在塑料管道的发展中人们发现有一个领域特别适合采用塑料管道，这就是在水中铺设的管道。 

    现代社会离不开各种管道，就好比人体不能没有血管一样。其中有部分管道必须通过或者进入各种水域。在江河湖海中铺设管道显然是比较困难和复杂的工程问题，对于采用的管道系统有特殊的严格的要求，在长期的实践中人们发现在水中铺设管道领域可以利用和发挥塑料管道独特的性能和优势。 

    1水中铺设塑料管道的竞争优势 

    水中铺设管道领域早期也是采用混凝土管道和钢管道。随着塑料管道的发展，在上世纪50年代起塑料管道就开始进入。经过近50年的发展，水中铺设塑料管道已经在世界各地广泛应用，显示了非常突出的先进性和经济性，成为塑料管道的一个重要的市场领域，一个前景广阔的发展空间。从本文{zh1}一节收集的部分实例中可以看到世界各大洲，从发达国家到发展中国家都已经在成功地采用此项先进技术。虽然由于我国塑料管道的发展较晚，至今水中铺设塑料管道刚起步，可以十分肯定地预测在这个领域中国的塑料管道业必然会有极好的发展机遇。 

    塑料管道在水中铺设管道领域的竞争优势主要在两方面： 

    1-1柔韧性水中管道原理 

    塑料管道独特的柔韧性使得水中铺设的塑料管道和传统管道有不同的设计原理—所谓“柔韧性水中管道原理”。[1] 

    在水中铺设的管道承受的自然力负载主要来自波浪和水流运动，也常来自于不稳定的海底变动。由于这些外力的大小无法准确预测，若管道采用传统的刚性管道（如混凝土、铸铁或钢），由于刚性管道在爆裂或泄漏前只能承受很小的变形或应变，因此在结构设计时必须保证管道十分稳定，这就要求用很大的安全系数，在铺设时要求加重压载或者要求深埋在海底沉积物中。其结果必然是工程费用很高，常常造成不可能或者不值得在水中铺设。 

    通过多年的研究和实践，已经证明了所谓‘柔韧性水中管道原理’。即在水中铺设管道工程中采用在非常外力出现（包括海底地形变动）时有可能适度活动和变形的管道（possiblemovabilityofthepipeline），就可以不必用高安全系数；有可能直接铺在海底上（常常无需挖沟填埋，随着水底地形变动），还可以只用较轻的压载[1]。 

    水中铺设塑料管道的材料主要是聚烯烃（高密度聚乙烯HDPE，中密度聚乙烯MDPE和聚丙烯PP）。聚烯烃材料很高的应变能力，结合其应力松弛能力（stressrelaxationability），为水中管道的新型设计原理创造了条件。在Lars-EricJanson著‘供水和排污塑料管道’PlasticsPipesforWaterSupplyandSewageDisposal一书中有两个研究实例：一个实例是数字模拟一条Φ1,600mmHDPEPN4管道对超过设计波浪负载的反应。在超过设计一倍的波浪负载下管道的某一部分在波浪到达8秒后往一边偏移超过1m，但是在20秒后几乎回到原来的位置，可以保证偏移量处在许可范围内。另外一个实例是调查澳大利亚Latrobe一条1990年直接铺设在当时海底的水中管道。发现海底有剧烈的沙石冲刷不稳定，每年变化约±2米。但是塑料管道仍然一直在成功地运行。

 1-2铺设方便和经济  

    水中铺设的环境条件非常恶劣，特别是在海洋中的铺设。实践证明利用塑料管道特性可使管道铺设更加方便经济，可以在采用传统管道根本无法施工或者经济上无法承受的条件和场合进行水中铺设。例如：因为可以较快完成铺设容易避开风暴，只要很少的水下工程和潜水作业显著降低工程费用。  

    综合地利用了塑料管道的如下特性：重量轻、漂浮性、可熔接、可以制成无接头的长管段（包括已经熔接成一体的长管）；耐腐蚀…..等，通过长期研究和实践现在已经形成了水中铺设塑料管道的完整和成熟的技术体系。例如下文介绍的在国际上被广泛采用的‘浮沉法float-and-sinkmethod’就是充分发挥了塑料管道独特的优点。  

    国际上水下铺设管道领域也是各种管道激烈竞争的市场。塑料管道能够在很多工程的竞标中胜出就是因为有突出的竞争优势。在水下铺设的排放管道领域，已经有许多实例证明，采用柔韧性海洋排放管道的成本仅是传统钢或混凝土制造排放管道造价的一半[1]。例如被称为欧洲历史上至今{zd0}的排海工程-法国Montpellier排海工程，在2001年招标时有超过20家企业参加竞标，这些竞标单位采用的管道有钢管、混凝土管、玻璃钢管和聚乙烯管四种。2002年9月用户决定采用聚乙烯管道，认为是{zj0}的竞标方案。理由是：该方案最可靠和xxx、铺设时间最短可以减小对该地生活的干扰、管道xx不会腐蚀确保了长期使用寿命和维护运行成本低。到2004年1月工程在规定时间和规定预算内竣工，客户非常满意[5]。  

    由于国内在此领域应用塑料管道总体上还处在刚起步阶段，这个领域的用户大多也还不太知道采用塑料管道能够带来的经济效益和社会效益。为了帮助我国塑料管道业开拓这个新市场领域，北京塑料工业协会正在通过调查研究，收集、翻译和编写了有关水中铺设塑料管道的市场信息和技术资料。希望能够为推动塑料管道在水中铺设的应用做一些贡献。  

