农村供水管网设计探讨

李福强

(东港市白云闸工程管理处，辽宁 东港 118300)

1 概况

随着我国社会经济的快速发展，综合国力的不断增强，农村居民的生活水平不断提高，对生活条件和环境的要求也不断提高。为改善农村居民生活饮用水条件，实施农村饮水安全工程建设是经济社会发展和物质文明进步的必然产物，是农村居民的迫切希望，是社会进步的重要标志之一。

东港市十字街镇坎子下村位于东港市中东部，全村共7个村民组，542户居民1636人，人口居住分散，又相对集中。生活饮用水水源主要是大口井和部分压水井，由于水源井水量有限，且水质不好，每逢雨季井水浑浊，干旱和冬季甚至没有水吃，给当地群众生活带来极大不便。

2 工程建设内容

坎子下村饮水安全工程由泵站和供水管网组成。其中泵站工程设置：深井管井1眼、提水泵房1座、深井潜水电泵1台、消毒设备1台、输变电设备及线路等。供水管网工程设置：供水管线9275m、进户装置、闸阀井、排气阀等。

3 供水方式

坎子下村饮水安全工程采用定时供水方式，以地下水为水源，选择深井管井为水源井，建设供水管理泵房，利用二氧化氯发生器对供水进行消毒，再利用深井潜水电泵提水加压，并通过供水管网将水直接供到用户家中。工艺流程见图1。

图1 坎子下村饮水安全工程供水工艺流程图

4 供水管网设计

4.1 给水管材选择

给水管道可使用不同的管材，金属管有钢管、铸铁管、镀锌管，非金属管有钢筋混凝土管，塑料管等。综合比较各种管材的特点、经济、适用及合理性，结合多年来PE塑料管材在农村饮水安全工程应用中表现出来的施工及维修方便且费用低、耐老化、耐腐蚀、质量可靠、工程造价低、输水能力大等特点。在该村饮水安全工程中，选用PE塑料管作为输供水管材。

4.2 管网布置原则

(1)管网应合理分布于整个用水区，线路应尽量最短，并符合村镇有关建设规划。

(2)满足各用户对水量、水压的需求。

(3)管网的布置应尽可能便于施工和检修，管线宜沿现有道路或规划道路布置。

(4)管道布置应避免穿越毒物、生物性污染或腐蚀性地段。

(5)在管道的凸起点设置自动(排)进气阀。

(6)在地形高差较大时，应根据供水水压要求在适宜的位置设置加压泵站或减压设施。

(7)饮用水管网不准与非生活饮用水管网及其他有自备生活饮用水源的供水系统连接。

(8)在供水管网的适宜管段上，按照供水管理及维修的需要设置检修阀。

(9)各种室外阀表都应安装在井内，并有防冻和防淹措施。

(10)供水主支管走向应和用水量最大的输送方向保持一致。

4.3 管网布置形式

因采用通过水泵直接加压到用户的直供方式，因此供水管网只有配水管网。配水管网一般分为树枝状和环状两种形式，树枝状管网把管网布置成树枝分叉状，设计简单，管道投资少，但是供水可靠性差。环状管网把所有的管道连接成环状，保证水流四通八达，可以提高供水的安全可靠性，但是由于管道较长，接头等管件较多，故造价很高。根据农村的实际情况，对供水的连续性要求不高，采用的是定时供水，因此综合比较，确定在该项工程中，配水管网采用树枝状布置形式，以达到满足供水需要、造价低、方便施工及运行管理。

4.4 设计参数确定

根据SL687- 2014《村镇供水工程技术规范》规定，结合当地生活习惯和发展水平，以及其它已经运行多年工程的实际情况，确定孙屯村饮水安全工程人均最高生活用水定额为60L/(人·d)；定时供水时变化系数为3.5；主管路经济流速0.5m/s；漏失水量和未预见水量及牲畜、其他用水量取最高日用水量20%计算；人口自然增长率为10‰；局部水头损失取沿程水头损失的15%；最不利点的自由水头为10m；管沟挖深1.4m；进户管每户平均15m。用水量见表1。

表1 十字街镇坎子下村各村民组用水量统计表

4.5 给水管网水力计算

4.5.1 管径

(1)

式中，D—管径直径，m;Q—管段流量，m3/s；V—经济流速,m/s。

水力坡度i

(2)

式中，D—管径内径，m；Q—管段流量，m3/s。

干管管径根据一定长度管道内需要转输的流量和经济流速，利用公式h=i×L(L为管段长度)得出管道的水头损失，可以算出整个管网的水头损失，当总水头损失、管网要求的最低水压(最不利点所需的自由水头10m)和输水几何高差之和小于或者等于现有压力时，即可最后确定管径。

4.5.2 水力计算

(1)在平面图上根据管网布置要求，对相互交叉的管线交点进行编号，并量出两节点间的长度。

(2)采用人口流量法计算出各管段的流量。

(3)根据流经各管段的流量及经济流速选定管径。

(4)计算每一管段的水头损失。

(5)按照各管段水头损失和沿程水头损失以及相应管段上高程最高的用户与水源井出口高差(所有的高程点要在地形图上查找后实地测量校核)，综合比较各条管路的相应值找出最不利管段，最不利管段上的最高点就是最不利点。

(6)根据最不利管段上各节点的自由水头及其它管段的流量和保证用户用水的最低水头确定支管路的管径。

十字街镇坎子下村饮水安全工程设计的最不利管段是1-2-3-4-5-6-7，最不利点是节点7。坎子下村供水管网水力计算成果见表2，供水管网压力分布如图2所示。

5 结论

东港市十字街镇坎子下村饮水安全工程通过水利计算，计算出各管段的最小管径，满足所有居民供水压力需要并降低了工程造价。

目前工程运行状况良好，解决了坎子下村居民的饮水困难问题，水质、水量、方便程度及保证率均达到饮水安全要求标准。本工程的实施对完善新农村基础设施配套建设，密切党群关系有极大地推进作用，经济效益和社会效益也非常明显。

表2 坎子下村供水管网水力计算成果表

图2 坎子下村饮水安全工程供水管网压力简图

农村供水工程是一个复杂的工程，影响因素众多，仅从管网设计一个方面去探讨，具有一定的局限性，但可以为类似地区的农村饮水工程管网设计提供借鉴和参考，并根据各地实际情况进一步优化管网设计。