中國給水排水原創(chuàng)論文 | 綜合管廊大口徑輸配水干管專項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

 

中國給水排水原創(chuàng)論文 | 綜合管廊大口徑輸配水干管專項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

來源：

李潔,王晏

中國給水排水

摘要：討論了綜合管廊大口徑輸配水干管專項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，分析了管廊內(nèi)大口徑輸配水管管材選擇、管道接口形式、管道防腐、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)，結(jié)合工程案例介紹了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以及施工時應(yīng)注意的問題。得出如下結(jié)論：管廊內(nèi)DN800以上干管多采用鋼管，連接方式采用焊接；根據(jù)供水管道運(yùn)行要求，需要設(shè)置必要的檢修閥、排水閥、排氣設(shè)備、壓力變送器等；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)主要包括引出口、端部井以及交叉口管線設(shè)計(jì)；建議管道遠(yuǎn)程監(jiān)控與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號送至自來水公司；專項(xiàng)設(shè)計(jì)需保證近遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)容量、相應(yīng)的安裝維護(hù)空間以及控制要求。

李潔，碩士，工程師，主要從事市政給水廠、泵站、給水管線等設(shè)計(jì)工作。

管廊內(nèi)給水管線（含管線附屬設(shè)施）通常由供水管道建設(shè)單位委托專項(xiàng)設(shè)計(jì)，與綜合管廊設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，全過程設(shè)計(jì)銜接、協(xié)調(diào)。著眼于綜合管廊內(nèi)大口徑輸配水干管專項(xiàng)設(shè)計(jì)，歸納設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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給水管專項(xiàng)設(shè)計(jì)

1.1管道材質(zhì)及連接方式

《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015）第6.2.2條對給水、再生水管道管材及連接方式提出要求：“給水、再生水管道可選用鋼管、球墨鑄鐵管、塑料管等。接口宜采用剛性連接，鋼管可采用溝槽連接。”給水管為壓力管道，根據(jù)管廊內(nèi)的情況，供水管道均需架空（設(shè)支墩）明敷，沒有埋地敷設(shè)時由土壤摩擦力來抵消管道運(yùn)行時的振動及軸向變形，因此采用剛性連接的鋼管、塑料管，能一定程度避免管道由于收縮拉力或不均勻沉降造成管道拉脫爆管。同時管線支墩不宜過大占用管廊空間，且應(yīng)能適應(yīng)管廊帶來的不均勻沉降，大口徑（DN800及以上，下同）管道采用鋼管經(jīng)濟(jì)性也相對較高，目前管廊內(nèi)大口徑輸配水干管多采用鋼管。

鋼管的連接方式有如下幾種：溝槽（卡箍）式連接、法蘭連接、焊接等。溝槽式連接一般僅用于管徑 DN400以內(nèi)，市政鋼管多采用焊接或法蘭連接。鋼管一般6m一節(jié)，干管敷設(shè)距離多則幾公里，尤其對于大口徑管道若采用法蘭焊接成本較高，故管廊內(nèi)給水管道標(biāo)準(zhǔn)段多采用焊接形式連接。而伸縮接頭、閥門等節(jié)點(diǎn)處采用法蘭連接。由于焊接時會有火花產(chǎn)生，管廊內(nèi)空間較為封閉且附近可能有電纜等易燃物品，因此同艙敷設(shè)時，給水管道初次入廊時間應(yīng)早于電力電纜。在局部維修時，應(yīng)對已入廊的電纜采取防護(hù)措施，防止維修時的火花附著于電纜之上，造成火災(zāi)。

1.2管道附屬設(shè)施

根據(jù)供水管道運(yùn)行要求，供水管道需要設(shè)置必要的檢修閥、泄水閥、排氣設(shè)備、壓力變送器等。

結(jié)合管廊運(yùn)行的實(shí)際情況，除管廊外設(shè)置閥門外，廊內(nèi)主干管及各支線或引出管需設(shè)置檢修閥。一般，埋地輸水干管每隔1～3km設(shè)置一處手動檢修閥，過多地設(shè)置檢修閥一方面增加了水頭損失，同時也可能帶來因閥門自身原因?qū)е鹿芫�漏水、長時間常開狀態(tài)檢修時難以關(guān)閉等系列問題。長距離輸水管線設(shè)計(jì)時檢修閥組間的距離可達(dá)5km。對于管廊內(nèi)大口徑輸配水管，因其一旦爆管，廊內(nèi)積水無法快速排出，可能對同艙的其他管線造成安全影響，建議干管上約500～1000m設(shè)置一處立式電動檢修閥。管廊內(nèi)部引出管立管上設(shè)置檢修閥，則是考慮管廊內(nèi)部發(fā)現(xiàn)問題時能及時從內(nèi)部切斷；為排除管道中的積泥和在管道出現(xiàn)事故時放空，同時考慮管道試壓、沖洗，在配水管道的適當(dāng)位置（低點(diǎn)臨河、臨水塘處）設(shè)排泥三通及泄水閥。泄水閥設(shè)置應(yīng)靠近集水坑附近，放空管嚴(yán)禁伸入集水坑內(nèi)。一般，市政配水管網(wǎng)的消火栓及用戶點(diǎn)可在一定程度上起到輔助排氣作用，加之管網(wǎng)成環(huán)后有一定的緩沖作用，排氣閥的設(shè)置可酌情減少。而輸水管道管線下坡前高處以及較長平直管段設(shè)置復(fù)合排氣閥，不超過1 km設(shè)1處。建議廊內(nèi)大口徑輸配水管除管道凸起點(diǎn)外，不再在中間設(shè)置排氣閥。排氣閥采用自動復(fù)式排氣閥，既可自動排氣，又可在管道需要檢修放空時進(jìn)氣。壓力變送器是用以測定給水管道壓力的傳感器，以設(shè)在大中型的干管上為主。測壓點(diǎn)的選定既要真實(shí)反映水壓情況，又要均勻合理布局，并能代表附近地區(qū)的水壓情況。此外，需考慮供水管道上大口徑閥門、電磁流量計(jì)等附屬設(shè)施的安裝需求。如蘇州某管廊內(nèi)DN1000配水干管檢修閥門（主要作用是隔斷，將故障點(diǎn)兩端的閥門關(guān)閉后即可對管道進(jìn)行維護(hù)），其整體高度不小于2.2m，故管道上方應(yīng)留有不小于1.0m的閥門附件放置空間�？傮w設(shè)計(jì)時上部管線支架需考慮局部避讓。而電磁流量計(jì)通常略寬于管道本身，因此在設(shè)計(jì)時，流量儀設(shè)置位置結(jié)合計(jì)量、爆管預(yù)警等功能需求，一方面盡量考慮與節(jié)點(diǎn)結(jié)合設(shè)計(jì)（斷面寬度大于標(biāo)準(zhǔn)斷面），另一方面在不影響消防通道的前提下，局部占用檢修通道空間。

