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    供水工程前期造價控制及輸配水管網管垢的形成

    發布者:航策建材 發布時間:2020-10-08

    (一)、供水工程前期階段的造價控制
      工程的早期(決策及設計階段)是造價控制的重中之重。據相關數據統計,影響整個工程造價程度達到80%-90%是決策階段,而在決策正確的前提下,設計階段對整個工程造價的影響程度可達到75%以上,故必須改變重視施工、輕輕決策與設計的傳統思想。
      1.在選擇給水工程中管材時,應綜合考慮管材的經濟合理性、技術可行性,包含如下幾個方面。
      (1)管材機械性能良好,應滿足運轉時內外荷載的要求;
      (2)管材的衛生指標必需滿足GB/T17219-1998的標準,且要有市級以上衛生防疫部門的衛生許可批件。
      (3)管材內表面要光滑,且水力條件要好,可以長時間維持良好的輸水能力。
      (4)管材使用年限長,管件配套要齊全,安裝維修方便。
      (5)在滿足以上條件的前提下,造價達到最低。在進行造價分析方案優選時,不僅要比較管件、管材的價格,還要比較施工的安裝費用。其次,還要注意給水管道工程中管材選用的先后順序?,F在,自來水公司給水管道主要有球墨鑄鐵管、聚氯乙烯管、高密度聚乙烯管、預應力鋼筋鹼管、夾砂玻璃鋼管、鑄鐵管等,它們都可以滿足安全性、衛生性能等的指標,但在造價參差不齊,甚至差別較大。
      2.在選用給水管道材質及決定使用何種管口直徑的管道時,要結合遠近期,且兼顧經濟性和可靠性。首先要綜合考慮管網造價及管理費用,來確定經濟流速,進而確定經濟管徑,使管理費用與管網造價之和最小。在開始施工設計時,一般會用平均經濟流速來確定管徑,當100mm≤D<400mm時,平均經濟流速取0.6-0.9m/s;當D≥400mm時,平均經濟流速取0.9m/s-1.4m/s。小口徑給水管道,可選用較小的平均經濟流速,而對于大口徑給水管道則可選用較大的平均經濟流速。
      3.安裝管道閥門時要考慮其經濟性,雖設置的管道閥門(閥井)越少越經濟,但會造成以后平時管理及維修的不方便。而閥門(閥井)安裝越多則造價越大,維修和管理的費用也隨之增大,故在符合使用管理及給水設計規范的要求下要盡量減少閥門的安裝。
      4.在滿足規劃要求的前提下,對于管道線路的定位與平面設置,我們要優先考慮把管線設置在道路外側的綠化地以內,接下來是人行道、非機動車道、機動車道下。由于管道線路在道路底下,而施工時通常選用反開槽施工的方法,這就會使溝槽的回填土密實度增高,因此增加了工程造價,而且會影響到日后的維修管理。應根據城市規劃適當給管線設置一些甩頭,來滿足沿線用水的需求。給水干管上不應開口過多,不然不僅會增加工程的造價,而且會影響到日后的維修管理。其次,管線埋深城市管線綜合規劃都應以“有壓讓無壓”為原則,當管線交叉時,一般給水管線要進行深埋。因此在實際施工中,給水管線會出現較多起伏。這不但會增大水頭損失、增加更多的排氣點,還會增加安全隱患。當管線滿足冰凍和荷載時,埋深要盡量淺。當管線要穿過多個障礙時,最好從全段角度綜合考慮,多一些平緩順直坡的坡,少一些曲折陡峭的坡。這樣就可減少對管件的使用和對排氣閥的設置,從而來降低工程造價和管理成本。
      (二)、輸配水管網管垢的形成
      所謂管垢,是指輸配水管網在長期運行的過程中,由于發生腐蝕、沉積等作用,在管道內壁上形成了相對穩定的,以腐蝕產物以及沉積物等為主要成分的界面層。尤其是在水源切換之后,由于新水源的水質化學成分與原水源的變化和差異,對管道內壁已有的管垢穩定性產生了破壞作用,因而導致了管垢層中鐵等腐蝕產物的釋放以及水質的變化。研究管垢和水質惡化涉及的核心問題,主要包括以下幾個方面。
