淺談農村供水管網的合理設計

郝 今

（湖北省宜城市水務局 湖北 宜城 441400）

保障農村飲水安全，讓群眾喝上干凈水、放心水，對促進農村經濟協調發展,建設和諧社會和建設社會主義新農村將起到十分重要的作用。農村供水管網的勘測、水力計算和管型選擇，是影響農村飲水安全工程運行和投資的重要因素。筆者以近幾年從事農村飲水安全工作的經驗體會，談談供水管網的合理設計。鑒于目前管網水力計算理論比較成熟，計算公式已編入各類教科書、規范中，因此不再贅述，本文僅從實踐角度來與大家共同探討。

農村供水管網設計主要依據《村鎮供水工程技術規范》、《室外給水設計規范》、《給水排水設計手冊》、《給水排水工程管道結構設計規范》等，并結合當地地理、氣候特點及運行規程等實際情況，從技術科學性、經濟合理性及安全可靠性出發綜合考慮，進行設計。農村供水管網的設計內容主要包括管網勘測、管道水力計算、管型選擇等。

1 管網勘測

農村供水管網的勘測是管網設計的基礎，勘測的管網線路應使整個供水系統布局合理；盡量縮短線路長度，少拆遷、少占農田；盡量滿足管道地埋要求，避免急轉彎、較大的起伏、穿越不良地質地段，減少穿越鐵路、公路、河流等障礙物；充分利用地形條件，優先采用重力流輸水；施工、運行和維護方便；考慮近遠期結合和分步實施的可能。

1.1 管網勘測的內容

勘測的內容主要包括各節點高程和位置、管線長度等，對數據誤差要控制在一定范圍內。另外各居民點的人數（包括學生人數）、企業用水量等亦要收集數據。

1.2 管網勘測的方式

節點位置、管線長度等是構成管網圖的基礎，可用人工勘測或用GPS衛星定位勘測的方法。

人工勘測一般采用測繩測量線路長度，逐一記錄，此方法較準確但效率低，另外采用此方法繪出的圖難以準確反應各管段、節點的方位。

采用GPS衛星定位測量，測量精度一般1km誤差能控制在15m以內，能滿足要求，且效率高，該方式測出來的管網圖能準確反應各管段、節點、分支點的分布方位，便于與實際地形比較。一般普通手持式GPS定位儀即可。

1.3 管網勘測的方法

進行管網勘測前應先繪制項目區草圖，草圖可聯系項目區各村或鄉鎮熟悉情況的人員繪制，應將各居民點、分支點和關鍵點位置標出來，然后按草圖逐點、逐線勘測，繪出初步管網圖。項目區居民點人數和企業用水量可根據鄉鎮年報和實地調查確定。節點高程可根據萬分之一地圖查得，或用高度儀測得。

初步管網圖需要進行復核，最好能與萬分之一地圖進行核對，以求數據準確、線路布置合理。對于線路關鍵點如穿路涵洞、過溝渠橋梁等應詳細記錄。復核好后便得到確定的管網圖基礎數據。

對于采用GPS衛星定位測量的數據可用GPS配套軟件將測量數據導入電腦，再導出成CAD數據，經過加工后便得到CAD版管網圖基礎數據。

2 管網水力計算

管網的水力計算是按照水動力學中有壓管理論與方法進行計算，其任務是確定管道的沿程水頭損失和局部水頭損失，進而求出節點自由水頭和水壓線標高，最終確定出各管段的合理的管徑。設計時，可根據計算公式，分段進行水力計算。本節對于計算公式不再贅述，僅從實踐角度探討一下管網水力計算的方式和修正。

2.1 管網水力計算方式

管網水力計算方式目前主要有三種，分別為手算、電子表格計算、程序軟件計算。下面逐一進行介紹。

2.1.1 手算

手算即將管網的水力要素用筆算或計算器計算出來，該方法計算效率低，且容易出錯，一般在條件受限且管網較簡單時使用。

2.1.2 電子表格計算

Excel作為目前最常用的電子表格軟件，其主要特色就是既能按預設的公式進行計算，又能運用各類Excel函數對數據進行選擇、條件判斷等，并能排版為表格直接復制到word。其計算效率高、出錯率基本為零，特別適合做管網計算這類重復性計算。如用預設公式能根據管道流量、管徑、管長等參數直接計算出管段水頭損失，用“IF”函數可實現選定管道外徑及壓力等級時自動確定內徑。但該方法尚不能完全自動，比如當管網改動后，需重新建立主管道、分支管道邏輯關系才能重新計算控制點自由水頭、大用戶配水流量分配等。

2.1.3 程序軟件計算

管網水力計算亦可編寫程序進行計算，語言有多種，如 C、Fortran、VB、VC++ 等，但若不能自動建立管網中各管段的邏輯關系，則其功能基本和電子表格相似。目前已有能夠自動建立管網中各管段邏輯關系的專業管網計算軟件，通過在軟件內繪制管網圖即自動建立各管段邏輯關系，然后自動計算管段水頭損失、節點自由水頭等水力要素，并將各類水力要素自動標于管網圖上。使用專業管網計算軟件能夠大大提高設計工作效率。但熟練使用專業管網計算軟件需要相應的專業知識和實踐經驗輔助，并受到資金、運用條件等限制，目前專業軟件普及范圍有限。