1.3節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

以蘇州某管廊工程DN1000給水管專項(xiàng)設(shè)計(jì)為例，簡單介紹入廊給水管道的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，包括引出口、端部井及交叉口（見圖1）。引出口一般優(yōu)先考慮采用局部加高側(cè)出的方式，便于與市政埋地管道相接，并在引出豎管上從下至上依次設(shè)置閥門、伸縮接頭，該設(shè)置順序主要考慮伸縮接頭漏水時可及時切斷，立管通過支架、吊架固定。端部井設(shè)置于管廊起終端，該節(jié)點(diǎn)給水管道沿端部井側(cè)壁爬升到適當(dāng)高度側(cè)出后與廊外管道相接，廊外設(shè)置閥門。交叉口則根據(jù)其主體結(jié)構(gòu)有幾種不同的形式，圖1（c）所示為“全包型”交叉口形式，主廊DN1000給水管道從底板下穿與支廊DN300給水支管連接，下部2m凈空空間可滿足安裝檢修所需，支管起端設(shè)置隔斷閥門。

圖1管廊給水管節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)斷面圖

1.4管道相容

供水管道入廊敷設(shè)后避免了土壤腐蝕，管道安全性進(jìn)一步得以提高。因此，在目前建設(shè)運(yùn)行的綜合管廊中，大部分納入了供水管道。供水管道可以與電力電纜、通信電纜、熱力管道同艙敷設(shè)。理論上供水管道也可與燃?xì)夤艿劳�艙敷設(shè)，但由于燃?xì)馀撔璋捶辣�設(shè)計(jì)，供水管上設(shè)置的電動控制閥需采用防爆型，會增加造價及維護(hù)費(fèi)用。

1.5管道防腐

對外防腐涂料的要求：有良好和穩(wěn)定的電絕緣性能、與金屬表面有較強(qiáng)的黏著力、耐腐蝕性能好、抗剝離強(qiáng)度高、施工方便、不造成環(huán)境污染等。一般可供選擇的涂料有：環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧玻璃鱗片、環(huán)氧粉末涂料、煤焦瀝青瓷漆、石油瀝青及聚乙烯膠粘帶等。環(huán)氧煤焦瀝青具有較好的防腐電絕緣性能，耐細(xì)菌腐蝕，又具有良好的耐陰極保護(hù)電位的性能，國內(nèi)外有許多成功應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。熔結(jié)環(huán)氧粉末（環(huán)氧粉末噴涂）具有優(yōu)良的抗?jié)B透性、耐水性、耐腐蝕和抗沖擊性，價格與常用的環(huán)氧煤焦瀝青防腐涂料相比，相對略高。室內(nèi)管道及配件外防腐亦常采用有機(jī)硅丙涂料，普通級為二道底漆二道面漆，干膜總厚度不小于150μm。管廊內(nèi)管道所處地下室環(huán)境無需考慮抗紫外線照射，環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧粉末、3PE都可采用，需綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)周期要求，酌情選擇。

內(nèi)防腐：D≥500 mm的管道采用水泥砂漿襯里，厚度應(yīng)符合《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50268—2008）的規(guī)定。D2。

1.6事故爆管問題

管廊內(nèi)沿線排水坑泵排能力一般不考慮管道沖洗等的廢水排放及爆管產(chǎn)生的事故廢水排放。對于供水管道事故爆管排水，假設(shè)管廊內(nèi)設(shè)DN800供水管道，排水量按一根發(fā)生爆管計(jì)算，DN800供水管道每1 000m設(shè)一處閥門，采用電動閥門，管理人員可在控制中心進(jìn)行操作，因此爆管至關(guān)閉閥門，一般不超過3min，一次事故排水量按管道3 min的排水量（管道流速取1m/s，合計(jì)約90.4m3）加上1000m管道的水量計(jì)算。假設(shè)給水管道艙室寬度按3.15m計(jì)算，淹沒水深達(dá)0.19m，按單個防火分區(qū)（200m）設(shè)二處集水坑復(fù)核，每處集水坑內(nèi)設(shè)2臺排水泵，單泵排水量為25m3/h，平時正常排水時1用1備，事故時2臺同時工作，共20臺水泵約1.2h排空爆管水，因此從自來水公司及時開展搶修工作角度考慮，需由檢修人員外部協(xié)助排水，縮短排水時間。

1.7其他

給水管道出入管廊部位（引出口，端部井）預(yù)埋套管，考慮水管熱脹冷縮影響。廊內(nèi)干管是否設(shè)置補(bǔ)償接頭結(jié)合計(jì)算結(jié)果確定，一般對于大口徑鋼管，其本身延展性即可滿足要求。穿防火墻處設(shè)置鋼制套管，套管尺寸大于給水管道兩級，兩側(cè)超出防火墻20mm，穿防火墻管道與套管縫隙之間應(yīng)用阻燃密實(shí)材料和防水油膏填實(shí)。支墩間距根據(jù)計(jì)算確定（一般6~10m），變形縫兩側(cè)各設(shè)一個，采用鋼抱箍連接。支墩在管廊底板預(yù)留插筋與結(jié)構(gòu)底板牢固連接，且支墩配筋。倒虹段轉(zhuǎn)折處采用混凝土包裹式鋼筋混凝土支墩。建議管道遠(yuǎn)程監(jiān)控與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號送至自來水公司。

此外，關(guān)于給水管道入廊后，室外消火栓如何設(shè)置的問題，規(guī)范規(guī)定，室外消火栓的間距不應(yīng)大于120m，若每隔不超過120m從管廊中引支管做消火栓大大增加了節(jié)點(diǎn)數(shù)量和工程投資。同時，一般不建議在大口徑輸配水干管直接引出消防管。因此，針對于此，通�？稍诘缆贩笤O(shè)一根專用直埋消防管。當(dāng)?shù)缆穼挾却笥?0m時，要求在道路兩邊設(shè)置消火栓，此時可酌情在管廊引出口出廊配水管上合理設(shè)置消火栓，在道路另一側(cè)敷設(shè)消防專用管。

2

施工要求

2.1施工順序

管廊平直段需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運(yùn)輸條件，同時鑒于安全問題，市政艙室給水管必須先于電力及通信電纜施工，避免鋼管焊接火花等碰觸線纜帶來安全隱患。

2.2管道安裝

施工時需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運(yùn)輸條件，預(yù)留足夠的吊裝及固定空間。同時，管道焊接一般先于廊內(nèi)通風(fēng)設(shè)施安裝，焊接作業(yè)時不具備全面通風(fēng)的條件，因此，需盡量靠近可自然通風(fēng)處（投料口、引出口、通風(fēng)口均可）進(jìn)行焊接作業(yè)，同時設(shè)置可移動式小型排煙除塵機(jī)，保障施工人員安全健康的施工環(huán)境。此外，管廊頂板宜預(yù)埋吊鉤，方便大口徑管道落管就位時的安裝吊運(yùn)。

2.3管道沖洗

按照GB 50268—2008要求，給水管道安裝敷設(shè)后，應(yīng)及時開展壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)合格后，投入使用前應(yīng)進(jìn)行管道沖洗與消毒。管廊內(nèi)排水泵泵排能力并未考慮給水管道沖洗排水，針對此問題，一種方法是可于引出管上增設(shè)T口，排至附近受納河體。以蘇州某管廊DN1000給水管專項(xiàng)設(shè)計(jì)為例，全長約8.3km的管廊敷設(shè)范圍內(nèi)，有10條小河浜與管廊所在道路垂直交叉，另與管廊平行方向也有河道，可供沿線引出口排放沖洗水。特別是針對管廊及配套管線分段實(shí)施時，可滿足管道分段沖洗的要求。另一種方法是可考慮投放臨時大泵協(xié)助已有排水坑小泵共同排水，大泵出口可利用通風(fēng)口或者投料口等口部臨時引出管廊。

