山區鄉鎮水廠供水設計難點分析

中圖分類號：TV674；TV672.2 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2025)11-155-4

DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.11.033

0 引言

在山區鄉鎮供水中，由于地形條件的復雜性，供水區高程差值較大。在供水系統中，當存在更遠、更高用水點的情況，對于能否在中間低高程值的用水點處先進行分支管出水，人們常常存疑。通常的做法是選擇加長管道，使管線從最遠、最不利點繞回再逐個向中間用水點供水，這種做法在一定程度上增加了工程投資。文章通過對2種供水管線布設進行水力計算，考慮管道流速、供水水質、工程投資等因素，在有高處用水的情況下，對能否在低高程值處直接分支管出水給出了建議。

1鄉鎮供水現狀

水是生命之源，安全可靠的飲用水為保障居民的生活質量和鄉村振興建設提供了有力支撐。我國的水資源狀況復雜，地域差異顯著，一些農村地區的水源穩定性和水質保障水平仍然存在問題。農村的供水設施眾多、體積較小、分布廣泛，其管理與監督困難，再加上位置較為偏僻、技術實力不足等，使農村的供水工程建設較為滯后，這對農村供水設施的長期穩定運行造成了威脅[1]。

1.1山區供水缺乏科學規劃

鄉鎮作為連接城市與農村的重要紐帶，其供水情況直接關系到鄉鎮居民的生活品質和鄉鎮的可持續發展。截至2021年底，我國已經建設了827萬個農村水資源供應站[2]。然而，我國部分鄉鎮的供水現狀仍不容樂觀，特別是山區存在著諸多問題。

一些鄉鎮的供水設施建設嚴重滯后于當地的經濟發展水平。許多供水工程建設標準較低，多數僅解決了水源問題，用水方便程度和保證率都較低[3]。部分鄉鎮的供水系統缺乏科學規劃和有效管理，村內多水源、多個蓄水池，水源無凈水設備，水質安全存在隱患，導致水資源浪費和供需矛盾加劇。例如，目前香泉鎮王家莊村有4個水源，前鋒村有3個水源，麻池村的供水管網存在設施老化、管道漏水現象。這不僅影響了供水效率，還增加了供水成本。

1.2水量分布不均

我國水資源在地區分布上具有顯著的不均衡性，東多西少，南多北少，長江流域以北地區面積占全國的 64% ，人口占全國的 46% ，耕地面積占全國的60% ，但水資源量僅占全國的 19% 。同時，我國北方山區鄉鎮的供水還面臨著季節性和區域性挑戰。大部分地區降水集中在夏秋季節，占全年降水量的60%～80% ，水量年內分配不均。在北方一些山區或偏遠地區，地形復雜、水源分散，供水難度較大，用水成本較高。因此，提升鄉鎮供水能力，滿足鄉鎮居民日益增長的用水需求，是促進鄉村振興的關鍵。加強農村飲水工程管理成為推進城鎮化建設的重要保證，是農村水利工程建設的重要任務[4]

1.3管網優化對投資有一定的影響

村鎮供水系統是農村的重要基礎設施，是群眾用水安全、改善生活條件的重要保證。在山區供水工程中，常存在流量小、輸水距離長、高程差值大、用水點分散的情況，因此輸水線路的選擇至關重要。對農村飲水安全工程的管網進行科學優化設計，一般可以節省工程總投資的 6%～10%^[5]

在供水線路設計中，若一條線路上存在多個用水點，且各用水點之間高程差值較大，常會引發是否能在線路中間低點位置直接設置分支管出水的疑問。此次擬討論在供水管路中間低高程用水點分支供水的可行性。

2案例分析

2.1 工程概況

某地西部山區集中供水工程(香泉片)自水庫取水，經新建水廠，由隔板反應斜管沉淀池預處理，再經一體化凈水設備進行凈水處理，后向香泉鎮及沿線村組供水。通過新建集中供水工程，提高項目區供水保證率，改善當地居民飲用水水質，統一水資源的調度和管理，為項目區居民的正常生活和生產提供保證，使項目區人民群眾用水困難和飲水健康問題得到解決。

工程為項目區居民生活用水，供水范圍為香泉鎮鎮區及前鋒村、南峪村、三泉村、王家莊村、麻池村5個行政村，供水人口10882人。現狀水平年為2023年，設計水平年為2033年，此次設計人口自然增長率為 0% ，設計水平年供水人口10882人，供水保證率為 95% 。

2.2 用水量標準

根據《村鎮供水工程技術規范》（GB/T43824—2024)和項目區所處的地區分區，工程位于氣候和地域分區一區，最高日生活用水標準：鎮區居民生活用水定額為90L/（人·d)，農村居民生活用水定額為70L/(人·d)。自來水普及率為 100% ，采用全日制供水，日變化系數 K_d=1.5 ，時變化系數 K_h=2.2 。供水規模為 900m³/d ，引水流量為 45.0m³/h ，年供水量為21.90萬 m³ 。

村內流量分配及出水點高程如表1所示。

2.3長距離供水管路中間低高程用水點支管直接分支供水分析

此次分析以前鋒村(6組）水柏村、麻池村線路為例，前鋒村(6組）、水柏村為低高程用水點，麻池村為高處用水點，麻池村與前鋒村(6組)高差最大，差值為 105.61m 。

