔，增加維修和維護費用，管道的壽命大大降低。對於地下水較淺或腐蝕地區，鋼管還必須作加強級別防腐。

1.3 水阻小，輸水流量大、輸水能力強、運行能耗低。

PVC-O管材的糙率n值取0.008-0.009，鋼管為0.011-0.012，用於輸水管道PVC-O管水力條件更佳。與同管徑鋼管道相比，PVC-O管道沿程水頭損失更小，下遊用戶的資用水頭壓力高；輸水能力比鋼管高30-40%，可採用較小規格PVC-O管材替代較大口徑鋼管；同等流量，管道末端同等出口壓力情況下，可採用較低揚程的水泵，較低壓力等級的管材、附配件及管道構築物，從而降低工程的初期投資，提高管道長期運行的安全性。

1.4 內壁光滑、不結垢

做為水力光滑管，可以抑制管內汙泥的堆積，可以消滅供水幹管中的管節瘤和結垢現象。鋼管道運行後內襯脫落或腐蝕，造成管道縮頸甚至堵死，從而影響管道的輸水流量。

1.5 抗衝擊能力強

特殊的分層結構可大大減少管材在運輸、搬運過程因磕碰產生的損傷和破壞，減少工程隱患。

1.6 抗水錘能力好

較小的彈性模量有助於減小壓力衝擊對管道影響幅度，減少了因水壓和水量變化而形成的水錘，從而減少乃至消除了打開和關閉水網時爆管的可能性；同時在水網運行時對水網的各個部件形成了保護，提高了輸水管線長期運行的安全性。

1.7 工作壽命長

PVC-O管材埋地鋪設，不受紫外線照射，運行壽命可達100年以上。鋼管道理想工作壽命不超過20年，如果在酸鹼鹽或地下水層淺的地區壽命會進一步降低。PVC-O管道鋪設完畢，可一勞永逸，相當於鋪設了5條鋼管道的壽命，減少了管道壽命到期後的更換費用。

1.8 壓力等級全面，管盡其材

PVC-O管材公稱壓力有1.0MPa、1.25MPa、1.6MPa、2.0MPa、2.5MPa等多種壓力等級，可根據管線壓力分布採用不同壓力等級的管材，減少浪費。對於山區輸水管道，不同標段可按照地形及落差選擇不同壓力等級的管材。

1.9節能環保。

PVC-O管材無毒，廢料可完全回收，原料為化工合成產品，能有效緩解當今日益緊張的資源問題，符合國家環保政策。

2、施工便利

2.1重量輕，搬運方便、勞動強度低，可明顯降低施工費用。

PVC-O管材密度不足鋼管的1/5，在實際工程中，中大口徑PVC管材基本不需要機械設備，依靠人力或簡單的運輸設備即可完成管材的二次運輸、安裝；而鋼管由於重量大，必須採用機械設備以及大拉力運輸設備完成管材的二次運輸、施工。山區運輸、交通不便，PVC-O管材重量輕的優點尤其明顯。

dn800PVC-O管材每根管重量約300公斤,而DN800鋼管每米重量就達到160公斤，須採用吊車、大型車輛完成管材的二次運輸、施工。

2.2接口簡單，密封性好，不需要特殊工具,快速可靠，對施工環境要求較低。

PVC-O管材採用橡膠密封圈連接，可帶水作業，可在零下40度低溫下施工，安裝速度快，每個接口只需10幾分鐘，不需要複雜的施工工具，只要安裝正確，可保證接口滴水不漏，試壓合格後管道可正常通水使用，如出現事故，可帶水維修，減少管道停水造成的負面影響；而鋼管一般採用焊接，由於重量大，需要吊車等機械設備輔助，施工速度慢、效率低。焊口質量受焊接人員水平因素影響大不能保證所有焊口質量的一致性；鋼管焊接還需要提供動力電源，保持工作面的乾燥，對施工環境要求高。根據實際情況，PVC管材施工費用、維護費用與鋼管相比明顯降低，約為其30%。。

2.3PVC-O管材維修方便。

PVC-O管材及配套管件規格、類別齊全，維修方便，維修方法簡單，實現了管材的帶水維修、維護，而且管道的維修、維護不需複雜的機械設備及工具。

3、成本領先

3.1 水頭損失小，運行費用低，材料費用全壽命期成本低

3.1.1技術經濟計算

水力計算根據設計說明，輸水管道日輸水流量8萬噸，採用雙管線，單管流量按5萬噸/日（0.5787 m3/s）計算，鋼管取DN800，PVC-O管材取dn800*15.7mm。