      1、管網管材的選擇
      管網在輸配水的過程中,水體與管道會發生多重復雜的一系列反應,包括物理的、化學的和生物的反應。不同的管網管材存在不同程度的腐蝕隱患。目前常用的管材主要包括鋼管、普通鑄鐵管、球墨鑄鐵管、塑料管、玻璃鋼管、水泥管、鋁塑復合管等,其中鑄鐵管和鋼管占據絕大比例。對于金屬管材而言,尤其是鐵質管材,普遍存在腐蝕問題。腐蝕會帶來一連串的影響和危害,如腐蝕產物的形成會改變水流的力學特性,增加管道阻力,嚴重時影響輸水能力;由腐蝕所帶來的管網漏失會引起水量的損失和水壓力的失衡,對供水系統造成不良影響;腐蝕產物的溶出和釋放還會引發水中有毒金屬物質的積聚,如鉛和鉻等物質主要來源于腐蝕產物的溶出。同時,因為腐蝕作用所導致的水體濁度和色度的升高以及鐵、銅和鋅等金屬元素的異味等會給用水居民造成感觀的不悅,引起沾污衣物等后果,嚴重時將會影響居民身體健康。因而,對于輸配水管網而言,合理地選擇和使用管網管材對于安全供水意義重大。
      2、生物穩定性的影響
      在管網輸配水的過程中,若水質的生物穩定性不高,進入管網后就會引起微生物的大量生長和繁殖,從而對水質造成諸多不利影響,例如產生難聞臭味、增加致病菌以及加劇管網的腐蝕等。根據國際上針對各類管材對管網生物膜產生影響的相關研究,可以發現,管網中水體的微生物主要來源于管網管壁上的生物膜,這些生物膜緊緊依附在管網管壁上,或者多存在于管道變徑、轉彎等位置。與這些生物膜的生長相關的因素主要包括微生物生長所需要的營養物質、合適的管材條件、適宜的水力條件、管網中微生物的本底含量以及消毒劑的種類和劑量等,這些影響因素相互影響和作用。因此,對于輸配水管網而言,研究管網系統中微生物的生長情況,以及對潛在的生物穩定性風險開展客觀評價對于安全供水意義重大。
      3、管網中消毒劑量的確定
      針對管網中的微生物安全性,人們最初普遍認為,在管網末端保持一定劑量的消毒劑可以有效滅活病原細菌。其實不然,由于在出廠水中仍然會殘存未被滅活的細菌,在經過消毒劑的作用后,部分未滅活的細菌會進行自我修復,并重新生長。與此同時,由各種原因引起的難以避免的外源性細菌進入管網事件也會時有發生。在這種條件下,僅僅通過在出廠水中投加少量的消毒劑并不能夠有效地控制管網中細菌的生長和繁殖。然而過量地投加消毒劑又會導致其他不利問題,如飲用水的感官性狀由于藥物而變差,以及備受關注的消毒副產物問題,如目前已有研究的三鹵甲烷和鹵乙酸等,這些物質的存在會嚴重影響用水居民的生存健康,會引發消化系統以及泌尿系統的不安全性。因此,對于輸配水管網而言,微生物的穩定性以及消毒劑量對其有效的控制對于安全供水意義重大。
      4、水體中有機營養物質對于微生物的作用
      管網中細菌的生長繁殖受到水體中有機營養物質的重要制約。對于生長在管網中的細菌,即使在管網中保持較高濃度的余氯量,但只要在水中擁有充足的有機營養物質,細菌就仍可以在管網中進行生長和繁殖。在管網中存在的眾多種類的細菌中,只有硫細菌以及鐵細菌等少數菌種屬于自養菌,其余大多數都是以有機營養物質為基質的異養菌。在管網水體中如果有機物的含量較高,則管網水中的生物穩定性就會較差,因而細菌就更容易在管網中不斷生長繁殖,從而水體中的致病菌也可能隨之產生。為了更準確地描述微生物的含量,又提出了AOC(生物可同化有機碳)和BDOC(水中可溶性有機物中能被異養菌利用的部分)兩項水質指標,與消毒劑的投加劑量相結合,共同控制細菌等微生物在管網中的生長和繁殖。由此可見,管網中存在的有機營養物質是促進細菌等微生物在管網中生長和繁殖的主要因素,對其有效的控制對于安全供水意義重大。
      如上所述,管網內的腐蝕主要是由于金屬管材與水中的物質發生反應,這些反應的產物經過長時間沉積在管網內壁表面,從而形成了管垢。