3

結(jié)論

①管廊內(nèi)DN800以上口徑配水干管多采用鋼管，連接方式采用焊接連接。管廊內(nèi)管道所處環(huán)境不接觸土壤，同時無需考慮抗紫外線照射，因此環(huán)氧煤焦瀝青、環(huán)氧粉末、3PE都可用于外防腐，可綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)周期要求，酌情選擇。

②供水管道需設(shè)置必要的檢修閥、排水閥、排氣設(shè)備、壓力變送器等。管道支撐采用混凝土支墩，水平段間距計(jì)算確定（一般6～10m），變形縫兩側(cè)各設(shè)一個，采用鋼抱箍連接。管道遠(yuǎn)程監(jiān)控建議與管廊監(jiān)控系統(tǒng)合用，監(jiān)控信號送至自來水公司。

③管道附屬設(shè)施可能與其他管線存在交互關(guān)系。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要包括引出口、端部井及交叉口管線設(shè)計(jì)。給水管道出入管廊部位以及穿越防火墻處需做特殊考慮。

④施工時需考慮管道在管廊內(nèi)的平行運(yùn)輸條件，同時預(yù)留足夠的吊裝及固定空間。管廊內(nèi)排水泵泵排能力并未考慮給水管道沖洗排水，針對沖洗水排放問題，一種方法是可于引出管上增設(shè)T口，排至附近受納河體；另一種方法是可考慮投放臨時大泵協(xié)助已有排水坑小泵共同排水，大泵出口可利用通風(fēng)口或者投料口等口部臨時引出管廊。

本文的完整版刊登在《中國給水排水》2022年第2期，作者及單位如下：

綜合管廊大口徑輸配水干管專項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李潔,王晏

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，上海 200092）

該文標(biāo)準(zhǔn)著錄格式：

李潔,王晏.綜合管廊大口徑輸配水干管專項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].中國給水排水,2022,38(2):79-82.

LI Jie,WANG Yan.Design key points of large diameter water transmission and distribution trunk main in utility tunnel[J].China Water & Wastewater,2022,38(2):79-82(in Chinese).

編輯：孔紅春

制作：文   凱

審核：李德強(qiáng)

海島縣洞頭陸域引供水工程輸水管道海域段設(shè)計(jì)

來源：中國給水排水

海島縣洞頭陸域引供水工程輸水管道海域段設(shè)計(jì)

陳守慶1，陳湧城1，羅昊進(jìn)2，方均艦3，吳旭磊4，莊小將5，

包松考5，武樂毅5，陳金榮1，張德躍1

(1.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院，天津300074；2.溫州市城建設(shè)計(jì)院，浙江溫州325000；

3.溫州市洞頭縣水務(wù)有限公司，浙江溫州325000；4.溫州市公用事業(yè)投資集團(tuán)有限公司，

浙江溫州325000；5.溫州市甌江口開發(fā)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，浙江溫州325000)

涉海輸水管道在國內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例很少，海島縣洞頭（溫州）陸域引供水工程是國內(nèi)涉海管道最為復(fù)雜艱難的典型案例。自2009年6月以來39 km主管線建成通水已有四年，一直運(yùn)行良好。洞頭縣是我國的十二個海島縣之一，洞頭（溫州）陸域引供水一期工程目的為將溫州陸域的自來水引入海島縣——洞頭(見圖1)。

圖1洞頭陸域引供水工程示意

一期工程輸水規(guī)模為7萬噸/天。其中輸水主管道全長為39 km，管徑為DN1 000，沿途經(jīng)過三處島嶼（靈昆島、霓嶼島、洞頭本島），穿越四段海域（甌江南支、靈霓大堤段海域、霓嶼島海域、海中湖海域），海底敷設(shè)管道總長度約8 km，靈霓海堤敷設(shè)約14.5 km，霓嶼島灘涂堤壩段敷設(shè)約1.2 km，穿山隧道為1.5 km，為沿線島嶼靈昆島、半島工程（現(xiàn)稱甌江口新區(qū)）、霓嶼島及洞頭本島提供自來水；另外利用5 km支線管道，管徑為DN300，跨越三座橋梁、四座隧道，為狀元岙深水港及沿線多座島嶼上居民提供自來水。

該工程于2006年開始建設(shè)，并于2009年6月建成通水，通過與洞頭管網(wǎng)的貫通，實(shí)現(xiàn)了洞頭南片六島供水的全覆蓋，徹底解決了洞頭人民靠天吃水的困局。

海底輸水管道工程具有隱蔽性、修復(fù)困難、施工難度大等特點(diǎn)，因此要求精心設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格控制施工、材料供應(yīng)、第三方檢測、監(jiān)理等每一個環(huán)節(jié)，力爭做到萬無一失，以保證海底管道的使用壽命。

1海底輸水管道設(shè)計(jì)理論

采用彈性敷設(shè)理論進(jìn)行海底管道的設(shè)計(jì)。

海洋管道是一個特殊的工程,管道本身有一定的強(qiáng)度和剛度，尤其是在局部短管中就像普通梁結(jié)構(gòu)一樣傳遞剪力和彎矩，但在軸向尺度很大時，其整體上就是一個柔性很大的細(xì)長結(jié)構(gòu)，雖然位移很大，但管內(nèi)應(yīng)變很小，其內(nèi)力不是很大，這是管道結(jié)構(gòu)自身固有的力學(xué)特性。利用這種理論來設(shè)計(jì)海洋管道結(jié)構(gòu)就是彈性敷設(shè)法。

在海洋中其地基基礎(chǔ)往往表面是多年沉積的較軟的土壤,尤其是洞頭海域的海床大多是很厚的淤泥層，呈流塑狀態(tài)，承載能力很低。在風(fēng)浪流動荷載作用下，水流沖刷中基礎(chǔ)變形較大。同時大范圍內(nèi)地基不均勻沉降是必然存在的，所以海洋地基的變形是不可避免的。前述管道結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性正好適應(yīng)這種海洋軟基基礎(chǔ)。利用管道的可浮、可沉性、結(jié)構(gòu)對稱性等特點(diǎn)，進(jìn)行長管段長距離的漂浮、拖運(yùn)、沉放施工。

2管材設(shè)計(jì)

洞頭工程地形復(fù)雜，涉海段共有四段，管道敷設(shè)難度大，對管材的要求更高。由于各段涉海區(qū)域要求管道具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力，所以選擇鋼管。

經(jīng)計(jì)算，提出海底管道采用DN1 000螺旋縫焊接鋼管，選用Q235-B低碳鋼、管道壁厚為14 mm，而甌江南支段因考慮到后期的開發(fā)利用適當(dāng)留有余地，選用Q345-B低碳鋼，管道壁厚為14 mm的管材設(shè)計(jì)實(shí)施方案。且經(jīng)過專家論證會論證，專家一致認(rèn)為洞頭工程參照舟山工程成功的案例，選用螺旋縫焊接鋼管及低碳鋼的管材、國內(nèi)管廠加工制作、采用敷管船法施工且采取技術(shù)措施保證施工工程中管道應(yīng)力≤220 MPa的方案，是技術(shù)可行的，施工敷設(shè)操作方便，并能保證運(yùn)行安全。

3輸水管道的無損檢測設(shè)計(jì)

