農村自來水的管道設計和工程施工技術要點分析

劉兆楠

摘 要：在我國，自壓自來水工程由于具有不用打井和無需使用機泵設備的優勢，被廣泛應用于山區和半山丘陵區的農村自來水工程建設中。在應用的過程中，還發現自壓自來水工程具有節能減排、運行成本低、見效快以及收益大和操作簡單等優點，但也存在一定的局限性。該文以遼寧省東南部某農村的自來水工程建設為例，結合已建農村自來水工程的施工經驗，分析農村自來水工程的管道設計和工程技術施工要點。

關鍵詞：農村 自來水 管道設計 工程施工技術要點

中圖分類號：S85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0101-01

隨著社會經濟的不斷進步，人們的生活水平也在不斷提高，農村居民的生活基礎設施建設也得到了日益完善，最為典型的案例之一就是農村自來水工程的建設。實踐證明在農村自來水管道設計或改造的過程中多數技術施工人員會遇到工程施工技術問題，尤其是地形復雜的山區和半山丘陵區的農村自來水工程建設，施工難度要比平原地區施工難度大得多，阻礙農村基礎生活設施的建設[1]。

1 農村自來水工程施工的基礎條件

1.1 農村建設自來水工程應滿足的基本條件

農村要想建設自壓自來水工程，就一定要利用好農村區域內的山泉、河流以及已經修建好的地面水源工程。解決了水源問題的同時，還需要滿足農村自壓自來水的施工前提條件。首先，農村區域內的水源工程與選定的配水區之間的相對高度差所形成自然水流的壓力，能夠使壓力管道引至配水區自來水的水龍頭有足夠的壓力。其次，一定要保證選擇水源工程的水量充足，并且位置適當。最后，選擇水源工程的水質一定要符合國家安全飲用水標準[2]。

1.2 建立水源工程

位于山區和半山丘陵區的村落，地形情況比較復雜，水源分散，僅用一條水源很難滿足整個村莊的用水需求，這時就需要建立水源工程。建立水源工程的目的就是集中分散的水源，使水量能夠滿足村莊居民用水的需要。水源工程主要包括引水工程和蓄水工程，建立水源工程的規模主要根據該地區的水源類型、位置以及居民的實際用水情況來決定[3]。該村的水源工程即為引水渠水井和蓄水池。

1.2.1 引水渠水井位置的選擇

該村在選擇水井位置時應注意以下幾點問題。

（1）高程條件。

農村自壓自來水要求有一定的壓力水頭，因此水井位置的選擇應滿足輸水管道損失和工作壓力水頭損失之和。

（2）地形條件。

在滿足高程條件的前提下，應盡量選擇局部地形的最低點，最好是山彎和山嘴處。

（3）地質條件。

應選擇地下水資源豐富，施工方便的地方打井。

1.2.2 蓄水池的建立

（1）蓄水池容積的計算。

該村的主要水源為山上的長流水，水量比較穩定，如水流量較小時，可以通過水井使用地下水資源，或者利用水井在雨季豐沛的季節利用蓄水池進行蓄水，這就要求技術人員必須計算好蓄水池的容積。蓄水池容積的大小應根據水源流量和該村自來水管道流量的對比關系進行設計，同時還要考慮農民生產生活用水量，大型牲畜用水量以及其他用水量，按最高平均用水量計算蓄水池的容積[4]。

（2）蓄水池的結構。

蓄水池結構可以為圓形、方形或長方形，在條件允許的情況下，盡量選擇建設為圓形，在數學計算中圓形蓄水池的容積是最大的。蓄水池的墻體，通常情況下使用鋼筋混凝土結構，因為鋼筋混凝土結構建造的墻體具有結實堅固的特點，同時還有良好的池底防滲效果。此外，蓄水池還應該安置放水設備，以便控制水流進入壓力管道的流量，放水設備應設置在蓄水池底部，但應高出池底0.3～0.5m。

