桐柏县淮北水厂管网延伸工程典型设计

□李中伟 □黄国明 □李 娟（桐柏县水利局）

1 概况

淮北水厂规划解决桐柏县淮北新区及周边的申铺、河坎、邵庄、黄棚、石家楼、毛坡、方家寨、彭沟、周庄村总计9个行政村和1个新区，9000人。工程总体规划分两期施工，第一期建管理站、建水源井及配套井泵等站首设备，铺设部分管网及部分入户配套。二期工程铺设管网并配套入户。一期工程2010年已结束。本次管网延伸供水接入口位于金果园社区南部300m的S234线路边，该处已于淮北水厂一期工程建设闸阀井一座，该处管径为250mm，并设有闸阀，供水压力为0.40MPa，流量为120m3/h。

2 供水规模确定

2.1 设计范围、供水对象及设计水平年

本期工程计划解决桐柏县淮北产业集聚区淮北新村及彭沟村9000人共2250户的饮水不安全问题。设计年限为15a。设计水平年为2029年。

2.2 需水量预测

项目区需水量预测主要考虑包括居民生活用水量、饲养畜禽用水量、公共建筑用水量、消防用水量、管网损失水量和未预见用水量等几部分。

本次规划设计经济使用年限为15a，人口、牲畜有一定的自然增长率，用水量也会逐年增加，为了正确地反映客观规律，人口、牲畜按15年后规划数计算。人口自然增长率5.50‰，牲畜自然增长率10‰。

2.2.1 居民生活用水量

居民生活用水量计算采用《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）中有关公式计算，再根据《村镇供水工程技术规范》，河南省南阳市为3类供水区，故取q=50L/人d（包括居民散养畜禽用水量）。

2.2.2 村镇企业和专业户饲养畜禽用水量

拟建项目工程，主要以解决农村居民和散养畜禽用水安全为主，不考虑用水量较大的村镇企业或饲养业的用水量；本批供水工程供水区内没有集体或专业户饲养畜禽，居民散养畜禽用水量已经包括在居民生活用水量中，因此不再考虑此项。

2.2.3 公共建筑用水量

公共建筑用水量按居民生活用水量的15%计列。

2.2.4 消防用水量

本批供水工程为农村居民生活用水，允许短时间间断供水，且上述用水量之和高于消防用水量，因此确定供水规模时不再单列消防用水量。

2.2.5 管网漏失水量和未预见水量

宜按上述用水量之和的10%～25%取值，本工程取10%。

2.2.6 农村用水变化系数及供水时间

2.2.6.1 时变化系数Kh

全日制供水按下表1采用。

表1 全日制供水按下表

2.2.6.2 日变化系数Kd

按照《村镇供水工程技术规范》规定，根据供水规模、用水量组成、生活水平、气候条件，结合当地相似供水工程的年供水变化情况综合分析确定，在1.30～1.60范围内取值。本工程采用全日供水，根据《村镇供水工程技术规范》本工程时变化系数Kh取2.20，日变化系数Kd取1.30。其需水量计算见表2。

表2 需水量计算表

2.3 供水规模的确定

工程供水规模（即供水站最高日的供水能力）按最高日用水量计算。淮北水厂管网延伸工程（淮北水厂二期工程）供水规模为618.07m3/d。人均综合用水量q=（Q1+Q2）/现有人口(9000人)=6.80×10-2m3/人/d。结合本工程各村现有规模的农副产品生产，需要有一定的季节性供水，人均综合用水量确定为0.07m3/人/d。考虑到一期工程，故淮北水厂水源供水量满足本次管网延伸工程供水需求。本次管网延伸供水接入口位于金果园社区南部300m的S234线路边，该处已于淮北水厂一期工程建设闸阀井一座，该处管径为250mm，并设有闸阀，供水压力为0.40MPa，流量为120m3/h，本工程配水管网设计流量为56.66m3/h，满足本工程供水接入需求。

3 输配水工程设计

3.1 输配水管总体设计

输配水管道采用树枝状布置，按照供水区域的分布情况，以及安装维修方便，管线走向尽量沿桥、公路、沟渠、机耕路等，以最短的管线提供最大供水范围。详见管网布置图。输配水管配水量按最高日最高时用水量计算，K时＝2.20，干管管径按设计流量和经济流速0.8m/s确定；最不利点的服务水头确定为12m，干管按设计流量和水头损失确定管径。分支管道供水到每一用户，每户设置1个水表，以便计量。

3.2 管网水力计算

按照《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332）的规定，输配水管的设计包括输水管道的内径、设计内水压力、管材及其规格的确定。

