農村供水管網設計探討

李福強

(東港市白云閘工程管理處，遼寧 東港 118300)

1 概況

隨著我國社會經濟的快速發展，綜合國力的不斷增強，農村居民的生活水平不斷提高，對生活條件和環境的要求也不斷提高。為改善農村居民生活飲用水條件，實施農村飲水安全工程建設是經濟社會發展和物質文明進步的必然產物，是農村居民的迫切希望，是社會進步的重要標志之一。

東港市十字街鎮坎子下村位于東港市中東部，全村共7個村民組，542戶居民1636人，人口居住分散，又相對集中。生活飲用水水源主要是大口井和部分壓水井，由于水源井水量有限，且水質不好，每逢雨季井水渾濁，干旱和冬季甚至沒有水吃，給當地群眾生活帶來極大不便。

2 工程建設內容

坎子下村飲水安全工程由泵站和供水管網組成。其中泵站工程設置：深井管井1眼、提水泵房1座、深井潛水電泵1臺、消毒設備1臺、輸變電設備及線路等。供水管網工程設置：供水管線9275m、進戶裝置、閘閥井、排氣閥等。

3 供水方式

坎子下村飲水安全工程采用定時供水方式，以地下水為水源，選擇深井管井為水源井，建設供水管理泵房，利用二氧化氯發生器對供水進行消毒，再利用深井潛水電泵提水加壓，并通過供水管網將水直接供到用戶家中。工藝流程見圖1。

圖1 坎子下村飲水安全工程供水工藝流程圖

4 供水管網設計

4.1 給水管材選擇

給水管道可使用不同的管材，金屬管有鋼管、鑄鐵管、鍍鋅管，非金屬管有鋼筋混凝土管，塑料管等。綜合比較各種管材的特點、經濟、適用及合理性，結合多年來PE塑料管材在農村飲水安全工程應用中表現出來的施工及維修方便且費用低、耐老化、耐腐蝕、質量可靠、工程造價低、輸水能力大等特點。在該村飲水安全工程中，選用PE塑料管作為輸供水管材。

4.2 管網布置原則

(1)管網應合理分布于整個用水區，線路應盡量最短，并符合村鎮有關建設規劃。

(2)滿足各用戶對水量、水壓的需求。

(3)管網的布置應盡可能便于施工和檢修，管線宜沿現有道路或規劃道路布置。

(4)管道布置應避免穿越毒物、生物性污染或腐蝕性地段。

(5)在管道的凸起點設置自動(排)進氣閥。

(6)在地形高差較大時，應根據供水水壓要求在適宜的位置設置加壓泵站或減壓設施。

(7)飲用水管網不準與非生活飲用水管網及其他有自備生活飲用水源的供水系統連接。

(8)在供水管網的適宜管段上，按照供水管理及維修的需要設置檢修閥。

(9)各種室外閥表都應安裝在井內，并有防凍和防淹措施。

(10)供水主支管走向應和用水量最大的輸送方向保持一致。

4.3 管網布置形式

因采用通過水泵直接加壓到用戶的直供方式，因此供水管網只有配水管網。配水管網一般分為樹枝狀和環狀兩種形式，樹枝狀管網把管網布置成樹枝分叉狀，設計簡單，管道投資少，但是供水可靠性差。環狀管網把所有的管道連接成環狀，保證水流四通八達，可以提高供水的安全可靠性，但是由于管道較長，接頭等管件較多，故造價很高。根據農村的實際情況，對供水的連續性要求不高，采用的是定時供水，因此綜合比較，確定在該項工程中，配水管網采用樹枝狀布置形式，以達到滿足供水需要、造價低、方便施工及運行管理。

4.4 設計參數確定

根據SL687- 2014《村鎮供水工程技術規范》規定，結合當地生活習慣和發展水平，以及其它已經運行多年工程的實際情況，確定孫屯村飲水安全工程人均最高生活用水定額為60L/(人·d)；定時供水時變化系數為3.5；主管路經濟流速0.5m/s；漏失水量和未預見水量及牲畜、其他用水量取最高日用水量20%計算；人口自然增長率為10‰；局部水頭損失取沿程水頭損失的15%；最不利點的自由水頭為10m；管溝挖深1.4m；進戶管每戶平均15m。用水量見表1。

表1 十字街鎮坎子下村各村民組用水量統計表

4.5 給水管網水力計算

4.5.1 管徑

(1)

式中，D—管徑直徑，m;Q—管段流量，m3/s；V—經濟流速,m/s。

水力坡度i

(2)

式中，D—管徑內徑，m；Q—管段流量，m3/s。

干管管徑根據一定長度管道內需要轉輸的流量和經濟流速，利用公式h=i×L(L為管段長度)得出管道的水頭損失，可以算出整個管網的水頭損失，當總水頭損失、管網要求的最低水壓(最不利點所需的自由水頭10m)和輸水幾何高差之和小于或者等于現有壓力時，即可最后確定管徑。

4.5.2 水力計算

(1)在平面圖上根據管網布置要求，對相互交叉的管線交點進行編號，并量出兩節點間的長度。

(2)采用人口流量法計算出各管段的流量。

(3)根據流經各管段的流量及經濟流速選定管徑。

(4)計算每一管段的水頭損失。

(5)按照各管段水頭損失和沿程水頭損失以及相應管段上高程最高的用戶與水源井出口高差(所有的高程點要在地形圖上查找后實地測量校核)，綜合比較各條管路的相應值找出最不利管段，最不利管段上的最高點就是最不利點。

(6)根據最不利管段上各節點的自由水頭及其它管段的流量和保證用戶用水的最低水頭確定支管路的管徑。

十字街鎮坎子下村飲水安全工程設計的最不利管段是1-2-3-4-5-6-7，最不利點是節點7。坎子下村供水管網水力計算成果見表2，供水管網壓力分布如圖2所示。

5 結論

東港市十字街鎮坎子下村飲水安全工程通過水利計算，計算出各管段的最小管徑，滿足所有居民供水壓力需要并降低了工程造價。

目前工程運行狀況良好，解決了坎子下村居民的飲水困難問題，水質、水量、方便程度及保證率均達到飲水安全要求標準。本工程的實施對完善新農村基礎設施配套建設，密切黨群關系有極大地推進作用，經濟效益和社會效益也非常明顯。

表2 坎子下村供水管網水力計算成果表

圖2 坎子下村飲水安全工程供水管網壓力簡圖

農村供水工程是一個復雜的工程，影響因素眾多，僅從管網設計一個方面去探討，具有一定的局限性，但可以為類似地區的農村飲水工程管網設計提供借鑒和參考，并根據各地實際情況進一步優化管網設計。