“我们开展的‘超大口径长距离高密度聚乙烯输水管道工程关键技术研究与应用’科研工作，填补了国内此项技术标准空白，推动了高密度聚乙烯输水管道在我国水利工程建设行业的应用和发展。”5月4日，河北省水利科学研究院教授级高级工程师、水工所所长朱永涛在接受《中国科学报》记者采访时介绍，该科研成果已成功应用于南水北调配套工程邢清干渠南宫干线工程。
2013年开始，河北省水利厅组织河北省水利科学研究院等单位开展了“超大口径长距离高密度聚乙烯输水管道工程关键技术研究与应用”科研工作。朱永涛是该科研课题组的主要负责人。
2014年12月20日，河北省水利厅主持召开该研究成果鉴定会。鉴定委员会认为：该成果总体上达到国际先进水平，在超大口径高密度聚乙烯输水管道公称壁厚研究方面达到国际领先水平。
国内首个长距离超大口径高密度
聚乙烯输水管道
2013年1月17日，河北省南水北调办组织会议，决定选取邢清干渠末端威县至南宫市段作为高密度聚乙烯管道施工的试验段。
“邢清干渠是南水北调配套工程的重要组成部分，承担南水北调中线总干渠向邢台市11个县（市）13个供水目标的输水任务。”朱永涛介绍，管线从总干渠赞善分水口分水，输水至清河、南宫，全长168.746公里。
在开展“超大口径长距离高密度聚乙烯输水管道工程关键技术研究与应用”科研工作中，河北省水利科学研究院成立了由单位领导和主要技术人员组成的课题组。
据悉，当时国内标准只是对直径小于等于一米的给水用埋地聚乙烯管材、高密度聚乙烯缠绕结构壁管材作了相关规定，且大多数以欧美标准为依据。
“高密度聚乙烯管道国家标准处于空白阶段，管道制造、热熔熔接、铺设回填、试验检测等关键技术问题亟待解决。在施工过程中，施工单位和监理单位都因没有超大口径高密度聚乙烯管道工程技术规程发愁，不知从何下手施工和验收。”朱永涛说。
南宫干线属于邢清干渠的一部分，全长44公里，采用公称直径1.2米和公称直径1.4米的超大口径高密度聚乙烯输水管道，如此长距离的超大口径高密度聚乙烯输水管道在我国输水管道中应用尚属首次。
解决超大口径长距离高密度
聚乙烯输水管道工程关键技术
“在开展课题工作中，我们收集了许多不同部门相关科研成果及大量的试验数据，总结了该输水管材性能指标与测试方法，对该输水管材性能有了深入的了解。同时，对超大口径的此类输水管道进行了设计研究，建立了适用于超大口径高密度聚乙烯输水管道水力坡降数据库。”朱永涛介绍，课题组总结出了一套系统的高密度聚乙烯输水管道施工技术，并提出了一套完整适用的超大口径高密度聚乙烯输水管道热熔熔接工艺参数。
在勘察施工现场过程中，课题组无意中发现超大口径高密度聚乙烯管道与钢制阀门或钢制管道连接装置。
“这个是国内比较先进的连接方法，以前没用过。”朱永涛介绍，课题组针对此连接装置研发了超大口径高密度聚乙烯输水管道与阀门的变径接头以及钢塑管道连接装置共2项实用新型专利技术，解决了超大口径高密度聚乙烯输水管道钢塑连接的关键技术难题。
据介绍，该课题组搜集了许多相关的管道施工技术资料和产品资料，编制了《大口径聚乙烯给水管材》《大口径聚乙烯给水管道工程技术规程》两部河北省地方标准，填补了国内外超大口径高密度聚乙烯输水管道技术标准空白，为以后类似输水工程提供了理论和技术支撑。
“课题组对南水北调配套工程高密度聚乙烯输水管道输水能力、使用寿命、经济成本和节能环保等指标进行了分析，采用原状土代替中粗砂后，大大地降低了施工投资成本。”朱永涛介绍，高密度聚乙烯输水管道低渗透、无污染、使用寿命长、节能环保，为进一步提高供水保障率与用水安全起到关键作用，将产生巨大的社会效益和环境效益。
推动高密度聚乙烯输水管道
在我国水利工程建设行业的应用
“‘超大口径长距离高密度聚乙烯输水管道工程关键技术研究与应用’解决了五大关键科学问题。”朱永涛告诉记者，这其中包括不同公称直径超大口径高密度聚乙烯在不同工作压力下所对应的公称壁厚和水力坡降数据库，超大口径高密度聚乙烯输水管在道管道制造、热熔熔接、铺设回填、试验检测等关键技术如何施工，超大口径高密度聚乙烯输水管道与钢制阀门或钢制管道如何实现钢塑连接，国内外超大口径高密度聚乙烯输水管道技术标准空白等。
朱永涛介绍，该研究的主要创新点为：提出了管道公称直径分别为1.2米至2.5米间7个数据高密度聚乙烯输水管分别在7种公称压力下对应的公称壁厚，建立了适用于超大口径高密度聚乙烯输水管道水力坡降数据库；提出了一套完整适用的热熔熔接工艺参数；研发了管道外径分别为1.4米高密度聚乙烯输水管输水管道与公称直径1.4米阀门的变径接头和公称外径1.2米的钢塑管道连接装置。
据悉，该研究成果有力地保证了南水北调工程邢清干渠南宫干线顺利施工，解决了施工中出现的制造、连接、铺设、试验检测等关键技术问题；同时，填补了国内超大口径高密度聚乙烯新型输水管道的技术标准空白，推动了高密度聚乙烯输水管道在我国水利工程建设行业的应用和发展。
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