阿圖什市農村飲用水改擴建工程輸水工程設計與復核

【摘要】阿圖什市農村飲水安全改擴建工程的任務就是通過建設更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經濟的管網，其中輸水工程設計是工程難點與終點。本文分析了老管線存在的問題，并提出了新選管線的優化方案，同時計算了輸水管輸水流量，確定了管徑，最后分別計算了沿程水頭損失與局部水頭損失。

【關鍵詞】飲用水；輸水工程；水頭損失；輸水流量

1、工程概況

阿圖什市阿湖鄉、松他克鄉、阿扎克鄉及吐古買提鄉科克他木村農村飲水安全改擴建工程的任務就是通過建設更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經濟的管網，來滿足工業農業居民用水需求。

2010年9月特大洪水的來襲，使得新修建的集水井被沖毀，供水管道被洪水沖出，管道內進入大量的沙石，供水系統嚴重損壞。使得吐古買提鄉、阿湖鄉、松它克鄉和阿扎克鄉的23個村和3個農林場的農牧民繼續飲用老水廠的不安全水。但是由于目前沒有合適的解決辦法仍在運行，水廠覆蓋范圍內的農牧民還在飲用水質超標的水，嚴重威脅著人民的健康狀況。

因此急需進行阿圖什市農村飲水安全改擴建工程，通過建設更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經濟的管網來解決用水難的問題，其中輸水工程設計是工程難點與終點。

2、輸水工程設計

2.1 輸水管線選擇

（1）老管線情況

2009年2月由新疆農大農業綜合開發規劃院編制的《新疆克州阿圖什市阿湖鄉、松他克鄉農村飲水安全水源改造工程》的可研與初步設計中選擇的主管道位置詳細見平面布置圖。在施工過程中阿圖什市水利局根據實際情況進行了部分調整，最終水源地調整到距離科克塔木村上游4.5km的博古孜河峽谷位置，施工水源在距離設計水源地6.74km，其余管道位置按照設計施工。由于當時設計的管線位置大部分在河道內部，致使2010年9月在遭遇百年一遇的洪水時將其沖毀，余下少部分段的管道在洪水過后，阿圖什市水利局組織檢查發現，管道內部淤積嚴重，故整個供水系統癱瘓。

（2）新選管線

本工程引水主干管道全長35.224km，引水流量為93.981L/s，向項目區內阿湖鄉、松他克鄉和阿扎克鄉進行集中分區供水，其中向阿湖鄉水廠分水26.12L/s；向松他克鄉水廠分水42.49L/s；向阿扎克鄉水廠分水25.36L/s；基本滿足了項目區內居民對飲用水的需求。

項目區水源地位于布谷孜河主流上游段吐古買提鄉科克塔木村附近，河床高程在1700m～1713m之間，水源地選擇中考慮了水質、水量及水位高程等因素，通過重力式輸水至阿湖水廠、松他克鄉松它克村水廠，再通過水廠下管網送水至用戶。根據對項目區的測量成果及現場勘察，對水源地及下游輸水主干管道進行布置，具體的平面布置見工程平面布置圖。

本次改水管道鋪筑于河道的段，沖刷深度根據阿克蘇地區水利水電勘測設計院于2008年編制的《新疆阿圖什市阿湖、松他克、阿扎克等三個鄉引水安全工程博古孜河水文地質報告》中河床沖刷深度計算結果，不同河段局部沖刷深度為2.5～3m（從河床底部計起）； 2010年實際百年一遇洪水的實際沖刷深度為3m（從河床底部計起）。故綜合考慮，本次改水沖刷深度取3m。根據規范，管道埋深在沖刷線以下1.5m。本次設計管道在河道中的埋深為管頂以上4.5m。

各種管材設計流速相同，故采用各管材管道內徑均相同，相應的土方等工程量亦相同，不同之處僅在于管材單長價格，經市場調查，玻璃鋼管、聚乙稀管、UPVC聚氯乙稀管徑為125～400m、壓力為0.6Mpa左右時，UPVC聚氯乙稀管價格最具優勢，即上述三種管材中，采用UPVC聚氯乙稀管投資最為經濟。當管徑大于400mm時，玻璃鋼管價格具有較大優勢。

2.2 輸水管設計

（1）輸水管道流量計算

管網中各節點流量平衡條件：流入任一節點的全部流量之和等于流出這一節點的流量之和。如果以流入節點的流量為正值，流出節點的流量為負值，上述關系可表示為：∑Q=0，利用這個關系，可從樹枝狀管網供水終點的節點流量開始計算，先計算出這一節點的各管段的計算流量，再依次向泵站方向的節點逐個推算，可得出各管段的計算流量，最后求出總設計流量等于該管段下游節點的流出流量總和。

由水量計算知，本工程日供水8119.55m3，即 Q=93.98L/s。本次輸水管線為水源至清水池（節點L）段，該段共有二個分水口，分別為節點P（科克塔木村分水點）、F（阿湖鄉分水點），根據各分水口人口計算，各分水口分水流量為：QP=2.29L/s、QF=25.69L/s。

⑵管徑的計算

根據已經選定的管材和已計算出的各管段設計流量Q，管徑計算按大綱要求，按下式計算：

d=[4Q/（πV）]0.5=1.13×（Q/V）0.5

d：管材的內徑，mm；

V：管材的經濟流速，查表選取；

Q：管段流量，m3/h。

⑶管段水頭損失計算

各管段的水頭損失包括局部水頭損失和沿程水頭損失兩部分。

水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。

①沿程水頭損失

按照經驗公式

塑料硬管采用舍維列夫公式

②管道的局部水頭損失

局部水頭損失產生于管道斷面發生變化、水流方向發生變化及通過各種閘閥處。在一般流速范圍內，較長管道的局部水頭損失比沿程水頭損失小很多，為簡便計算，參照規范局部水頭損失可以采用沿程水頭損失的5～10%計算，本工程取值10%。

3、結論

阿圖什市農村飲水安全改擴建工程的任務就是通過建設更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經濟的管網，其中輸水工程設計是工程難點與終點。本文分析了老管線存在的問題，并提出了新選管線的優化方案，同時計算了輸水管輸水流量，確定了管徑，最后分別計算了沿程水頭損失與局部水頭損失。

參考文獻：

[1] SL310-2004《村鎮供水工程技術規范》[S].

[2]GB50191構筑物抗震設計規范[S].

作者簡介：張艷麗，女 ，漢 ， 河南 鄭州，中級工程師 ，學士，研究方向：農田水利工程