試析農(nóng)村供水管網(wǎng)管段設(shè)計流量計算

黃升祥

摘要：一般來說，在對供水管網(wǎng)進行設(shè)計流量計算時，主要有比流量法和人均當量法兩種方法。這兩種方法在人口密集的城市地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，然而對于廣大的農(nóng)村地區(qū)而言，還應(yīng)該根據(jù)具體的實際情況來確定具體的計算方法。本文針對農(nóng)村地區(qū)的供水工程建設(shè)，提出了幾種不同的管段設(shè)計流量的計算方法，希望能起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；供水管網(wǎng)；設(shè)計流量；計算

水資源是人類賴以生存的生命之源，因此供水工程的建設(shè)就顯得尤為重要。而對于供水工程而言，管網(wǎng)管徑的確定是重中之重，所以我們應(yīng)該對供水管網(wǎng)管段設(shè)計流量進行科學(xué)的計算，這樣才能保證整個供水工程的順利實施。農(nóng)村地區(qū)居民相對比較分散，供水工程規(guī)模比較小，因此在對農(nóng)村地區(qū)供水管網(wǎng)管段設(shè)計流量計算時，除了采用傳統(tǒng)的比流量法和人均當量法兩種方法外，還應(yīng)該根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的實際情況，探索出新的流量計算方法。這樣才能充分保證農(nóng)村供水工程建設(shè)的順利進行，同時在建設(shè)中節(jié)約成本，減少浪費。

一、比流量法

比流量法是在對供水管網(wǎng)管段設(shè)計流量計算時，比較常用的計算方法。一般來說，比流量法又分長度比流量法和面積比流量法兩種計算方法。如果我們假設(shè)供水管道沿線的人口和人均用水量都是相同的，用水量全部均勻分布在主干管道上，那么在這種條件下計算出來的單位長度的管段流量就叫做長度比流量，這種計算方法就是長度比流量法。長度比流量法的計算公式為：

（1）

其中qs是比流量，單位L/（s.m）；Q指的是管網(wǎng)在最高日最高時的總用水量，單位L/s；Σq是大用戶集中用水總和，單位L/s；∑ι是主干管道的總長度。不包括穿越公園、廣場等建筑地區(qū)長度，單位m。

在管段雙邊供水的情況下，管段的計算長度和管段的實際長度相同；管段單邊供水情況下，管段的計算長度應(yīng)算作實際長度的1/2；管段沒有供水的情況下，計算長度為零。我們在求出長度比流量后，就可以求出各管段的沿線流量。各管段沿線流量的計算公式為：

（2）

其中，ql是各管段的沿線流量，單位L/s；ι是該管段的長度，單位m。

我們在求得各管段的沿線流量之后，就可以根據(jù)沿線流量求出各節(jié)點的流量，然后根據(jù)節(jié)點流量平衡方程求出各管段設(shè)計流量。

如果我們假設(shè)供水區(qū)內(nèi)的人口和人均用水量沒有差別，用水量在整個供水區(qū)內(nèi)是均勻分布的，那么在這種條件下計算出來的單位面積的管段流量就叫做面積比流量。面積比流量的計算公式為：

（3）

其中qs是比流量，單位L/（s.m）；Q指的是管網(wǎng)在最高日最高時的總用水量，單位L/s；Σq是大用戶集中用水總和，單位L/s；ΣS是供水區(qū)的總面積，單位㎡。

在管段雙邊供水的情況下，供水區(qū)的計算面積和供水區(qū)的實際面積相同；管段單邊供水情況下，供水區(qū)的計算面積應(yīng)算作實際面積的1/2；管段沒有供水的情況下，計算面積為零。我們在求出面積比流量后，就可以求出各管段的沿線流量。各管段沿線流量的計算公式為：

（4）

其中，qι是各管段的沿線流量，單位L/s；S是該管段的供水面積，單位㎡。

我們在求得各管段的沿線流量之后，就可以根據(jù)沿線流量求出各節(jié)點的流量，然后根據(jù)節(jié)點流量平衡方程求出各管段設(shè)計流量。

無論是長度比流量法還是面積比流量法，都存在一個明顯的缺陷，那就是都忽略了人口數(shù)量的差別和人均用水量的差別。如果是在人口密度比較大的城市地區(qū)，我們可以近似認為這些忽略的因素不會對設(shè)計流量計算產(chǎn)生太大的影響。但是在農(nóng)村地區(qū)，尤其是比較偏遠的農(nóng)村地區(qū)，人口分布嚴重不均，人均用水量也各不相同，這兩種方法就不再適用了。如果是在人口密度比較大，經(jīng)濟相對發(fā)達的郊區(qū)、經(jīng)過舊村改造的新農(nóng)村等地區(qū)，比流量法仍然是可行的。

