凌海市右衛(wèi)鎮(zhèn)大康村自來水配水管網(wǎng)水力計算

杜榮海，胡志剛

(1.凌海市水利勘測設(shè)計處，遼寧 凌海，121200;2.葫蘆島市南票區(qū)金星鎮(zhèn)水利技術(shù)服務(wù)中心，遼寧 葫蘆島125018)

0 引言

農(nóng)村飲水安全問題在世界各國都被擺在首位。解決農(nóng)村飲水問題，是經(jīng)濟社會發(fā)展的客觀要求，是政府認真落實“三個代表”重要思想的重大體現(xiàn)，是全面貫徹落實黨的十六大和十六屆三中全會精神，堅持以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展觀，適應(yīng)全面建設(shè)和諧小康社會的總體要求［1］。因此農(nóng)村自來水工程設(shè)計是我們基層水利工作者年年常有的工作。在這樣的工程設(shè)計中，進行配水管網(wǎng)水力計算的目地，就是要通過用水戶的配水量來確定輸水管路的直徑。然而這項工作做起來即繁瑣又容易出錯，工作量很大。在近幾年的工作實踐中，經(jīng)過反復的比較驗證，對簡化管網(wǎng)的水力計算，筆者對此有以下體會。

1 管網(wǎng)水力計算常用方法

最初在進行管網(wǎng)水力計算時，我們通常采用如下繁雜的方法:

1.1 節(jié)點布設(shè)和間距計算

在完成基礎(chǔ)工作后，首先根據(jù)管網(wǎng)的交點及管線沿程流量的大小布設(shè)節(jié)點，并量算出節(jié)點間的距離。接著進行沿程流量、節(jié)點流量和管段流量的計算。最后確定輸水管路的直徑、水頭損失及節(jié)點的標高和自由水壓［2］。工作中，要繪制計算簡圖，布設(shè)節(jié)點量取節(jié)點間距離計算簡圖見圖1所示。現(xiàn)以2008年右衛(wèi)鎮(zhèn)大康村自來水工程設(shè)計為例。取一條支線管路，在進行一系列內(nèi)外業(yè)工作的基礎(chǔ)上，已知用水戶有53戶(計用水龍頭53個)，其單位水龍頭用水量q=0.0293 L/S。

圖1 布設(shè)節(jié)點量取節(jié)點間距離計算簡圖

1.2 沿程流量計算

它等于沿程配水戶數(shù)乘以用戶最高用水量(單位水龍頭用水量)。沿程流量結(jié)果見表1。

表1 沿程流量表

1.3 節(jié)點流量計算

它等于所有相交于該點的管段沿程流量總和的50%。節(jié)點流量計算結(jié)果見表2。

表2 節(jié)點流量計算表

1.4 管段流量計算

管段流量等于本管段下游端節(jié)點流量加上轉(zhuǎn)輸流量，轉(zhuǎn)輸流量就是沿該管段轉(zhuǎn)輸下游管段的流量，可由末端向上游推算。管段流量計算結(jié)果見表3。

表3 管段流量計算表

1.5 輸水管徑計算

根據(jù)上面的管段流量可求出輸水管路需要配用的管徑，通常采用《噴灌工程學》中的一個經(jīng)驗公式為:

式中:D為計算管道內(nèi)徑，m;Q為流量，m3/s;V為流速，采用經(jīng)濟流速0.75 m/s。輸水管徑計算結(jié)果見表4。

表4 輸水管徑計算表

由初算的管徑，在綜合各種因素的基礎(chǔ)上，選擇設(shè)計管徑。然后計算水頭損失，再推出不利節(jié)點的水壓標高和自由水壓，這樣管網(wǎng)的水力計算就基本結(jié)束了。

2 管網(wǎng)水利計算的簡便方法

上面的例子僅僅是一條小支線，但從中我們不難看出這樣計算非常麻煩，要用計算簡圖和多個列表，如果是較大的工程進行起來工作量就更大了，且容易出錯，需要反復校核才能平衡。其實我們進行管網(wǎng)水力計算的目的就在于解決輸水管路所需要的管徑問題。所以，我們不防試一試下面的做法。仍然采用前面的例子。

已知用水龍頭53個，其單位水龍頭用水量q=0.0293 L/S。這樣可由單位水龍頭用水量和實際使用水龍頭數(shù)由末端(進戶)管路推向上級管路。

在水利學中我們常用的流量公式是斷面積與流速的乘積(Q=A×V)，應(yīng)用這個公式分析我們例子中的已知條件，有單位水龍頭用水量;有管路上的用水戶數(shù)(n)，那么不同管路上的輸水量就是Qn=q×n(L/S)［3］。我們的例子采用的經(jīng)濟流速為0.75m/s，接下來就是過水斷面積，也就是我們要解決的問題，將已知條件整理一下代入流量公式為:

整理得:

式中:n為龍頭數(shù);D為輸水管徑(計算管徑);V為經(jīng)濟流速，本例中采用0.75 m/s。

將單位統(tǒng)一后進行整理:(在此例中)

上述公式解決了我們提出的問題，計算起來就方便多了，只要把管路上的水龍頭數(shù)量代入公式里，就很容易計算了。該例計算結(jié)果見表5。

表5 輸水管徑計算表

3 結(jié)論

綜上，從計算結(jié)果上看二者之間相差無幾，從公式的應(yīng)用上看，二者也是統(tǒng)一的，只不過是在例子中將采用的流速代入加以整理了。但是主要的應(yīng)從計算程序上看，將公式中的Q直接代入q、n，也就是說不同管路上的n不同，其Q也就不同，計算出的管徑也就不同。

由此看出這樣處理后，可不必做那么多的節(jié)點流量和管段流量，這樣要簡練的多，少做了不少無用功?？梢哉f是事半功倍，所以，在實際工作中，應(yīng)該具體問題具體分析，在取得結(jié)果一致的情況下，應(yīng)刪繁就簡。

當然，實踐是檢驗真理的標準。只有在實際工作中，不斷地摸索和探討，不斷地學習和總結(jié)，才能積累更多的知識財富，才能不斷地提高。

［1］全國愛國衛(wèi)生運動委員會辦公室.中國農(nóng)村給水規(guī)劃設(shè)計手冊［S］.北京:化學工業(yè)出版社，1998.

［2］水利部農(nóng)村水利司.農(nóng)村供水處理技術(shù)與水廠設(shè)計［M］.北京:水利水電出版社，2010.

［3］俞良協(xié)，鄭雁榕.武漢市供水管網(wǎng)水力計算模型的建立［J］.管道技術(shù)與設(shè)備，2002(01):38－40.