農(nóng)村安全飲水工程配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

杜秀蘭,趙 巖

(1.密山市水利設(shè)計(jì)處,黑龍江 密山 158300;2.雙城市水務(wù)局,黑龍江 雙城 150100)

農(nóng)村安全飲水工程配水管網(wǎng),是指水經(jīng)過(guò)直接供水水泵或水處理設(shè)備等設(shè)施后,由管道、管件和附屬管道裝置相連接而成,向用戶配水、輸水的管道網(wǎng)絡(luò)。配水管網(wǎng)按其布置形式可分為樹枝狀、環(huán)狀和混合狀管網(wǎng)。

農(nóng)村安全飲水工程配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括管道的布置、各級(jí)管道的管材、管網(wǎng)水力計(jì)算和管徑的確定、輸配水管網(wǎng)各控制點(diǎn)的壓力計(jì)算等。要依據(jù)相關(guān)規(guī)范并結(jié)合本地區(qū)地理、氣候特點(diǎn)及運(yùn)行規(guī)程等實(shí)際情況,從技術(shù)科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)合理性及安全可靠性出發(fā)綜合考慮,進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面介紹具體設(shè)計(jì)過(guò)程和應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。

1 配水管網(wǎng)選線和布置原則

1)管網(wǎng)應(yīng)合理分布于整個(gè)用水區(qū),線路盡量短,并符合村鎮(zhèn)有關(guān)建設(shè)規(guī)劃。

2)規(guī)模較小的村鎮(zhèn),可布置成樹枝狀管網(wǎng);規(guī)模較大的村鎮(zhèn),有條件時(shí),宜布置成環(huán)狀或環(huán)、樹結(jié)合的管網(wǎng)。在山區(qū)丘陵地區(qū)主管道應(yīng)盡量沿山脊布置,以盡量減少管道起伏。地形復(fù)雜或確需爬坡時(shí),管道最大縱坡不宜超過(guò) 1∶1.5,而且應(yīng)小于土壤的內(nèi)摩擦角,在其平面拐彎處和縱斷面起伏處設(shè)置鎮(zhèn)墩。管道的轉(zhuǎn)彎角度應(yīng)大于或等于90°。

3)管道宜沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路路邊布置。

4)管道一般應(yīng)埋設(shè)在未經(jīng)擾動(dòng)的原狀土層上;在巖基上埋設(shè)管道時(shí),應(yīng)鋪設(shè)砂墊層;在承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的軟地基上埋設(shè)管道時(shí),應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

5)在管道凸起點(diǎn),應(yīng)設(shè)自動(dòng)進(jìn)(排)氣閥。農(nóng)村配水管網(wǎng)選用單口排氣閥,排氣閥的直徑與管道直徑比為 1∶2～1∶5。在管道的最低處設(shè)置泄水閥,泄水閥的直徑與管道的直徑之比一般為 1∶3。排氣閥、泄水閥可以單獨(dú)放在閥門井內(nèi),也可以和其它管件共用一個(gè)閥門井。

6)地形高差較大時(shí),應(yīng)根據(jù)供水水壓要求和分壓供水的需要在適宜的位置設(shè)加壓泵或減壓設(shè)施。

7)應(yīng)根據(jù)村鎮(zhèn)具體情況,按規(guī)范GBJ16和GBJ39的有關(guān)要求設(shè)消火栓;消火栓應(yīng)設(shè)在取水方便的醒目處。

8)集中供水點(diǎn),應(yīng)設(shè)在取水方便處,寒冷地區(qū)應(yīng)有防凍措施。

9)測(cè)壓表,應(yīng)設(shè)在水壓最不利用戶接管點(diǎn)處。

2 管材選擇

農(nóng)村安全飲水工程的關(guān)鍵是水質(zhì)。長(zhǎng)期以來(lái),由于工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)所用的化肥、農(nóng)藥、生活污水及地面污染物大量排入江河和滲入地下,致使江河、湖庫(kù)的水質(zhì)及局部地下水污染嚴(yán)重,人們深受其害。因此,管材必須要求化學(xué)穩(wěn)定性好,不受環(huán)境因素和管道內(nèi)輸送介質(zhì)成分的影響,耐腐蝕性能好;水力性能好,管道內(nèi)壁光滑,阻力系數(shù)小,不易積垢。綜合考慮,配水管道管材選擇應(yīng)滿足衛(wèi)生、受力、耐久等基本要求,盡可能選用節(jié)能、耐腐蝕、價(jià)廉和施工簡(jiǎn)便的 P E管材。常用的口徑為 D N 20—D N630共 14種規(guī)格。

3 管網(wǎng)水力計(jì)算

1)配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量,要滿足最高日最高時(shí)用戶的需求,即最高日最高時(shí)用水量。