3.2.1 计算人均用水当量

人均用水当量可按下式计算：q=1000（W-W1）·Kh/(16P)。

式中：q—人均用水当量，L/（h·人）；W—村或镇的最高日用水量，m3/d；W1—企业、机关及学校等用水大户的用水量之和，m3/d；Kh—时变化系数，取2.20；P—村镇设计用水人口，人。

3.2.2 沿线流量计算

根据人均用水当量和各管段用水人口、用水大户的配水流量计算各管段的沿线流量。qL=q·R+Q。

式中：qL—沿线流量，m3/s；q—人均用水当量，L/（h·人）；R—各管段用水人口，人；Q—管段上用水大户的配水流量，m3/s。

3.2.3 分配节点流量

节点流量等于与该节点相连的各管段沿线流量之和的一半。qi=∑qL/2。

3.2.4 计算各管段流量

管段流量等于该管段末端节点流量与以下各节点流量之和

3.2.5 确定管段管径和水头损失

根据地形选择控制点，要求控制点的服务水头为12m。确定干管线路，进行配水干管水力计算。管道设计内径，应根据设计流量和设计流速按下式确定：

式中：d—管道内径，m；Q—管段流量，m3/s；v—经济流速，m/s一般为 0.60～1.20m/s。

根据管段流量选定管径后，各管段的水头损失可按《村镇供水工程技术规范》SL310—2004规定计算。

沿程水头损失，可按下式计算：h1=i×L

式中：h1—沿程水头损失，m；L—计算管段的长度，m；i—单位管长水头损失，m/m。

根据《村镇供水工程技术规范》SL310-2004,PE—M管的单位管长水头损失，可按下式计算：i=9.15×10-4Q1.774/d4.774

式中：Q—管段流量，m3/s；d—管道内径，m。

局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，总水头损失H=1.1h1。

3.2.6 配水支管计算

通过干管的计算，支管起点的水压标高均为已知，支管终点的水压标高为该点地面标高加该点最小服务水头，由此可求出支管的平均水力坡度，根据下式确定支管的管径。

3.2.7 管材选用

从饮水安全和环保角度考虑，本工程配水管管材干支管道均采用PE塑管，干支管道公称压力≥0.80Mpa。

4 闸阀及闸阀井设计

依据《村镇供水工程技术规范》的有关技术要求：在管道凸起点，应设自动进（排）气阀，管网末稍较低处应设泄水阀；为便于维修和管理，干管起始端应设总闸阀，每一分支管的起始端应设分支闸阀；入村口或街口应设总闸阀；各种闸阀型号应与配水管网管径型号相配套。φ125及以上管道采用蝶阀，φ125以下管道采用球阀。所有闸阀由闸阀井保护，φ160及以上管道闸阀井尺寸采用100cm（长）×120cm（宽）×160cm（高）砖混结构，顶部采用钢筋砼盖板密封；φ63～φ125管道闸阀井尺寸采用80cm（长）×80cm（宽）×120cm（高）砖混结构，顶部采用钢筋砼盖板密封；φ32～φ50管道闸阀井尺寸采用50cm（长）×50cm（宽）×70cm（高）砖混结构，顶部采用钢筋砼盖板密封。另外，闸阀井下部结构砌筑时预埋锁环，盖板两端预留锁孔。同时为便于同一用水区域总量控制，干管和支管分段或分区设水表，入村口或街口闸阀前安装水表，干管和支管水表选用旋翼插入式水表，村口和入户水表分别选用旋翼式滴水计数水表。

5 入户工程设计

配水管网中用户接管点的最小服务水头12.00m，各用户水管从支管就近接入，入户管道采用φ25的PE管，立杆采用φ25PPR管（每户按2.00m），立杆外包防冻套，并对立杆进行固定。每户设1个水表池，内装1个闸阀，1个入户水表，每户设洗刷池1座。学校入户管道采用φ50的PE管，出水管采用φ32的PE管，水龙头采用双向布置，校园内建设洗刷池，配套闸阀和水表。接水池底部和侧部，应有排水措施，较干净的水由侧部排出，便于浇花和牲畜饮水；污水可通过底部暗管排出。

6 节能与防火保护

工程管理用房和闸房内电力、照明、办公设施均采用国家节能标准，培养职工节能意识。工程管理用房和闸房内均配备干粉灭火器，对管理人员进行安全防火教育。

7 结语

桐柏县淮北水厂管网延伸工程实施后可扭转9000人长期饮水困难和饮用水质不达标水的状况，解放生产力，提高农民生活质量和健康水平，促进区域精神文明建设和社会稳定，改善生态环境和社会环境。因此，应结合国家农村饮水安全项目的规划实施，注重工程的建管并重，强化用水户参与管理，确保工程良性运行。

[1]冯建学.宜川县建立农村饮水工程运行管理长效机制的探讨[J].陕西水利，2010（4）.