洞頭陸域引供水工程輸水管道非常復(fù)雜，管道施工安裝條件困難，運(yùn)行條件也很惡劣，地基沉降大，臺風(fēng)時風(fēng)浪潮很大，對輸水管道的危害極大，因此鋼管的焊縫質(zhì)量控制、探傷及檢測尤其重要。

4輸水管道的防腐設(shè)計(jì)

輸水鋼管內(nèi)防腐采用國內(nèi)市政管道普遍應(yīng)用的質(zhì)量優(yōu)良的8701飲用水涂料。本項(xiàng)目采用特加強(qiáng)級，構(gòu)造為兩底四面，厚度≥0.3 mm。

管道外防腐：海域段鋼管采用3PE防腐。

補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料純海域段鋼管采用進(jìn)口熱收縮帶（套）二層結(jié)構(gòu)，總厚度≥2.7 mm，其中馬蹄脂型膠粘劑厚度≥1.7 mm，基材厚度≥1.0 mm。其中霓嶼島段海域堤壩段鋼管的補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料由于該段地形復(fù)雜，防腐方案必須能夠承受礁石、碎石等復(fù)雜地形管道基礎(chǔ)的摩擦，不同于純海域段管道的沙土軟基環(huán)境，因此防腐方案也有所不同，根據(jù)國內(nèi)外的海底管道防腐經(jīng)驗(yàn)，該段海域補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料采用進(jìn)口環(huán)氧樹脂、輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶（套）三層結(jié)構(gòu)，防腐層總厚度≥2.5 mm，即無溶劑型環(huán)氧樹脂底漆一道，厚度≥0.2 mm，熱熔膠型膠粘劑厚度≥1.0 mm，基材厚度≥1.5 mm。

5海底輸水管道陰極保護(hù)設(shè)計(jì)

洞頭工程海底輸水管線全長約8 km，管外徑為1 000 mm，設(shè)計(jì)輸水溫度約20 ℃，管線外涂層為3PE，埋設(shè)于溫州近海的海淡水介質(zhì)海底鹽泥中，水下深度約5~15 m。

設(shè)計(jì)采用鋁-鋅-銦合金犧牲陽極聯(lián)合涂層進(jìn)行保護(hù)，針對陰極保護(hù)部分設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)陽極形式為條式陽極，陸上安裝后隨管下海。

6海底輸水管道排氣及控制閥設(shè)計(jì)

①空氣閥的設(shè)計(jì)

經(jīng)計(jì)算，其中管徑為DN1 000的管道配備DN150的復(fù)合式空氣閥。

本工程兩段主要海域甌江南支段及海中湖段長度分別為2.6、4.5 km，中間無法設(shè)置排氣閥，只能在兩端登陸點(diǎn)設(shè)置排氣閥，而海域段管道集氣，很有可能造成管道漂浮或產(chǎn)生水錘，因此采取可靠的排氣措施是關(guān)鍵。首先管道敷管下沉?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格施工，確保管內(nèi)空氣排凈不集氣，再次在兩岸登陸點(diǎn)設(shè)置雙復(fù)合式進(jìn)口排氣閥，規(guī)格為DN150，加大排氣量，同時可起到備用作用。

②控制閥（調(diào)壓閥）的設(shè)計(jì)

洞頭陸域引供水工程輸水管線，起端接入的是城市自來水管網(wǎng)，根據(jù)管網(wǎng)平差，管網(wǎng)起端自來水壓頭約為33 m黃海高程，全程靠自來水管網(wǎng)的壓力將水輸往洞頭本島，并為沿途配水點(diǎn)配水。為了得到沿途各配水點(diǎn)穩(wěn)定均衡的供水，管網(wǎng)的末端——洞頭加壓泵站清水池的進(jìn)水口必須設(shè)置一個維持出口壓力基本恒定的控制閥(即調(diào)壓閥)，利用此閥人為地將閥前管道的水頭抬高，使得管線高點(diǎn)不會產(chǎn)生半管流的狀態(tài)，防止管道因產(chǎn)生真空而受到破壞，同時保證了各沿途配水點(diǎn)供水壓力的均衡，并節(jié)省再次提升的耗電量，供水穩(wěn)定才會得以均衡，管道安全有保障。因此控制閥的設(shè)置非常關(guān)鍵。本工程按進(jìn)口活塞式控制閥設(shè)計(jì)。

7海底輸水管道敷管設(shè)計(jì)及施工

①總平面按照S形曲線敷設(shè)

為適應(yīng)海底管線的不均勻沉降，水下管線采用S形曲線路由彈性敷設(shè)，曲率半徑為2 000～2 500 m，中間距直線路由偏差為5～10 m。

②海底管道挖溝方法

本次設(shè)計(jì)原則上采用后挖法，受國內(nèi)施工技術(shù)及機(jī)械的限制，可挖深2.5 m，扣除1 m管徑，管頂覆土厚為1.5 m，在局部有沖刷的海域段，可根據(jù)沖刷深度適當(dāng)加大埋深，采用先挖與后挖相結(jié)合的方法。

③鎮(zhèn)墩設(shè)置

為了管道穩(wěn)定及滿足抗浮要求，在管道沿線每10 m間距設(shè)置一處沙袋鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩長為2 m。

④擋樁設(shè)置

在海底管道兩端靠近登陸段分別設(shè)置鋼制擋樁3排，間距約50 m，起到固定管道的作用。

⑤登陸段軟硬基礎(chǔ)過渡處理

海域管道登陸段兩端是海洋軟基礎(chǔ)與陸地硬基礎(chǔ)的過渡段，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用1.5 m間距，設(shè)置5排總長度為39 m的木樁基礎(chǔ)作為管道登陸段基礎(chǔ)的處理。

⑥海底管道施工流程

施工流程見圖２。

圖2海底管道施工流程

⑦海底管道施工方法

本段管道全部為海域段，采用敷管船進(jìn)行彈性敷設(shè)法敷管。

首先兩個挖泥船隊(duì)同時從管線兩端向中間方向按設(shè)計(jì)要求開挖溝槽，其中兩登陸端各39 m在開挖溝槽后進(jìn)行地基處理施工。

然后采用敷管施工船以S形曲線路由進(jìn)行彈性敷設(shè)，曲率半徑≥700 m，連續(xù)敷管時在管內(nèi)進(jìn)水，保證管內(nèi)不積氣，每次敷管長度為96 m。

然后再用起重船進(jìn)行水下沉樁施工、常規(guī)區(qū)域溝槽砂袋鎮(zhèn)壓墩施工和3#錨地區(qū)域砂袋鎮(zhèn)壓層施工。

最后再用挖泥船和泥駁按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行原土回填施工。具體施工圖見圖３～7。

圖3海中湖段施工總平面布置圖

圖4海中湖段管道敷設(shè)施工示意圖

圖5海中湖段終端登陸示意圖

圖6海中湖段敷管船施工作業(yè)照片

圖7海中湖段終端登陸段施工照片

⑧海上施工測量

海上施工測量采用DGPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，插分站采用國家信標(biāo)系統(tǒng)。

8海底輸水管道系統(tǒng)應(yīng)注意的問題

①管道充淡水下沉

②海底管道嚴(yán)禁設(shè)置伸縮節(jié)