根據《村鎮供水工程技術規范》（GB/T43824—2024)計算管道水頭損失。

2.3.1 初算管徑

管段直徑 (D) 計算公式見式（1）。

D=(4Q/πv)^0.5

式（1）中： Q 為管段流量， m³/s;v 為流速， m/s 。塑料管流速為 0.5～2.0m/s 。

2.3.2 管段的水頭損失計算

管道沿程水頭損失和管道單長水頭損失計算公式分別見式（2）式(3）。

h₁=iL

i=10.67q^1.852C^-1.852d^-4.87

式（2）和（3）中： L 為計算管段的長度， m;C 為海曾威廉系數，塑料管道取140，鋼管取 120;q 為管段設計流量， m³/s;d 為管道內徑， m 。局部水頭損失取沿程水頭損失的 10%^[6] 0

總水頭損失的計算公式見式(4)。

h=h₁+h_j=1.1h₁

初次設計管線布置簡圖如圖1所示，計算結果如表2所示。

在項目設計中，考慮前鋒村（6組）水柏村兩處低高程用水點接通支管出水可能影響向麻池村水池供水的效率，使管線自最遠、最高的麻池村重復繞

回，管長共計 8.34km 。此做法供水可靠性較高，經計算，管網內水流速在 0.5～1.5m/s 范圍內，水力條件較好，但投資較大。

2.3.3 設計優化

為節約工程投資，同時保證各用水點自由水頭，從經濟可行的角度出發，設計對管線布置做了如下優化：管線布設經水柏村、前鋒村(6組）先后接通支管，再向麻池村水池供水。管線布置簡圖如圖2所示，水力計算結果如表3所示。

該線路用水點高程值由低至高排序如下：前鋒村(6組)水池、水柏村水池、麻池村水池。考慮到最不利用水點為麻池村，使其水頭損失較小，且滿足其自由水頭大于水柏村自由水頭的條件，放大管徑至110mm ，經計算該支管自由水頭為 25.46m ；同時，減小前鋒村(6組)支管管徑至 32mm ，計算該支管末端自由水頭為 10.79m ；按照設計條件，水柏村自由水頭應處于麻池村與前鋒村(6組）自由水頭之間，故在管網水力計算中，對水柏村支管進行分段取管徑，計算得到其自由水頭為 24.77m ，滿足水力條件。該線路共使用設計管網長度為 6.02km ，該設計的缺點是管網內水力條件較差，由于各村組用水量較小，部分管段流速小于 0.5m/s 。但該項目為新建水廠的配水工程，水源取自該地水庫水，同時水廠前設隔板反應斜管沉淀池預處理，后經一體化凈水設備進行凈水處理，水質保障條件好，可選擇該方案。

優化后的管網水力使供向前鋒村（6組）、水柏村和麻池村自由水頭與其地面高程值大小排序一致，因此可消除因枝狀管網水力計算中低高程值處用水點自由水頭大、高程值大處用水點自由水頭小，從而影響高處引水的顧慮。同時，管網布設長度減少 2.32km ，從而減少工程投資，節約了工程工期。

在山區鄉鎮供水設計中，由于其自然條件的復雜性，設計難度增大。若不考慮投資限制，且水源水質一般時，可選擇優化前管線布置，其水力條件較好。若考慮投資、運行管理等因素的制約，且在水源水質較好的情況下，可選擇優化后的線路布置

3結束語

該設計方案基于新建水廠處理后管網水質良好的前提，通過優化管線布設，經水力計算分析，在管線中間低高程值處分支管出水是可行的，優化后工程投資可減少15.32萬元，約占工程總投資的 8.9% 。

[2]李姝杰.我國鄉鎮供水現狀分析及對策建議[J.水上安全，2023（16）：73-75.

[3]趙炳臣.全國農村飲水及鄉鎮供水發展淺析[J].民營科技，2011(7）：122.

[4]董岳明.對加強余姚市農村飲水工程管理的思考[J].經濟師，2010(9）：238，240.

[5]李忠娟，王紅霞.農村飲水安全工程管網優化設計研究[J].工程技術研究，2021，6（8）：234-235.

參考文獻：

[1]張偉，羅文兵，李亞龍，等.農村供水工程長效運行機制研究：以重慶市為例[J].水利發展研究，2021，21(2):44-48.

[6]中華人民共和國水利部.村鎮供水工程技術規范：GB/T43824—2024[S].北京：中國標準出版社，2024.

Analysisof the DesignDifficultiesofWaterSupplySysteminMountainous Towns and Townships

WEI Xiuping QIN jing

ShaanXi ShengBao JiXia YinWeiGuanGai ZhongXin，Xianyang712OOo，China

Abstract: The water supply conditions in some mountainous towns are inadequate，characterized byunscientific planning and poorly managed，scattered water sources，which complicates operation and management.In designing water supply system for mountainous towns and townships，diferent pipeline network layout schemes were designed considering the complexity of terrain conditions，the degree of dispersion of water use points，and the design flow rate being relatively small.Hydraulic calculations were performed to adjust the pipe diameter ensuring，that the calculated head loss and terminal residual pressure comply with design standards.By analyzing and comparing the advantages and disadvantages of the hydraulic conditions of the route，evaluating the application of different schemes， andestimating engineering investment，this paper analyzes the feasibility of diverting water from lower branches in the design of water supply projects for mountainous towns and townships，and also provides possibilities for saving engineering investment.

Key words: township water supply network; engineering investment; elevation difference; terminal residual pressure

（欄目編輯：董清芝）