農村安全飲水管徑確定的重要性

李連偉

(廊坊市水務局水利規劃設計處，河北廊坊 065000)

國家對農村安全飲水問題高度的重視，投入大量資金改善農民不安全飲水問題，興建集中供水工程，既解決了農民安全飲水問題又實現了水源的統籌規劃，避免了地下水的亂開采問題。配水管網的投資在水廠的投資當中占40%～60%，因此管網的水利計算優化非常重要。

管徑的確定:

管網中各管段的管徑，是按照最高時用水量確定的。當流量已定時，管徑可按下式計算:

式中:d——管段直徑，m;

Q——管段的設計流量，L/s;

v——流速，m/s。

由上式可看出，管徑不但和管段流量有關，而且和流量的大小有關。如流速未定，則管徑無法確定，因此還需選定流速。

農村供水中，最高流速限定在1.0 m/s～2.0 m/s的范圍內。因此技術上允許的流速幅度較大，還需根據當地的經濟發展情況，對管網造價和經營管理等費用進行綜合考慮，來選出合適的流速。

圖1 方案一管網示意圖

由公式:

式中:A——管線年成本，元/(m·年);

Q——管道設計流量，m3/d;

n——計算期，n=20 年;

i——基準收益率，按6%計;

H——每米管道水頭損失，m/m;

C——單位長度管道綜合投資，元/m;

S——電費，元/(kW·h)。

根據上式，分別計算同種材質、不同管徑的Q—A曲線，相同流量下，不同規格管道對應的A值不同，A值最小者為經濟管徑。從上式可以看出，影響管線年成本的主要因素為管道綜合投資費用和運行費用，其中關鍵參數的確定為H值，H為每米管道的水頭損失。最不利管線水頭損失與最不利點自由水頭之和為水泵揚程。

現以舉例來說明。由于圖比較大，截取一部分來說明。此部分日用水總量600 m3/h。

方案一管網圖見圖1。

水力計算表見表1。

表1 方案一最不利外管網水力計算表

計算出的水頭損失為6.0 m，最不利水龍頭水壓采用12 m水壓，控制村內管網損失8 m水頭，即村口總接口水壓不小于20 m進行設計。考慮水池水位與最不利點4 m高差，則加壓泵揚程需要6+20+4=30 m，因此選擇水泵揚程32 m滿足設計需要。

為近遠期結合和水泵的靈活調度，設3臺水泵，2用1備，單泵所需流量為25 m3/h，設計選用DFG65-160/2/4離心水泵，單泵流量25 m3/h，揚程32 m，配用電機功率4 kW。為節約電能，其水泵控制采用變頻。

農村飲水管道壓力等級為工作壓力的1.5倍，32 m×1.5=48 m，因此管道壓力等級選用0.6 MPa的就能滿足要求。電費按照0.52元/度計算。動力費用按照每臺工作泵乘以系數0.8計算:4 kW×2臺×24 h×0.52元×365 d=2.92萬元。方案一管道投資見表2。

圖2 方案二管網示意圖

表2 方案一管道投資表

方案二管網圖見圖2。

水力計算表見表3。

表3 方案二水廠最不利外管網水力計算表

表4 方案二管道投資表

計算出的水頭損失為14.9 m，則加壓泵揚程需要14.9+20+4=38.9 m，因此選擇水泵揚程為40 m滿足設計需要。設計選用DFG65-400/4/11離心水泵。電機功率11 kW。管道選用壓力:38.9 m ×1.5=58.35 m，因此管道壓力等級選用 0.6 MPa 的也能滿足要求。動力費用按照每臺工作泵乘以系數0.8計算:11 kW×2臺×24 h×0.52元×365 d=8.0萬元。方案二管道投資見表4。

由以上兩個方案可以看出不同的方案投資相差非常大，兩個方案中方案二更能節約投資。這并不是說選擇高流速就一定是經濟。不同的水廠，不同地域要綜合考慮，確定其最優方案。因此作為設計人員我們必須嚴格、認真做好水利計算，確定合理的管徑，利國利民。