③海底管道鋼管的連接嚴(yán)禁設(shè)置法蘭

④海域管道基礎(chǔ)處理。

工程采用后挖法施工，減少對基礎(chǔ)的擾動，同時采用設(shè)置沙袋鎮(zhèn)墩的方式施工，以減少沉降，固定管道，避免了對全線海域管道的基礎(chǔ)處理所造成的巨大浪費(fèi)。管線運(yùn)行至今已有四年，中間還經(jīng)歷過莫拉克臺風(fēng)，一切正常，可見海域段的基礎(chǔ)處理是不必要的。

⑤海域管道路由選定應(yīng)避開鎮(zhèn)壓層

專家評語：涉海輸水管道在國內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例很少，海島縣洞頭（溫州）陸域引供水工程是國內(nèi)涉海管道最為復(fù)雜艱難的典型案例，作者結(jié)合洞頭工程海域段輸水管道設(shè)計(jì)探討了如下內(nèi)容：海底輸水管道工程特點(diǎn)、彈性敷設(shè)理論、管材設(shè)計(jì)、無損檢測設(shè)計(jì)、防腐設(shè)計(jì)、陰極保護(hù)設(shè)計(jì)、排氣及控制閥設(shè)計(jì)、海域管道敷管設(shè)計(jì)及施工、系統(tǒng)水壓試驗(yàn)、導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)及海底輸水管道系統(tǒng)應(yīng)注意的問題等。其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可為相關(guān)工程提供技術(shù)參考,以提高我國涉海輸水管道的技術(shù)與設(shè)計(jì)水平。

本文榮獲《中國給水排水》2013年度“得利滿”優(yōu)秀論文二等獎

日本給水管網(wǎng)布局理論與啟示

來源：中國給水排水

日本給水管網(wǎng)布局理論與啟示

李樹平

(同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092)

摘要：如何使供水管網(wǎng)具有合理布局，適應(yīng)城市發(fā)展，滿足用戶需求，減少漏水和節(jié)約能耗藥耗，是自來水行業(yè)面臨的重要任務(wù)。日本在城市給水管網(wǎng)布局理論方面具有很強(qiáng)的代表性，為此從供水系統(tǒng)組成、配水分區(qū)和配水池三方面介紹了日本給水管網(wǎng)布局理論，并簡要說明了東京市給水管網(wǎng)的應(yīng)用狀況，最后提出在明確管段功能、管網(wǎng)分層次模擬和充分發(fā)揮蓄水設(shè)施作用等方面的啟示。

隨著城市的發(fā)展，由于對供水管網(wǎng)缺乏整體控制，致使城市供水管網(wǎng)布局混亂，給運(yùn)行管理帶來巨大挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下四方面：①由于長距離管路的摩擦損失和水質(zhì)反應(yīng)，致使壓力下降顯著、水質(zhì)惡化，引起不必要的能量和消毒劑浪費(fèi)；②管線連接復(fù)雜，導(dǎo)致事故搶修時停水影響范圍大且時間長；③由于存在地形標(biāo)高差，導(dǎo)致水量、水壓供應(yīng)不均衡；④為掌握管網(wǎng)總體狀態(tài)，各種流量、壓力和水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)布置困難，管網(wǎng)建模工作量大且效果差。因此，如何使供水管網(wǎng)具有合理布局，是自來水行業(yè)面臨的重要任務(wù)。日本的城市給水管網(wǎng)布局理論不失為一種典型狀況，為此將從供水系統(tǒng)組成、配水分區(qū)和配水池三方面介紹日本給水管網(wǎng)布局理論，以供參考借鑒。

1日本給水管網(wǎng)布局

1.1供水系統(tǒng)組成

為滿足穩(wěn)定水量、安全水質(zhì)、適當(dāng)水壓、抗震、設(shè)施更新改造等要求，日本水道協(xié)會將供水系統(tǒng)劃分為取水設(shè)施、導(dǎo)水設(shè)施、凈水設(shè)施、送水設(shè)施、配水設(shè)施和給水設(shè)施六部分,具體情況如圖1所示。盡管導(dǎo)水、送水、配水和給水設(shè)施作為專業(yè)術(shù)語應(yīng)用，它們均具有輸水功能，同時又具有不同的要求（見表1）。其中送水管道、配水池和配水管道共同構(gòu)成了城市送配水系統(tǒng)。送水管道連接凈水廠和配水池，在合適的壓力下以穩(wěn)定方式供水。配水池根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓┧畨毫Γ瑵M足用戶水量變化要求。配水管道分布在整個城市，可再細(xì)分為配水干管和配水支管。

圖1供水系統(tǒng)構(gòu)成示意

表1輸水設(shè)施特征

1.2配水分區(qū)

通常整個給水區(qū)域劃分為多個配水區(qū)。一個配水分區(qū)至少包含一座配水池；如有必要，可以設(shè)置多座配水池。通常情況下配水池和配水干管構(gòu)成配水分區(qū)；進(jìn)一步細(xì)化后，配水支管構(gòu)成了配水支管分區(qū)。配水分區(qū)應(yīng)考慮最大配水量、地形地貌、配水干管的分布狀況和配水池的位置，盡可能合理、經(jīng)濟(jì)。配水支管分區(qū)根據(jù)相應(yīng)標(biāo)高設(shè)定增壓和減壓分區(qū)。為提高供水可靠性，連接管連接相鄰配水干管，配水干管連接配水支管分區(qū)。設(shè)計(jì)中按照配水區(qū)的劃分，進(jìn)行配水管網(wǎng)的水力計(jì)算，保證高峰時間整個配水區(qū)域內(nèi)的水壓。

通過配水區(qū)域管理，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①便于了解管網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時狀況，方便布置流量、水壓以及水質(zhì)信號監(jiān)測系統(tǒng)，容易掌握管網(wǎng)運(yùn)行狀況，可為管網(wǎng)模擬和監(jiān)測調(diào)度提供準(zhǔn)確信息；掌握不同用地類型下需水量的變動，便于需水量的準(zhǔn)確預(yù)測；合理化新建、改建、更新配水管的維護(hù)計(jì)劃。

②提高管網(wǎng)的日常配水管理和維護(hù)水平，合理設(shè)定減壓、增壓區(qū)域，便于水壓管理，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約能耗；便于管網(wǎng)的配水量分析與管理，最小化漏水修理伴隨的斷水區(qū)域，容易確定漏水場所以及漏水量，提高漏水調(diào)查效率（見表2）；合理設(shè)置中途加氯站，降低藥耗，減少消毒副產(chǎn)物的生成（見圖2）。

表2 2011年東京市配水量構(gòu)成分析

圖2中途站點(diǎn)與余氯濃度、消毒副產(chǎn)物濃度、總水頭變化和水頭損失變化關(guān)系

③通過掌握災(zāi)害、事故等影響范圍，提高應(yīng)急水平。

配水區(qū)域管理也存在一定的不利點(diǎn)，例如區(qū)塊分界處滯留水伴隨余氯濃度的降低，容易引起水質(zhì)惡化；管網(wǎng)分隔、聯(lián)絡(luò)管及監(jiān)視儀器設(shè)備等需要一定的工程投資。

1.3配水池

配水池是出廠水的臨時貯水設(shè)施（有些配水池結(jié)合了水泵設(shè)施），可根據(jù)需水量擾動調(diào)整供水量。配水池的設(shè)置具有兩個主要目的：①通過水量調(diào)節(jié)，既保持凈水設(shè)施經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，又適應(yīng)于居民生活用水需求變動；②應(yīng)對緊急用水情況，儲備應(yīng)對消防、災(zāi)害事故、檢修停水所需水量。