2.2 管網水力計算修正

目前管網水力計算理論比較成熟，但筆者根據實踐發現尚需對計算好的管網進行適當修正才能最終確定管網參數。

管徑計算中若完全照搬公式計算，則會在小管徑部分產生偏移。如進入一個100人自然村的分支管道，在供水壓力較大的情況下，根據公式可能計算出分支管道只需用DN25mm甚至DN20mm的管徑。這顯然與實際情況不符，因為一般入戶管道需要DN25mm（或DN32mm），那么100人的自然村按25戶計算所需分支管道則肯定要大于DN25mm，一般為DN40mm（或DN50mm）。

進入寄宿制學校的分支管道，一般需將正常計算出來的管徑增大一至兩級。因為寄宿學生作息時間非常規律，所以用水時間段特別集中，這就相當于時變化系數要大于工程中所用的，如果仍按照工程中所取的時變化系數計算則管徑偏小，將會供水不足。因此進入寄宿制學校的分支管道管徑應參考供水壓力、學校規模、學校樓層高度并適當放大時變化系數綜合確定。實際上小分支管部分由于用戶較少，偶然因素大，其時變化系數也應適當放大。

在分支管道修正中應適當考慮水壓平衡問題。對于地勢較低、自由水頭較高的居民點，可適當減小分支管徑，一是避免浪費，二是可以避免與自由水頭較低的居民點“搶水”。反之可適當增大分支管徑。

3 管型選擇

目前給水管的類型有多種，各有優缺點。下面列舉部分常用的給水管類型供大家參考。

3.1 常用給水管型介紹

PVC-U管：是以衛生級聚氯乙烯（PVC）樹脂為主要原料。具有重量輕、剛性好、耐腐蝕、水流阻力小、造價低、使用壽命長等優點。安裝采用粘膠連接和膠圈連接，比較方便。缺點是韌性、抗沖擊性能差，易產生脆性破壞，需要在運輸、安裝過程中多加注意。該管型運用歷史悠久、技術成熟、配套完善。

PVC-M管：是PVC-U型號的改進型，除了具有PVC-U管道的優點外，它增加了材料的延展性和抗開裂性，具有良好的韌性和高抗壓能力，能更有效地抵抗點載荷、地基不均勻沉降和抗水錘能力。其噸價比PVC-U要貴10%～20%，但由于PVC-M管比PVC-U管同壓力等級的壁更薄，故同壓力等級的PVC-M管更便宜。目前在農村供水管網中推廣迅速，運用廣泛。

PE管：是由單體乙烯聚合而成。具有重量輕、耐腐蝕、水流阻力小、韌性好、使用壽命長等優點。安裝采用熱熔連接，接頭強度強于管材，安全可靠，但需要電源，施工較不方便。PE管道具備獨特的柔韌性，其斷裂伸長率均超過500%，彎曲半徑可以達到管道直徑的20～25倍，還有優良的耐刮傷痕的能力，可靠性高，目前主要在市政管網中應用較廣。造價一般比PVC管貴40%以上。

PPR管：又叫三型聚丙烯管，具有重量輕、耐腐蝕、不結垢、使用壽命長等特點。價格高，不能彎曲施工，是目前家裝工程中采用較多的一種供水管道。

此外還有鑄鐵管、鋼管、砼管等，由于易生銹、不衛生、水流阻力大、安裝不方便等缺點在給水管領域已逐漸被塑料管所取代，但在過溝、渠、道路等特殊地段或受條件限制必須明設時仍會使用到。

3.2 給水管型選擇

選擇何種管型要根據各種管型的特點以及安全可靠性、投資、施工方便程度等方面綜合考慮。下面根據筆者近幾年的經驗總結，與大家探討如下。

3.2.1 安全可靠

給水管是有壓管，一旦漏水爆裂將會給供水廠和用水居民造成損失。管材應能經受得起振動沖擊、水錘和熱脹冷縮等，并經受時間考驗，不會漏水、不爆裂。這就需要所選擇的管型要有良好的各項性能，對于同種管型也要對比不同廠家，選擇質量合格的產品，嚴格禁用次品。

3.2.2 經濟性

在滿足使用安全可靠的前提下，管材價格就成為一個重要因素。如果工程投資較寬松，就可以選擇穩定性高的管型，同類管型也可以選擇更高壓力等級的以提高可靠性。如果工程投資較緊張，則可以選擇價格相對便宜的管型，以求達到較高的性價比。

3.2.3 便于施工

供水管網施工也是選擇管型時必須參考的一個因素，它在某種程度上也影響了工程造價，需要根據供水管網施工現場地形、地貌等因素綜合考慮。地形特別復雜地段可以采用柔韌性能好的PE管，小管徑PE管甚至有盤管（300m/盤），避免了采用不能彎曲的PVC管時頻繁使用彎頭變彎、頻繁接頭等，節約了安裝費。PE管接頭需用電熱熔焊機來連接，要求施工條件和施工隊伍素質更高。

4 結語

農村供水管網在設計計算上并不復雜，但從管網勘測、管網水力計算、繪制管網圖到各型管材管件選擇等一整套事情下來也比較繁瑣，這就需要設計人員認真負責、細心嚴謹。最后，要注意理論聯系實際，這樣就能在管網設計中胸有成竹、游刃有余。陜西水利

[1]村鎮供水工程技術規范.SL310-2004.中國水利水電出版社.2005年1月.