(一)輸水路線方案綜合說明
綜合前述海淡水輸水方案效益評估、路線現況評估及地下管 線評估等項目,綜合如表 4-1 及下說明,目前所規劃路線並未經國 家重要濕地範圍、文化古蹟及動植物棲地。路線 A1 將海淡水沿台 17 線輸送至安南區國姓橋線上接入,路線長度約 16 公里,此接入 點可供應南科工區域用水,惟線上接入操作難度較高。
路線 B1 將海淡水沿台 17 線輸送至中崙加壓站,路線長度約 26 公里,沿線之道路交通狀況與地下管線尙有空間可容納,於此 接入可供應原大臺南地區用水,枯水期時以利水源調度。
路線 C1 為路線 A1、B1 之延伸,路線長度約 31 公里,沿線 之需跨越曾文溪及國道 1 號,另地下管線尙有空間可容納。路線 C2 為沿台 19 線至南科,路線長度約 25 公里,由於台 19 線沿線 地下管線較多,另外路線經佳里市區等因素,輸送至南科之路線建 議以路線 C1 為主;管線供應南科用水,操作較為單純。
路線 D1 及路線 D2 為輸送至麻豆區新設混合池,路線長度分 別約 17.9 公里及 17.5 公里,需克服經過國道 1 號處之 176 線交通 及地下管線障礙,穿越較為不易;且如於麻豆新設混合池,其位於 溪北地區,惟溪南地區為主要需水地區,且溪南溪北調度能力有限,
建議仍輸送至溪南地區為主。
路線 D3 及路線 E1 分別輸送至麻豆區新設混合池及曾文淨水 場,路線 E1 為路線 D3 之延伸,路線長度分別約 16.8 公里及 29.3 公里,地下管線尙有空間容納;而曾文淨水場除改善工程外已進行 擴建工程,未來預估可供應 19.5 萬立方公尺/日之水量,而下游輸 水管線為 1200mm,輸水能力有限,故海淡水輸送至曾文淨水場效 益不高。
由於路線 C2、D1、D2 之地下管線空間較為不足,未來在設
計施工時,恐遭遇諸多不可預期之施工障礙,且 D1、D2、D3、E1
圖4-1海淡水輸水路線方案篩選結果
(二)輸水管徑與管材選用 1、輸水管徑
在各管道流量已確定的前提下,管道管徑的選取,對管網 投資和運行費用有很大影響。對於用壓力輸配水之管道,當選 用的管徑增大時,管道流速減小,水頭損失減小,相應的水泵 提水所需的能耗降低,能耗費用減少,但是管材造價卻增大。
當選用管徑減小時,管道流速增大,水頭損失相應增大,能耗 隨之增高,能耗費用也增大,但管材造價卻可降低。
無論採用哪種方法進行管徑選擇,都應滿足以下約束條件:
管網任意處工作壓力的最大值應不大於該處材料的公稱壓力,
設計管徑必須是已生產的管徑規格,管內壓力設計以低於 5.0 kgf/cm2為適,一般輸水管之設計流量(設計水深下之流量)之 流速大(等)於 0.6 m/s,小(等)於 3.0 m/s,流速過低將造成 懸浮固體沉積,流速過高則懸浮固體可能磨損管面且水頭損失 過大,依據台水公司之自來水工程規劃(民國 100 年 3 月)所 訂定之經濟流速為 1.5m/s,做為計畫管徑設計之依據。
管徑估算公式如下,依流量及流速,彙整如表 4-3 所示;
臺南海淡最大日輸水量為 11.5 萬立方公尺/日,建議採用管徑 為∮1500mm;如最大日輸水量為 23 萬立方公尺/日,則建議採 用管徑為∮2000mm。
管徑以 D= ………式(4-1) Q=設計流量、=3.14、V=1.0~3.0 m/s 為假設範圍
V Q 2
表 4-3 管徑選擇對照表
(1)管線摩擦管路摩擦水頭損失
高密度聚乙烯管(HDPE)、聚氯乙烯管(PVC)、塑鋼 管(ABS)及鋼管較為光滑,摩擦損失較低,而鑄鐵管(砂 漿內襯)就水理損失而言,摩擦係數較高。
(2)抗腐蝕能力
高密度聚乙烯管(HDPE)、聚氯乙烯管(PVC)、塑鋼 管(ABS)、玻璃纖維管(FRP)及不鏽鋼管之耐腐蝕能力較 佳,而鑄鐵管(砂漿內襯)之抗腐蝕能力則較差。
(3)抗壓能力
在抗壓能力方面,因輸配水管線主要沿道路埋設,基本 上,以上管材均適用有重車通過之外壓條件,而市面上亦有 具高抗壓能力之高密度聚乙烯管(HDPE),不若一般管材需 增加管壁厚度來達到所需之抗壓能力,因而增加管材重量。
在管材選用上,可採用 HDPE 或 DIP 管材,如考量耐蝕 性則多以選用 HDPE 管材為主,惟大管徑 HDPE 國內產製廠家 有限,而 DIP 管目前亦有內襯材質之選擇可加強耐蝕,生產廠 商亦眾多;另依台水公司管材選用標準,∮1200mm 以上至∮
2000mm 管徑大多選用 DIP 管材;本計畫建議以 DIP 管做為主 要管材,過橋路段則建議採用鋼材水管橋。
(三)輸水路線施工方法
輸水管線之施工方法需視管線路線決定,一般使用明挖或免 開挖工法兩種方式,由於管線通常分布於道路,若以明挖方式施工,