配水池的容積，按照給水區(qū)域規(guī)劃年限內(nèi)最高日12 h給水量為標(biāo)準(zhǔn)；同時考慮供水穩(wěn)定性，計(jì)入消防流量。通常配水池有效水深為3~6 m，可設(shè)置水位計(jì)、取水設(shè)備，進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)視，也可設(shè)置中途加氯站。為增加供水可靠性，配水池應(yīng)從不同處理廠進(jìn)水（見圖3）。

圖3送配水系統(tǒng)示意

2東京市供水布局概況

以東京市為例，簡要說明給水管網(wǎng)布局理論的應(yīng)用。東京市是日本的政治經(jīng)濟(jì)中心，2011年人口為1 318萬人。東京都水道局供水至23個行政區(qū)以及多摩地區(qū)26個城鎮(zhèn),供水系統(tǒng)包含了3條河流的取水口、11座主要凈水廠和41座主要給水所（配水池），以及26 219 km的配水管網(wǎng)。給水廠處理能力為686×104m3/d，給水所（配水池）的蓄水能力約為321×104m3，約為處理能力的46.8%。2011年的漏水率為2.8%。規(guī)劃送水管網(wǎng)為雙環(huán)形式，其中一部分仍在完善中（見圖4）。有些給水所（配水池）針對進(jìn)流壓力過高的情況，設(shè)置有小型水力發(fā)電裝置，以取得節(jié)能效益（見圖5）。

圖4東京市送水管網(wǎng)示意

圖5給水所小型水力發(fā)電裝置示意

3啟示

給水管網(wǎng)合理布局關(guān)系水量、水壓和水質(zhì)等供水服務(wù)功能的滿足，同時也需要起到節(jié)能降耗的作用。通過對日本給水管網(wǎng)供水系統(tǒng)組成、配水分區(qū)和配水池三方面布局理論的討論，認(rèn)為具有以下借鑒意義:

①應(yīng)在良好的布局下，明確給水管道的功能性。通常規(guī)劃設(shè)計(jì)中，將管道分為輸水管、配水管，配水管道又分為配水干管和配水支管。但運(yùn)行管理過程中，管網(wǎng)中各管段之間的水量、水壓和水質(zhì)相互作用，除連接水廠、蓄水設(shè)施、泵站的幾條管道功能性較明確外，管網(wǎng)中無論管徑大小，都難以分辨其是輸水管、配水干管還是配水支管。因此通過配水區(qū)域管理，可使管道的功能性更明確；即使在出現(xiàn)故障時，也便于調(diào)查、分析與管理；同樣可針對不同層次的管道，設(shè)定管材選擇、管道接口、閥門附件設(shè)置等要求。

②在管網(wǎng)區(qū)域化管理基礎(chǔ)上，有助于實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的分層次模擬，解決復(fù)雜計(jì)算問題。根據(jù)給水系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)度要求，便于直接以清水輸水管網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合水廠的供水壓力、供水流量、配水池的供水壓力和流量數(shù)據(jù)，建立供水管網(wǎng)調(diào)度模型。供水管網(wǎng)調(diào)度模型避免了宏觀給水管網(wǎng)模型對管網(wǎng)的“黑箱”（即避開給水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的描述）處理，管網(wǎng)簡化模型中對管道直徑選取（例如選取直徑為300 mm或500 mm以上管道作為模擬對象）、管道合并與刪除帶來的模型誤差問題。同時針對配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、改擴(kuò)建、故障診斷、管道沖洗等需求，可建立管網(wǎng)局部詳細(xì)模型。

③可充分發(fā)揮蓄水設(shè)施的作用。蓄水設(shè)施具有水量平衡、維持水壓、減小輸水管道尺寸和提高運(yùn)行靈活性和效率的作用。配水管網(wǎng)的水量波動在蓄水設(shè)施處得以緩解，便于使輸水管道以較恒定速率供水，降低了管道尺寸。當(dāng)管網(wǎng)中不設(shè)置蓄水設(shè)施時，能量、加氯均在水廠完成，使得管網(wǎng)長距離輸送過程中，造成水壓和余氯的損耗。而當(dāng)中途有蓄水設(shè)施時，可減少管網(wǎng)中水壓和余氯的損耗，減少消毒副產(chǎn)物的生成。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2014年第22期“述評與討論”欄目）

國外大型調(diào)水工程的喜與痛

來源：中國給水排水

美國加利福尼亞州大多數(shù)徑流和融雪位于北部，而絕大多數(shù)人口卻集中于中部和南部的干旱地區(qū)，水資源空間分布上嚴(yán)重不均勻。

赫齊赫齊（Hotch Hotchy）調(diào)水工程采用自流輸水方式，輸水管道全長約251公里，在弗里蒙特（Freomont）市附近分為4條直徑分別為1.5米、1.7米、2.0米和2.4米的管線。輸水 干線目前的日輸水量約為135萬立方米，年輸水能力約4億立方米。

世界上很多的國家和地區(qū)都存在著不同程度的缺水問題。據(jù)聯(lián)合國預(yù)計(jì)，到2025年，全球?qū)⒂?5億人面臨水資源短缺。清潔的水源已成為世界各國社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大制約。大規(guī)模、長距離、跨地區(qū)跨流域調(diào)水并非是中國的獨(dú)創(chuàng)，通過調(diào)水，重新對水資源進(jìn)行分配，緩解水資源供需的矛盾在各國都有運(yùn)用�，F(xiàn)代化的調(diào)水工程最早出現(xiàn)在19世紀(jì)的澳大利亞、印度和美國。20世紀(jì)后，以色列、加拿大、中國等國開始緊隨其后。

本文選取不同國家、不同地理位置和生態(tài)環(huán)境的兩個調(diào)水工程，來反思長距離調(diào)水帶給我們的究竟是喜，還是痛。

清泉流出黃金州

高602英尺（183米）的沙斯塔大壩（Shasta Dam）是美國第九高的水壩，橫跨于加州北部的薩克拉門托河，水壩的主要功能包括儲水、泄洪和水力發(fā)電等。它是中央河谷調(diào)水工程 的一部分，1937年開始建造，完工于1945年，在加州水資源管理上發(fā)揮重要作用。但是由于水壩對薩克拉門托地區(qū)的環(huán)境和生態(tài)造成了重大改變，如阻擋了太平洋鮭魚種群的洄游 等。同時備受爭議的還有，大壩形成的水庫淹沒了土著部落的村莊和土地。

美國加利福尼亞州（以下簡稱加州）別名“黃金州”，這個名稱一般認(rèn)為源自于19世紀(jì)中葉的淘金潮。2013年加州的GDP達(dá)到2.203萬億美元，占美國GDP總量的13.2%，超過俄羅斯 、意大利、印度、加拿大等國家，這個美國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最多的州，繁榮富庶，是名副其實(shí)的“黃金之州”。

農(nóng)業(yè)是加利福尼亞州的主體產(chǎn)業(yè)之一，特別是位于加州中部的中央河谷地區(qū)，灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)， 是著名的水果生產(chǎn)基地，除此之外，也盛產(chǎn)棉花、谷物和蔬菜等等。

