【化工科普09】城市隐形生命线：塑料管道

上一篇我们介绍了污水处理厂的强大净化能力，这次我们来讲讲输送这些污水、垃圾、燃气、电力、给水的城市生命线——塑料管道。

城市管道的悠久历史

在距今4600年前龙山文化的平粮台古城遗址就发现了中国最早的城市排水系统。在平粮台南城门的路面之下考古人员发现了一组节节相扣的陶制排水管道，城内一定的斜角坡度使得排水系统运转流畅，抵抗城市内涝。

作为元明清的首都，北京在元朝时就设计了完善的排水系统，在南北主干大街两旁挖有石砌的排水明渠，宽1米，深1.65米，有的部分还盖上石板，成为暗渠。在城墙下修建水关涵洞用于排水，并在南城墙外修挖三里河方便泄洪。

公元前6世纪左右，古罗马城开凿了岩石所砌的下水道，7个分支流经城市街道，最终汇入宽度超过5米的主道——马克西姆下水道，排入意大利第三长河，台伯河。这一系统被誉为罗马“最引人瞩目的成就”。后续罗马人修建了10余条输水渠，通过铅管输送到城市中数百座浴场，形成了独特的“浴场文化”。

20世纪中期，费城成为第一个完全采用铸铁管道系统的城市。1939年，英国铺设世界第一条塑料输水管线。此后，塑料管道发展迅速，我国塑料管道在所有管道中的比例已达到40%，并在不断替代其它材料的管道。

功能强大的塑料管道

塑料管道主要是以合成树脂（聚酯）为原料，在加入稳定剂、润滑剂、增塑剂等之后，在制管机内挤压加工而成。相比传统的金属管道、混凝土管道，塑料管道质量轻，一般仅为金属管的1/10～1/6，运输方便，安装维修简单；表面比金属管光滑，可承受pH值范围在1～14的高浓度酸和碱的腐蚀；不结垢，摩擦系数小，流体阻力小，可降低输水能耗5%以上，管道的耐磨性是钢管的4倍以上；最高使用温度在95℃左右，热导率仅为钢管的1/200，有较好的保温性能；使用寿命长达50年，而金属或混凝土管道普遍在20至30年；并且综合节能好，制造能耗可降低75%。

塑料管道主要用作住宅建设中的供水系统配管、排水、排气和排污卫生管、地下排水管系统、雨水管以及电线安装的穿线管,此外还有城市燃气、电力通信、光缆护套、消防供水、交通运输建设、农业灌溉等各领域。

塑料管道中的佼佼者——PVC管

塑料管道按材质可分为聚氯乙烯（PVC）管、聚乙烯（PE）管、聚丙烯（PP）管、聚丁烯（PB）管、工程塑料（ABS）管、玻璃钢夹砂（RPM）管和钢塑复合（SP）管等。而其中在产量和用量都占据一半市场的就是聚氯乙烯（PVC）管。

其独特的柔韧性和可熔性，让它在铺设时不用开挖沟槽，而采用水平定向钻孔方法，可以用在各种管道穿越河流、公路、铁路等障碍物的场景，减少了大量工程土的堆放、对环境破坏最小、还能缩短工期、节约工程成本、减轻劳动强度。

基本原理是：按预先设定的轨迹钻一个小直径导向孔，随后在导向孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔达到要求后，在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管道，回拉铺设地下管道。

针对给水领域的无毒或低毒热的要求，聚氯乙烯管道可以选择不添加增塑剂，而提高氯含量，让树脂密度变大，拉伸强度增高，熔融黏度也增高。这样可以做到不影响水质，无污染，管道的工作温度为-20～100℃，不仅适用于输送生活用冷、热水，且可用于纯净水给水系统。

如今，错综复杂的塑料管道深埋地下，源源不断地输送着城市所需的资源。并随着近些年海绵城市的普及，成为了城市的血管，下雨时能够及时顺畅地吸水、蓄水、渗水、净水。在需要时将收集、蓄存的水加以利用，既节约了珍贵的水资源，促进了雨水资源的充分利用，还保护和改善了城市的生态环境。

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