對交通、週遭環境影響較大,易造成民怨反彈;免開挖工法對交通 影響較小但相對工程費較高,分別介紹如下:
1、明挖工法
明挖工法乃在現有道路按工程所需寬度開挖,達計畫深度 後將管線鋪設於溝底,完成後再覆土並恢復原有道路狀態;公 共管線最小覆土深度須同時考量保護管線、施工需求及避免牴
筋混凝土管最小覆土深度至少應在 50 公分以上,其他管材至 少應在 100 公分以上,依其埋設位置決定,管渠最小覆土深度 如表 4-5。
本施工法較為簡易,但其對交通及環境之影響甚大,加上 開挖深度及擋土措施均為全線性,開挖寬度又與開挖深度及管 徑大小有關,因此通常開挖深度低於 4 公尺以內才考慮使用。
惟因受路面既有管線之影響,管線之佈設必須配合避開,但由 於地下管線資料並非絕對,無法確保輸水管線之佈置完全避開 地下管線,如以明挖工法施工,為避免和地下管線相牴觸,須 對地下管線作進一步實地探勘,使風險降至最低,且為減少對 環境及民眾生活品質的影響。
在管線埋設施工時,宜規範承包廠商儘量以當天施工當天 回填之方式施工,選用之擋土設施應依地質及現地條件(如鄰 房...等)選擇鋼軌樁、鋼板樁或靜壓式鋼板樁,管溝寬度至少 為管體外徑加 0.5 公尺以上,以利施工人員進出及安裝管體。
管溝以控制性低強度回填材料(CLSM, Controlled Low Strength Material)回填,避免管溝沉陷損及道路及管體;地表下方採用 10 公分原碎石級配底層回填壓實,再舖設 10 公分瀝青混凝土
(AC, Asphalt Concrete),以確保路基及路面安全舒適,詳圖 4-2。每日在未完成段於收工時以鋼板覆蓋,以達降低對周遭環 境之衝擊及對交通之影響。
表 4-5 管渠最小覆土深度表
管渠位置 覆土深度(cm)
建築基地內 20 以上
後巷或私巷道路(不通行汽車者) 40 以上
人行道 75 以上
寬度六公尺以下道路 100 以上
寬度超過六公尺道路 120 以上
圖 4-2 管溝開挖回填示意圖(示意)
2、推進工法
推進工法係國內常用且工程技術成熟之管線埋設工法,其 於埋設管線之兩端,構築與埋管深度相同之推進工作井及到達 工作井,並於推進工作井後方構築反力牆,再於推管(鋼筋混 凝土管、鋼管、石墨鑄鐵管、陶管及各種複合管)之前端設置 前導體,利用置於反力牆處之油壓千斤頂,在管後端一面將埋 管向前推進土層內,一面將管內廢土以人力或機械挖掘、搬運 出工作井外之一種埋管施工法。推進時所使用之管材必須達一 定的耐壓強度,推進設備需達規定之壓力,管體前端附有刃口,
挖掘及搬運土砂之技術及設備,更需豐富之經驗與計畫,地質 不良時亦須處理地下水及輸送空氣之設備。
推進工法之工作井可分為「推進井」與「到達井」,各有 不同之功用,並依照不同施工方式可區分多種工作井尺寸,詳 如下所述:推進井除做為推進管推進時之作業場地外,同時材 料與機械機具的搬運出入,推進人員的進出亦藉由此推進井進
行。到達井設置於推進到達的位置,除做為推進機或刃口之回
(1)泥水加壓式推進工法
泥水加壓工法係將泥水,以送泥泵輸送至掘進機前端 部,以隔版分割之密閉泥水室,利用泥水室內加壓之泥水及 掘進機面版之擋土作用以保持開挖面之穩定,同時旋轉掘進 機之切削盤(cutter head),以切削開挖面之土壤,切削之土 壤則利用排泥泵,以液體輸送方式輸送至泥水處理設備,將 泥砂與水分離,分離之泥水再以送水泵輸送至泥水室循環使 用,泥土則以卡車運棄,以此種方式施工之推進施工法稱為
「泥水加壓式推進工法」,如圖 4-3 所示。
圖 4-3 泥水加壓式推進工法
(2)土壓平衡式推進工法
土壓平衡工法係利用掘進機之切削盤切削開挖面之土 壤,將切削之土砂或土砂與作泥材攪拌,混合之土砂充滿於 掘進機前端之密閉土壓室,藉由土壓室產生之土壓以平衡開 挖面之自然地盤土壓(水壓),一面保持開挖面之穩定,一 面利用掘進機之排土系統(輸送帶、帶式輸送帶、運土台車 或壓送泵)將土砂排出運棄之推進工法稱為「土壓平衡式推
圖 4-4 土壓平衡式推進工法
(3)泥濃式推進工法
泥濃式推進工法係將高濃度泥水以送泥泵輸送至掘進 機前端,以隔板分割之密閉室,利用該密閉室內充滿之高濃 度泥水與土壤混合物維持開挖面之穩定,同時利用掘進機之 切削頭切削開挖面之土壤,並以排土閥及排土泵,將掘削土 排出,以及後方之推進設備(元押及中押千斤頂)壓送推進 管。掘削後之土壤與高濃度泥水攪拌混合以增加流動性,於 卵礫石層土質施工時,則利用排泥設備後方的礫石分離機,
將礫徑較大不易排出之礫石挑出,剩餘流動性較高之土壤及
地表之排土貯存槽中直接運出處理,或經過沉澱固化等程序
地表之排土貯存槽中直接運出處理,或經過沉澱固化等程序