    2水中铺设塑料管道的市场  

    根据国际经验水中铺设塑料管道主要有三大市场：  

    排放管道和取水管道用塑料管道  

    排放管道是‘排海工程’用的管道，‘排海工程’是指把污水经过适当处理后用管道排到离岸有一定距离，在水下一定深度的海洋水流中去，依靠海洋自然的净化能力（Nature’sownpurificationcapability），所谓‘海洋处理’（marinetreatment），避免污染海洋的环境保护工程。排海工程是一个巨大的市场，塑料排放管道在国际上应用非常普遍。 

 取水管道是和排放管道类似的另一种水中管道。也是从岸边伸向江河湖海的管道，但是不是用于排水而是用于取水。管道通常也铺设在水底，取水口离岸边有几十到几百米距离，在水面下几米到几十米处。取水管道的用途是从水域抽取淡水或海水。国际经验也证明取水管道很适合采用塑料管道。  

    水中输送用塑料管道  

    输送水或者天然气的管道（有压管道）常常需要穿过江河湖海各种水域。传统的管道在穿越水域时通常需要投资巨大，施工费时的工程。采用塑料管道就可能通过水中铺设方法把管道直接铺设在水底海床（或河床）上（或者水底沟槽内）。水中铺设输送塑料管道的设计与施工和水中铺设排海工程管道类似。  

    海上油气开采用有特殊要求的塑料管道  

    海上开采石油和天然气大量需要柔韧可曲挠、耐腐蚀、耐外压又耐内压的管道。在海上油气开采业这种管道被称为‘可弯曲管FlexiblePipe’。通常采用多层复合管，由热塑性塑料层、纤维或钢丝增强耐内压层、钢带缠绕增强耐外压层等组成。  

    水中铺设塑料管道的三大市场都有巨大的需求和广阔的前景。因为我国过去没有应用水中铺设塑料管道的经验，塑料管道业普遍对于这三大市场缺乏了解。为了开拓这些新领域，我们首先应该调查研究水中铺设塑料管道三大市场的特殊需求和相关的专用技术，特别是要注意学习国际上的先进经验。  

    此外，水中铺设塑料管道还有其他一些市场，如：  

    疏浚工程用管道——HDPE管道柔韧，耐腐蚀又耐磨损是疏浚工程的{sx}管道。通常使用熔接到工地中容易运作的长管段，管段之间用法兰或快接管件机械连接（可以根据作业需要随时增加或去掉一些管段），管道可以漂浮在水面上用拖船控制位置。  

    临时性的漂浮管道——穿过河或湖面的临时性管道。为了在受到水流、风和波浪作用时保持在指定位置通常使用缆索定位。缆索通过不会沿着管材轴线滑移和损伤管道材料的固定圈控制住管道。  

    在沼泽地里铺设管道——在沼泽地、湿地、滩涂铺设管道是很困难的。因为不能提供牢固和稳定的地基，不宜应用对应变敏感的传统管道。利用塑料管道的特性可以在在这种高度不稳定的环境下建成低成本和稳定的管道系统。因为土壤中的高水位可能产生很大的浮力，这种管道的设计施工与水中铺设管道类似。  

    水中通气系统——顶端带有小钻孔的较小直径水下HDPE管道已被用于码头防冻。压缩空气从这些管中冒出，所产生的气泡带动温度较高的水往上走融化水面的冰。当这系统工作时，水下管道中充满空气，应有足够的配重块来防止管道浮起来[1]。 

 3排放管道和取水管道用塑料管道  

    全世界的人口大部分都居住在沿海地区，过去习惯于把污水不加处理直接排入海中。随着社会的进步和发展，污水对于海洋的污染日益显著，特别是对于港口、河口、半封闭海湾，以及大中城市毗临的近岸水域的污染可能达到十分严重的程度，直接危害渔业、养殖业、旅游业和附近居民的健康和安全。  

    我国拥有18,000多公里的海岸线，4亿多人口生活在沿海地区；沿海地区跨跃十一个省、市、自治区，是目前国内经济最发达的地区，沿海工农业总产值占全国总产值的60％左右。由于沿海地区城市工业密集、人口集中，未经处理的污水带来的环境问题日益严重。据统计，目前沿海地区城市排放污水量差不多为全国日排放污水量的1/5。这些污水绝大部分未经处理直接排入大海，而且多为岸边、无组织的乱排，致使近岸海域环境受到污染普遍严重，并存在富营养化导致的赤潮危害（1998～2000年连续三年，在渤海、东海发生了面积达到几千平方公里的特大赤潮）。沿海城市污水的出路问题已成为沿海城市经济发展的重要制约因素[8]。  

    发达国家通常以污水集中处理作为控制污染的主要手段，大量建设二级（以至三级）污水处理厂。这种措施确实有效，但是建设二级污水处理厂需要巨额的基建投资和高昂的运行管理费用（高能耗）。因此近年越来越多近海地区采取污水一级处理和排海工程结合的办法。实践证明这种方法可以达到保证环境的要求而大量节约投资和运行费用（1/3～1/2），而且减少占地[8]。  

    例如：美国西海岸排海工程到1985年就达到250处，美国排海工程排放的污水大部分经过一级处理，少部分经二级处理，排放口处水深大多为20～40m，最深达120m；英国至今已有近百个污水海洋处置工程；加拿大不列颠哥伦比亚省，一省的滨海岸就有20多个污水海洋处置工程。      对于采取污水一级处理和排海工程结合的办法是否可以保证不污染环境，对于海洋的自然消纳和自净能力，国际上进行了大量的长期的研究和考察，已经取得了一致的肯定。因此，在《中国海洋21世纪议程》提出“合理利用海洋自净能力。深水管道排污可以减少污水治理费用，利用海洋自净能力净化污水。沿海城市应逐步推广污水深水管道排海工程。”在《中华人民共和国海洋环境保护法》中明确提出“在有条件的地区，应当将排污口深海设置，实行离岸排放。”