這個日照充足、氣候溫和的“陽光地帶”是全球最適宜人類居住的地帶之一。這一切都得益于加州的幾項(xiàng)著名調(diào)水工程，如中央河谷調(diào)水工程、 加州調(diào)水工程、 全美灌溉系統(tǒng)、 科羅拉多河引水渠、洛杉磯水渠工程、莫凱勒米調(diào)水工程及赫齊赫齊調(diào)水工程等。

加利福尼亞州位于美國西海岸，面積42.39萬平方公里，北部為卡斯卡德山脈，東部為內(nèi)華達(dá)山脈，西部為瀕海山脈，中部為廣袤的中央河谷，南部為干旱的沙漠地區(qū)。特殊的地形 形成了加州的水資源空間分布上嚴(yán)重不均勻，當(dāng)北方一些地區(qū)苦于超過2500毫米的年降水時，南方一些地區(qū)卻為每年僅50毫米的降水量而發(fā)愁。

另一方面，從淘金潮開始后，加利福尼亞人口快速膨脹。大部分的人口都聚居在干旱的加州南部地區(qū)。水資源分布與人口及經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不協(xié)調(diào)。人口的密集造成耕地面積不斷擴(kuò)大 、城市化進(jìn)程的速度大大加快，水資源供給日趨短缺。

洛杉磯為了解決日益突出的供水問題，1908年修建了第一條洛杉磯水渠，從內(nèi)華達(dá)山脈東部的歐文斯河谷向洛杉磯市引水；1924年舊金山市政府修建了從圣華金河支流圖奧勒米河 向舊金山調(diào)水的赫齊赫齊調(diào)水工程；1925年，舊金山灣東部市政管理區(qū)實(shí)施了從圣華金河的支流莫凱勒米河向舊金山灣東部調(diào)水的莫凱勒米調(diào)水工程；1933年南加州市政水管區(qū)開 始實(shí)施從科羅拉多河引水的科羅拉多引水工程；1934年經(jīng)美國國會立法授權(quán)，聯(lián)邦墾務(wù)局開始興建全美灌溉系統(tǒng)，供給加州南部的英佩瑞爾河谷地區(qū)、考契拉河谷地區(qū)和圣地亞哥 地區(qū)；1937年美國聯(lián)邦政府通過立法，授權(quán)聯(lián)邦墾務(wù)局修建中央河谷調(diào)水工程；1960年加州政府開始興建加州調(diào)水工程。

這些工程雖然分別由美國聯(lián)邦政府、加州政府和加州地方政府（機(jī)構(gòu)）主持建設(shè)，但是彼此相聯(lián)結(jié)，共同將區(qū)域內(nèi)約229億立方米的水量進(jìn)行再分配。輸水管道南北綿延千里，縱貫加州，形成了較為合理和完整的水資源調(diào)配系統(tǒng)，共同把加州北部豐富的水資源調(diào)到南部缺水地區(qū)。調(diào)水工程以供水和灌溉為主要目的，相輔相成，同時兼顧了發(fā)電、航運(yùn)、防洪 、旅游等功能。正是有了這些調(diào)水工程，才得以在荒漠地區(qū)種出了甜美的葡萄，昔日荒涼的南加州成為一片綠洲。

雖然這7項(xiàng)工程，最晚的一個也修建于半個世紀(jì)以前，但它們今日仍占到美國所有調(diào)水工程調(diào)水量的70%以上。光加州調(diào)水工程每年就給加利福尼亞州帶來4000億美元的經(jīng)濟(jì)效益。

但是每一個項(xiàng)目在動工之前都經(jīng)過了長時間的論證、詳盡的前期籌備工作和較完善的立法程序。不管調(diào)水工程的規(guī)劃、組織建設(shè)、融資和償還、管理機(jī)構(gòu)設(shè)置、職責(zé)劃分、運(yùn)行調(diào) 度，還是水量控制與分配，以及水事糾紛的調(diào)解等，都有相應(yīng)的法律或是具有法律效力的規(guī)范性文件為依據(jù)，且嚴(yán)格執(zhí)行。以中央河谷調(diào)水工程為例， 1873年，中央河谷地區(qū)就開 始著手灌溉供水的綜合開發(fā)方案。此后，聯(lián)邦政府和加州的相關(guān)機(jī)構(gòu)對開發(fā)方案進(jìn)行了細(xì)化和擴(kuò)展。1919年，一份從整個州利益出發(fā)、聯(lián)合開發(fā)中央河谷水資源的計(jì)劃出爐。1921 年，加州州議會制定一系列撥款計(jì)劃，用于對加州法定水資源保護(hù)、控制、存儲、分配和利用等的研究投入。1931年，加州議會收到了一份包括中央河谷地區(qū)水資源利用綜合規(guī)劃 在內(nèi)的加州水資源整體規(guī)劃。并于1933年，加州議會通過了《中央河谷工程法案》，批準(zhǔn)興建中央河谷工程。隨后的經(jīng)濟(jì)大蕭條，使工程陷入困境。1937年，聯(lián)邦政府在困境中接 受中央河谷工程，重新修訂了《河流與港口法案》，并授權(quán)墾務(wù)局正式接管中央河谷工程的建設(shè)和運(yùn)營任務(wù)。1992年，美國頒布《中央河谷工程改良法案》，法案中將減小調(diào)水工 程的負(fù)面影響，加強(qiáng)對魚類和野生生物的保護(hù)及改善、修復(fù)它們的棲息環(huán)境作為工程今后的目標(biāo)。

大規(guī)模水量的遠(yuǎn)距離調(diào)度，不可避免地會對水源地、沿途各受水區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來一定的影響。洛杉磯調(diào)水工程造成水源地歐文斯河谷發(fā)展停滯；加州調(diào)水工程和中央河谷調(diào)水工 程大量調(diào)用薩克拉門托河與圣華金河的淡水，致使流入舊金山灣的淡水減少了約4成，造成了河口海水倒灌的現(xiàn)象，海灣水質(zhì)惡化，水生生物的生存環(huán)境遭到破壞，生物的數(shù)量和種 群迅速減少。

相較于50多年前，1992年的立法把生態(tài)保護(hù)提到了與灌溉和供水同等重要的位置上。由此可見，公眾和政府的生態(tài)意識不斷提高，在沉醉于這些調(diào)水工程帶來巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時 ，越來越清醒地認(rèn)識到大型調(diào)水工程帶來的不利生態(tài)環(huán)境影響。

正是由于這個原因，國際上對修建大型跨流域跨地區(qū)的調(diào)水工程的態(tài)度越來越謹(jǐn)慎。

50年，滄海變成沙漠

咸海1989年和2014年的衛(wèi)星圖片比較。咸海曾經(jīng)只是一個巨大的湖泊，1987年，分成南、北兩個部分；2003年，南咸海分成東、西兩邊；2014年，南咸海東部600年來首次干涸；預(yù) 計(jì)2020年，咸海將徹底從地球上消失。

錫爾河曾經(jīng)是咸海水源的來源河流之一，發(fā)源于天山山脈，流經(jīng)烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和哈薩克斯坦三個中亞共和國。河上修建有多座水電站，如法爾哈德(Farkhad)、凱拉庫 姆(Kayrakkum)、恰爾達(dá)拉(Chardara)等。