二、人均當量法

人均當量法同樣是比較常用的設(shè)計流量計算方法，而且被廣泛推薦使用[2]。如果我們假設(shè)各供水管道沿線的出流量按照人口是均勻分配的，那么在這種條件下計算出人均用水當量的方法就叫做人均當量法。人均當量法的計算公式為：

（5）

其中，qs是人均用水當量，單位L/（s.人）；Q指的是管網(wǎng)在最高日最高時的總用水量，單位L/s；Σq是大用戶集中用水總和，單位L/s；ΣN是村鎮(zhèn)設(shè)計的用水總?cè)丝跀?shù)。我們在求出人均用水當量后，就可以求出各管段的沿線流量。各管段沿線流量的計算公式為：

（6）

其中，qι是各管段的沿線流量，單位L/s；N是各管段沿線兩側(cè)的供水人口數(shù)。

我們在求得各管段的沿線流量之后，就可以根據(jù)沿線流量求出各節(jié)點的流量，然后根據(jù)節(jié)點流量平衡方程求出各管段設(shè)計流量。

人均當量法相較于比流量法有所改進，考慮到了人口數(shù)量差別的問題，但是仍然忽略了人均用水量差別的問題，同時也忽略了農(nóng)村地區(qū)人口空間分布不均勻的問題。另外，有些農(nóng)村地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)達，人均當量法也沒有考慮拿到牲畜飲水的問題。因此，人均當量法只能在人口空間分布相對均勻的農(nóng)村地區(qū)適用。

三、節(jié)點流量法

無論是比流量法還是人均當量法，在實際運用的過程中都存在一定缺陷。對于經(jīng)濟相對發(fā)達，人口密度相對較大，人口空間分布相對比較均勻的農(nóng)村地區(qū)，我們可以采用比流量法和人均當量法。但是相對于比較貧困的農(nóng)村地區(qū)，人口分布不均勻，采用的供水管線又長，為此我們提出了節(jié)點流量法來解決上述兩種方法存在的不足。

所謂的節(jié)點流量法是指，我們在進行設(shè)計流量計算時，將用水人口直接分配到節(jié)點，把每個節(jié)點的用戶用水總量簡化到各節(jié)點流量進行計算。在應(yīng)用節(jié)點流量法計算時，各供水管段只是起到了輸水管道的作用。節(jié)點流量法的計算公式為：

（7）

其中，qj 是各節(jié)點流量，單位單位L/s；q是居民日生活用水定額的最高值，單位L/（s.人）；N是各節(jié)點用水居民人口數(shù)；K時是變化系數(shù)。

我們在求出節(jié)點流量之后，就可以根據(jù)節(jié)點流量平衡方程求出各管段設(shè)計流量。節(jié)點流量法不但計算簡單，而且適用廣泛，我們以某農(nóng)村地區(qū)供水工程為例，對該工程節(jié)點流量計算如下表1和表2所示。

對于人煙稀少，相對貧窮落后的農(nóng)村地區(qū)和廣大的西部地區(qū)，我們應(yīng)該盡量采用節(jié)點流量法進行設(shè)計流量計算，這樣不僅使復(fù)雜問題變得簡單，而且大大的節(jié)約了成本，減少了浪費。

結(jié)語

本文針對農(nóng)村地區(qū)的供水工程建設(shè)，提出了比流量法、人均當量法和節(jié)點流量法等幾種不同的管段設(shè)計流量的計算方法。其中，比流量法和人均當量法僅適用于人口比較密集，人口空間分布均勻的農(nóng)村地區(qū)，而節(jié)點流量法等方法對于解決貧窮落后的農(nóng)村地區(qū)供水工程中的難題具有重要的作用。

參考文獻：

[1]張雄，黨志良，傅維秀等.農(nóng)村供水管網(wǎng)管段設(shè)計流量計算的加權(quán)人畜用水當量法[J].中國農(nóng)村水利水電，2007，（6）：55-56.

[2]張建，張永麗，陳曦等.農(nóng)村供水管網(wǎng)管段流量與管徑設(shè)計方法探討[J].水利科技與經(jīng)濟，2010，16（12）：1369-1372.

[3]汪永彪，黨志良，陳哲等.基于人口密度的管段流量計算方法的探討[J].供水技術(shù)，2014，8（4）：22-24.