2 自來水輸水管道壓力分區和減壓措施的技術要點分析

2.1 輸水管道的布置

位于山區或半山丘陵區的農村自來水工程，通常情況下都建設為自壓自來水工程。農村自壓管道自來水工程的供水管道系統主要是由各級壓力管道組成。自來水管道的分級根據實際的施工情況來定。我國大多數的農村自來水工程都把供水管道分為主干、分干和支管三級。由于山區和半山丘陵區的地形比較復雜，地面坡度較大，是影響自來水工程供水管道設計的主要因。因此，在該村建設自來水工程的過程中，管道設計及人員應以地形因素為主，進行輸水管道設計。此外，自來水管道中的干管或分干管應垂直等高線布置，供水線路盡量做到短而直，確保在輸水過程中能夠盡快的獲得壓力水頭，同時支管應沿著等高線布置，確保支管水頭壓力在輸水過程中的壓力均勻[5]。

2.2 輸水管道管徑的選擇

要確保選擇管徑的經濟性，技術人員就需要分別計算出各種輸水管道的管徑年生產費和年運行費用。管徑的年生產費是指管道的投資折合成每年的總費用，而年運行費用則是指輸水管道易損件及管道維修的費用水頭損失造成的油、電損失的費用。計算這兩種費用的過程非常復雜困難，管道設計人員通常按經驗公式推求最經濟管徑，并把管內流速1.5～3.0m/s作為經濟流速。

2.3 輸水管道的壓力分區和減壓措施

2.3.1 農村自來水工程的壓力分區

山區和半山丘陵區復雜的地形，導致自來水工程輸水管道承受的壓力發生變化，尤其是干管沿程壓力水頭的變化。為了能夠充分利用上部和下部的壓力水頭，應按照水流壓力形成的特點，沿坡面進行壓力分區。

2.3.2 農村自來水工程的減壓措施

山區和半山丘陵地區的村落地勢比較陡，自來水輸水工程的管道較長，輸水過程中具有落差大的特點，導致自來水工程坡面下的壓力水頭變化大，很可能超過輸水管道所能承受的壓力。此時如果不采取及時的減壓措施，輸水管道就會遭到壓力的破壞。

目前我國農村自來水工程減壓措施主要有兩種：一種是采用簡單易行的減壓池進行減壓。在山區設置減壓池時，需要根據地形和坡度把減壓池分成若干個小面積的減壓池，分別由不同程度的水池供水，實現降低水頭壓力的目的。另一種是在引水區的山頂上安置一個引水閥和一個排氣閥，通過引水閥的使用，緩解水頭的壓力，當輸水管道形成一定的壓力時，排氣閥的活塞可以迅速開啟，大量并且迅速的吸收外界的空氣，以避免輸水管道內受到較大的壓強而引發的破壞問題，能夠有效的提高輸水速率[6]。

農村自壓自來水工程管道較長，地形交陡，用水過程中輸水管道的壓力變化較大，為保證農村自來水工程的安全運行，在自來水輸水工程運行前，應分級按照主、干、分支、支的順序逐漸開啟閘門，防止出現水擊，停止運行時，首先關閉進口控制閘門，放空輸水管道，防止輸水閘門和輸水管道凍裂。

3 結語

在山區和半山丘陵區建設自壓農村自來水工程，有效的改善了傳統的打井取水方式帶來的弊端，減少了污水亂排和植被破壞的現象，對保護生態環境具有重要作用。此外，在山區和半山丘陵區的農村建設自來水工程，有效解決了山村居民的用水困難問題，提高了農村居民的生活水平，促進了我國社會經濟的發展。

參考文獻

[1] 王青麗.農村自來水供水管道的安裝辦法[J].現代農業，2013，2（11）：112.

[2] 楊中旭.對農村自來水供水水壓不足問題的探討[J].科技創新與應用，2014，11（12）：143.

[3] 徐洪法，張宏圖.淺談農村自來水管道設計[J].中國高新技術企業，2014，3（18）：34-35.

[4] 李娟，杜爭光.新農村建設中自來水管道線路的設計與研究[J].甘肅聯合大學學報：自然科學版，2013，5（3）：22-25.

[5] 周志坤，文玉梅，李平，等.自來水管道泄漏相關檢測定位系統研究[J].儀器儀表學報，2004，5（S2）：241-244.

[6]孫麗杰，吳波新.農村自來水的管道設計和工程施工技術要點分析[J].吉林水利，2011（12）：68-70.