2014年9月24日，美國宇航局發(fā)布的一組衛(wèi)星圖片重新將世人的目光聚焦到了咸海——這個位于烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦兩國的交界處，曾經(jīng)是世界第四大內(nèi)陸湖上。衛(wèi)星圖片觸目驚心，讓人心痛。這個已經(jīng)存在550萬年的古老湖泊東部大部分河床消失，歷史上首次出現(xiàn)完全干涸�？茖W(xué)家做出警告，如果再不采取積極有效的措施，那么到了2020年，咸海將 徹底從地球上消失。

時間回溯50年，咸海曾是一個美麗、富饒的巨大湖泊。1960年，咸海面積達(dá)到6.7499萬平方公里，平均水深54米，水體總量1.089萬億立方米。咸海的名字Aral源于突厥語，意思為 島，形象描述在咸海中散落著大大小小數(shù)百個島嶼。在卡拉庫姆和克孜庫姆這兩片干燥炎熱的沙漠包圍下，這個水草豐美之地被這里的先民認(rèn)為是上天賜予人間的一顆明珠。海中 生活著數(shù)百種魚類，漁業(yè)發(fā)達(dá)，每年提供上萬噸的新鮮水產(chǎn)，為岸邊的居民提供充足的食物。咸海巨大的水體同時也調(diào)節(jié)著干燥的中亞地區(qū)的氣候。

木伊那克位于咸海的南岸，曾經(jīng)是烏茲別克斯坦繁榮一時的漁港和湖濱旅游勝地之一，在此捕撈并加工的各種魚制品銷售到前蘇聯(lián)的各個角落。但是如今這里早已見不到波浪起伏 ，在一望無垠裸露的湖底鹽堿地上，佇立著銹跡斑斑的廢棄漁船。從上世紀(jì)80年代起，這里每年都要發(fā)生幾十次的“白色風(fēng)暴”。

大面積的糧棉生產(chǎn)和大批的移民，產(chǎn)生大量的灌溉和生活廢水，這些廢水中殘留有大量的化肥、農(nóng)藥，重新流入阿姆河和錫爾河。

僅僅50年，咸海已經(jīng)瀕臨死亡。而造成死亡的主要原因，正是前蘇聯(lián)時期在此實(shí)行的幾項(xiàng)大型調(diào)水項(xiàng)目。

20世紀(jì)30年代，蘇聯(lián)制定計(jì)劃開始在中亞地區(qū)發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)。中亞廣袤的土地對于缺少耕地的前蘇聯(lián)來說，一直是夢想中的開墾處女地。要在中亞發(fā)展農(nóng)業(yè)，最先要解決的就是水 源問題。發(fā)源于天山山脈的錫爾河和發(fā)源于帕米爾高原的阿姆河成為了這個計(jì)劃主要的水源地。這兩條河流流經(jīng)位于中亞地區(qū)5個最主要的前蘇聯(lián)加盟共和國：塔吉克斯坦、吉爾吉 斯斯坦、烏茲別克斯坦、哈薩克斯坦和土庫曼斯坦，最后流入咸海。

1937年，從錫爾河修建了全長220公里的大費(fèi)加拉運(yùn)河；1954年，經(jīng)過大批專家實(shí)地考察、調(diào)研和論證的卡拉庫姆調(diào)水工程正式動工，工程的目標(biāo)是將阿姆河和錫爾河的天然水道改 道，引入土庫曼斯坦東部和烏茲別克斯坦中部，進(jìn)行灌溉。期間開鑿的卡拉庫姆列寧運(yùn)河，總長度達(dá)1400公里，從阿姆河上游引走河水，灌溉土庫曼斯坦西部地區(qū)。1960年代，在 阿姆河、錫爾河及新開鑿的運(yùn)河流域共開墾了660萬公頃的棉田和水田，建成了前蘇聯(lián)新的糧棉生產(chǎn)基地。60年代末，前蘇聯(lián)成為世界第二大棉花出口國。到1980年，出口躍居世界 第一，棉花年產(chǎn)量達(dá)996萬噸，占世界總產(chǎn)量的20%，其中95%產(chǎn)自中亞地區(qū)。同時，稻谷、蔬菜瓜果豐收，分別占到前蘇聯(lián)總產(chǎn)量的40%和25%。

通過調(diào)水工程， 把水引入沙漠地區(qū)，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)收益，創(chuàng)造了一個奇跡，在世界上引起了轟動。

自然對人類的報復(fù)也來得很快。咸海的水源依靠阿姆河和錫爾河的流入。調(diào)水工程大規(guī)模引這兩條河的河水灌溉，致使流入咸海的水量銳減。在上世紀(jì)60年代調(diào)水工程修建之前， 平均每年流入咸海的水量為560億立方米；70年代減少至260億立方米；80年代初減至70億立方米；而到了80年代末，流入咸海的水量下降至零。沒有水源補(bǔ)充的咸海，由于高蒸發(fā) 量，水量不斷減少，湖面面積急劇縮小。水體的含鹽濃度增加，含鹽量達(dá)到了海水的3倍，造成魚類和水生生物大量死亡，生物種群退化。木伊那克漁港在上世紀(jì)80年代破產(chǎn)，近6 萬漁民失去工作和生活來源。

上世紀(jì)七、八十年代大面積的糧棉生產(chǎn)和大批的移民，產(chǎn)生大量的灌溉和生活廢水，這些廢水中殘留有大量的化肥、農(nóng)藥，廢水重新流入阿姆河和錫爾河，最后流入咸海，污染咸 海的水體。在咸海干涸后，湖底鹽堿裸露，每年有上萬噸的有毒鹽堿混合物從干涸的海床上被刮起，形成“鹽沙暴”，從北向南，加劇了中亞地區(qū)土壤的鹽堿化和沙漠化。土庫曼 斯坦共和國80%的耕地出現(xiàn)了高度鹽堿化。

鹽量的增加和有害物質(zhì)也威脅著當(dāng)?shù)鼐用竦慕】�，居民患白血病、腎病、支氣管炎的比例顯著升高。

不僅如此，沒有了咸海對當(dāng)?shù)貧夂虻恼{(diào)節(jié)功能，中亞地區(qū)降水逐年減少，造成持續(xù)干旱；夏天平均氣溫逐年攀高、而冬天則趨于愈加寒冷；生長季節(jié)變得愈來愈短。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署這樣評價：“除了切爾諾貝利核電站災(zāi)難外，地球上恐怕再也找不出像咸海流域這樣生態(tài)災(zāi)害覆蓋面如此之廣、涉及的人數(shù)如此之多的地區(qū)”。

前蘇聯(lián)在咸海流域幾十年經(jīng)濟(jì)上獲得的收益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補(bǔ)不了咸海流域生態(tài)災(zāi)難所帶來的惡果。這個惡果還在不斷繼續(xù)擴(kuò)大。因?yàn)槿祟惖哪嫣�，需要花費(fèi)更多的人力、物力去彌補(bǔ)。 更有甚者， 人類的彌補(bǔ)顯得無力而徒勞無功。對自然法則的違背，再想要把它恢復(fù)成當(dāng)初的樣子，自然是不給這種機(jī)會的。

以上兩個大型跨流域的調(diào)水工程雖然都實(shí)施于半個世紀(jì)之前，但是幾十年過去，它們的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益顯現(xiàn)無疑，是中國建設(shè)同類型工程最好的參考。

（來源：筑龍網(wǎng)  轉(zhuǎn)載：南水北調(diào)與水利科技）