式中:Q設(shè)為設(shè)計(jì)供水能力,按最高日用水量計(jì)算;Kh為時(shí)變化等數(shù),全日制供水可參照下表取值;定時(shí)供水,Kh=3.0～4.0。

2)人均綜合用水當(dāng)量

式中:q0為人均綜合用水當(dāng)量,m3/h?人;Q配為配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量,m3/h;∑Q焦為企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等用水大戶最高時(shí)用水量之和,m3/h;P為設(shè)計(jì)用水人口。

3)節(jié)點(diǎn)出流量

繪制管網(wǎng)水力計(jì)算圖時(shí),在折點(diǎn)、用水點(diǎn)或集中出流點(diǎn),畫小圓圈并編號(hào)即為節(jié)點(diǎn)。配水管網(wǎng)中,所有節(jié)點(diǎn)出流量之和,應(yīng)等于最高日最高時(shí)用水量。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的出流量,包括綜合用水出流量和集中出流量,綜合用水出流量,以人均綜合用水當(dāng)量乘以由該節(jié)點(diǎn)供水的設(shè)計(jì)人口數(shù)計(jì)算;集中出流量為用水大戶的最高時(shí)用水量。

4)管段設(shè)計(jì)流量

樹枝狀管網(wǎng)的管段設(shè)計(jì)流量,等于該管段下游各管段所有出流量之和;環(huán)狀管網(wǎng)的管段設(shè)計(jì)流量,在滿足各節(jié)點(diǎn)出流量的前提下,通過(guò)管網(wǎng)平差計(jì)算確定。

5)管道內(nèi)徑的計(jì)算

式中:D為管道計(jì)算內(nèi)徑,m;Q為管段設(shè)計(jì)流量,m3/s;Ue為經(jīng)濟(jì)流速,m/s。

經(jīng)濟(jì)流速可根據(jù)選用管材單價(jià),當(dāng)?shù)胤蠊軉蝺r(jià)及動(dòng)力價(jià)格(電費(fèi))計(jì)算確定。管徑大時(shí),經(jīng)濟(jì)流速大;管徑小時(shí),經(jīng)濟(jì)流速小。

6)管道水頭損失計(jì)算

管道水頭損失計(jì)算,應(yīng)包括沿程水頭損失和局部水頭損失;配水管網(wǎng)的局部水頭損失,可按其沿程水頭損失的 5%～10%計(jì)算。環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí),水頭損失閉合差絕對(duì)值,小環(huán)應(yīng) ＜0.5 m,大環(huán)應(yīng) ＜1.0 m。

7)管網(wǎng)水力計(jì)算圖的標(biāo)注

圖 1 管網(wǎng)水力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)圖

根據(jù)地形圖或?qū)嶋H測(cè)量結(jié)果,確定各節(jié)點(diǎn)地面高程,標(biāo)注在示意圖上。

8)確定最不利點(diǎn)的自由水頭

一般將距水廠最遠(yuǎn)或人口最多的節(jié)點(diǎn)定為最不利點(diǎn),最不利點(diǎn)的自由水頭,單層建筑為5～10 m,二層建筑物為 10～12 m,二層以上每增加一層增加 3.5～4.0m。視設(shè)計(jì)范圍內(nèi)用戶實(shí)際情況或規(guī)劃要求而定。自由水頭為10m標(biāo)在示意圖上。

9)確定各節(jié)點(diǎn)的水壓線標(biāo)高

首先確定最不利點(diǎn)的水壓線標(biāo)高,即自由水頭加地面高程,然后下游節(jié)點(diǎn)向上游節(jié)點(diǎn)推算,以下游節(jié)點(diǎn)水壓線標(biāo)高,加上管段的總水頭損失,即為上游節(jié)點(diǎn)水壓線標(biāo)高,依此類推。可據(jù)此選泵或確定高位水池、水塔的最低水位。

10)檢驗(yàn)校核

①流入節(jié)點(diǎn)的流量,應(yīng)等于從該節(jié)點(diǎn)流出的流量;②上游節(jié)點(diǎn)水壓線標(biāo)高,減去該管段水頭損失,等于下游節(jié)點(diǎn)水壓線標(biāo)高;③每個(gè)節(jié)點(diǎn)的水壓線標(biāo)高,減去該節(jié)點(diǎn)地面標(biāo)高,等于該處自由水頭。

3 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)村安全飲水工程自 2005年計(jì)劃實(shí)施以來(lái),配水管網(wǎng)在整個(gè)農(nóng)村飲水安全工程中起主要作用,在運(yùn)行中消耗大量的能量。因此,配水管網(wǎng)工程的管網(wǎng)布置和各級(jí)管道的管材選擇及管徑的合理設(shè)計(jì),是影響管網(wǎng)運(yùn)行和投資的主要因素。

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