技術可行性計算

式中 di:管材內徑（m） u：管內水的平均流速（m/s） Q：管材輸水量（m3/s）

DN800鋼管流速 =1.15 m/sΦ800×15.7mm PVC-O管材流速

結果表明,二種管材流速均在經濟流速範圍之內,均能滿足輸水要求。B、水力計算：鋼管水力計算管內流速＜1.2 m/s時，單位水頭損失可由下式計算。

式中:：每米管道的水頭損失(米)

：管材內徑（m）：管內水的流速（m/s）代入得單位長度水頭損失：

m/mPVC-O管材水力計算

塑料管沿程損失可計算如下：水力摩阻係數λ由下式計算

先確定管內流體的雷諾數Re

式中 Re：管內流體的雷諾數di:管材內徑（m）u：管內水的流速（m/s）υ：水在20℃下的粘度=1×10-6 （m2/s）故Φ800×15.7mm管材 λ

沿程水頭損失由下式計算：

米水柱計算結果表明，PVC-O管材由於內壁光滑，單位長度水頭損失不到鋼管的1/2（47.8%），管道末端資用水頭更高，能更好的滿足管道的輸水任務，節約運行成本。C、管道常年運行費用管網常年運行費用包括泵站電能消耗和人員管理費用。PVC-O管材比鋼管的水頭損失低，可節約管道的電能消耗，運行具有更好的安全性，可有效降低管道的管理成本。C.1 常年運行費用（能耗）差額

式中 E：年運行耗電量（KWh）Q：日供水量（m3/d）H：水泵工作全揚程差（m）H=（Δh球-Δh塑）Kd：供水日變化係數取1.2。η：機泵效率取70%。L:管線長度，取10000米。與鋼管相比PVC-O管年節電量：

由此，使用PVC-O管材替代鋼管，日常運行費用僅用電量一項每年即可大幅降低。C.2常年運行費用差額折現在目前服務壽命無權威資料明確說明的情況下，取管道全壽命期為n=30年，折現率取i=7%，殘值為零，管道按當年投資當年運行計算。 則：△E』=△E×[1+1/(1+i)+1/(1+i)2+1/(1+i)3+…1/(1+i)29]△E』=101.2×[1+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1+7%)3+…1/(1+7%)29]=101.2×12.409=1255.8萬KW/h在保證管道正常輸水狀況下,由於PVC-O道沿程水頭損失小，在30年工程全壽命期間鋼管比PVC-O管多支出的運行費用折現值為1255.8萬KW/h。在管道全壽命期工程總造價中，將年運行費用折現為工程建設時的值，能大大降低成本。

PVC-O管材的壽命至少為100年，鋪設一條PVC-O管道至少相當於5條鋼管道，(地下水較淺地區或酸鹼鹽地區，鋼管壽命還會降低),如考慮到未來管道壽命到期的更換產生的材料費用、工程費用，則採用PVC-O管材用於輸水管道無疑是最佳選擇。

材料價格比較（元/米）

3.2管道安裝費用低

管道安裝費比較（元/米）

3.3維護成本低

維護費比較（元/米）

3.4綜合工程單價

20年壽命期綜合工程單價（元//米）

100年壽命期綜合工程單價（元/米）

4綜合評述與結論

PVC-O管材用於輸水管道工程，技術上完全可行，與鋼管相比，PVC-O管材有更好的輸水能力及更低的運行費用；而重量輕、施工便捷的特點可大大提高工程進度，降低施工費用。

建議山區輸水管道工程優先採用dn800mmPVC-O管材。

編制結論：

管道技術、經濟比較時應重視「動態分析法」的應用，應立足未來，對常年運行費用等動態經營性成本作出準確的量化分析，把他作為方案評價的重要內容。管材選擇時，應優先選擇水頭損失小的PVC-O管材，在相同管徑的條件下它可有效降低常年運行費用，節約能源，大幅提高輸水能力，切實保證管道投資的經濟性與功能性的統一。在出廠水壓相同條件下，PVC-O管道可以保證更遠距離用戶的水壓要求，減少二級泵站的設置，有效避免管網中的資用水頭（可利用的水壓）的浪費，節約能源。

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