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1、玻璃钢管道等四种管材综合使用性能技术经济分析陈立明 孙雨虹 金龙摘自中国供水与排水杂志九八年第四期引 言合理的选择最佳管材与确定经济管径，是管道工程设计的基本要求。只有通过严格科学的技术分析，才能够准确地找到最优的管材与管径。本文试就对玻璃钢管道等四种管材的对比分析说明经济管径与最佳管材的确定过程。1、 经济分析经济管径的选择：经济管径的选择既要考虑管材、施工等一次性投资，同时还考虑寿命周期内管线的运行维护费用，这两项费用之和最小的方案为最佳经济管径。1.1 管材综合造价：管材综合造价及一次性投资，是由管材价格与安装施工费用等组成。表1所列为钢管（SP）、球墨铸铁管(DI)、预应力钢筋混凝土管
2、（PCP）、以及玻璃钢管道（GRP）的综合造价。表1 四种管材综合造价表管径（mm）管道综合造价（万元/公里）钢管球墨铸铁管预应力钢筋混凝土管玻璃钢管700107.83800146.97201.4996.05140.72900151.99208.3799.33151.811200290.72398.56190.0273.961400356.75508.82240.34349.551500396.961600434.91628.27309.89434.211800515.86754.73355.72549.332000589.30858.86444.65674.901.2 管线运行费用：管线的运
3、行费用即输送介质时为克服摩擦阻力及静水头所需的泵动力与管线的维护费用之和。表2为计算摩阻水头损失及泵动力费用的程序。所用公式如下：水头损失按满宁公式计算： V=1/n*R2/3*S1/2其中：n糙率系数R水利半径，对满流管R=D/4 R=面积/周长=(D/2)2/(*D )=D/4S水力坡度S=H/L年动力计算公式：Py=(9.8*G*F*HL*t/E)*Pc其中：G介质比重；F流量；HL水头损失；t年运行时间；E泵效率；Pc动力价格，本文取0.52元/千瓦时寿命期动力费用闲置计算公式为：A=Py*1-(1-I)-N/I其中：Py年动力费用； I投资收益率； N设计寿命。本比较方案按寿命最短的
4、管材（钢管）40年计。表2 管线运行动力费用比较不同管材克服水头损失所需动力比较： 项目名称 某工程 工程性质 输水管线 管材类型 玻璃钢管等四种管材 时 间 1997.6输入单位玻璃钢管钢管球墨铸铁管预应力钢筋混凝土管管径D毫米1800180018001800管线长度L公里1.01.01.01.0流量F3立方米/日300000300000300000300000介质比重G公斤/立方米1000100010001000泵效率E%70707070动力价格Pc元/千瓦时0.520.520.520.52设计寿命N年40404040投资收益率i10%10%10%10%满宁糙率系数n0.00960.012
5、50.01250.0125结果流速米/秒1.361.361.361.36沿程水头损失H米0.500.840.840.84所需功率HP（马力）马力32.955.855.855.8（千瓦）千瓦24.2041.0441.0441.04年动力消耗量W千瓦时/年千瓦时/年215.110364.702364.702364.702年动力费用（元/年）元/年111857.05189644.79189644.79189644.79寿命期动力费用现值A:(元)元1093855.741854546.001854546.001854546.001.3 管材寿命周期总投资：以上两项之和得到的表36及图14即寿命周期总投
6、资额（维护费用忽略）：1.3.1 管线日输水量7.3万立方米：表3 四种管材寿命周期总投资比较管材类型玻璃钢管钢 管预应力钢筋混凝土管球墨铸铁管管径(mm)700800900800900800900800900流量(m3/日)733337333373333733337333373333733337333373333沿程水头损失(m/km)4.582.251.203.812.033.812.033.812.03使用寿命（年）404040404040404040年泵动力费用（元/年）25165212345665871209309111680209309111680209309111680寿命期动力
7、费用现值(元)24609211207278644160204684510921232046845109212320468451092123管材综合造价（万元/km）107.83140.72151.81146.97151.9996.0599.33201.49208.37寿命期总投资现值（万元/km）353.93261.45216.23351.65261.20300.73208.54406.17317.58比较结果：管线日输水量7.3万立方米，玻璃钢管的总投资高于预应力钢筋混凝土管，低于其他良种管材。1.3.2 管线日输水16万平方米：表4 四种管材寿命周期总投资比较管材类型玻璃钢管钢 管预应力钢
8、筋混凝土管球墨铸铁管管径(mm)120014001500120014001600120014001600120014001600流量(m3/日)160000160000160000160000160000160000160000160000160000160000160000160000沿程水头损失(m/km)1.230.540.372.090.920.452.090.920.452.090.920.45使用寿命（年）404040404040404040404040年泵动力费用（元/年）147507648234487025008710991153920250087109911539202500
9、8710991153920寿命期动力费用现值(元)1442479533957438789244561010748255272872445610107482552728724456101074825527287管材综合造价（万元/km）273.96349.55396.96290.72356.75434.91190.0240.34309.89398.56508.82628.27寿命期总投资现值（万元/km）418.21412.95440.84535.28464.23487.64434.56347.82362.62543.12616.30681.00比较结果：管线日输水16万平方米，玻璃钢管道总投资
10、低于钢管和球墨铸铁管，略高于预应力钢筋混凝土管。1.3.3 管线日输水30万立方米：表5 四种管材寿命周期总投资比较管材类型玻璃钢管钢 管预应力钢筋混凝土管球墨铸铁管管径(mm)150016001800160018002000160018002000160018002000流量(m3/日)300000300000300000300000300000300000300000300000300000300000300000300000沿程水头损失(m/km)1.320.930.501.580.840.481.580.840.481.580.840.48使用寿命（年）4040404040404040
11、40404040年泵动力费用（元/年）29577620964111857355430189645108199355430189645108119355430189645108119寿命期动力费用现值(元)289241120500931093856347577018545461057299347577018545461057299347577018545461057229管材综合造价（万元/km）396.96434.21549.33434.91515.86589.30309.89355.72444.65628.27754.73858.86寿命期总投资现值（万元/km）686.20639.2265
12、8.72782.49701.31695.03657.47541.17550.38975.85940.18964.59比较结果：管线日输水30万平方米，玻璃钢管道总投资低于钢管和球墨铸铁管，高于预应力钢筋混凝土管。1.3.4 管线日输水40万立方米：表6 四种管材寿命周期总投资比较管材类型玻璃钢管钢 管预应力钢筋混凝土管球墨铸铁管管径(mm)18002000180020001800200018002000流量(m3/日)400000400000400000400000400000400000400000400000沿程水头损失(m/km)0.880.501.500.861.500.861.500.86使用寿命（年）4040404040404040年泵动力费用（元/年）2651431511614495282
