農(nóng)村供水管網(wǎng)延伸設(shè)計(jì)與Excel計(jì)算的應(yīng)用

姜嘯

（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶 401147）

農(nóng)村供水管網(wǎng)延伸設(shè)計(jì)與Excel計(jì)算的應(yīng)用

姜嘯

（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶 401147）

在農(nóng)村飲水管網(wǎng)延伸工程中，采取因地制宜的設(shè)計(jì)方案，可以充分發(fā)揮現(xiàn)有供水工程潛力。在滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求的前提下，兼顧方案的經(jīng)濟(jì)合理，使工程充分發(fā)揮效益，是工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)研究的問題。該文主要介紹供水管網(wǎng)延伸方案設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)、基本內(nèi)容和計(jì)算方法，以供類似工程借鑒。

農(nóng)村飲水安全；供水工程；管網(wǎng)延伸

近年來(lái)，全國(guó)各地都在加大農(nóng)村飲水安全工程的投入，在這種背景下，工程的設(shè)計(jì)更應(yīng)當(dāng)以資源的合理利用為出發(fā)點(diǎn)，考慮如何與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、水資源和農(nóng)村發(fā)展的需要相結(jié)合，充分發(fā)揮已有的供水工程潛力。在同時(shí)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求的前提下，力求工程方案合理和投資經(jīng)濟(jì)，方便運(yùn)行管理，這是工程著手設(shè)計(jì)前首先要明確的原則。

以農(nóng)村安全飲水工程的供水管網(wǎng)延伸方案為例，按照“先集中、后分散”的布置原則，盡量在有條件集中供水的地方，新建適度規(guī)模的集中供水工程，確?？梢怨┧綉?。比如鄉(xiāng)村居民區(qū)和學(xué)校距離縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的自來(lái)水廠較近時(shí)，可依托已建的自來(lái)水廠，通過擴(kuò)建、改建，輻射延伸供水管線的方式，發(fā)展自來(lái)水的供應(yīng)，可較快速而優(yōu)質(zhì)地實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化。這類“由點(diǎn)及面”的供水工程不但集約了資源，而且施工周期相對(duì)較短。

1 工程設(shè)計(jì)依據(jù)

管網(wǎng)延伸工程屬于農(nóng)村供水?dāng)U建工程，應(yīng)達(dá)到國(guó)家及當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，從供水的水質(zhì)、水量、取水形式及水源保證率4個(gè)方面來(lái)說(shuō)，主要有：①供水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求；②供水量須按照現(xiàn)行的SL301—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》確定，以適應(yīng)不同地區(qū)、不同用水條件的情況，并以居民的生活用水為主要解決對(duì)象，統(tǒng)籌考慮飼養(yǎng)畜禽和第二、第三產(chǎn)業(yè)等用水的需要；③用水方便程度依照《農(nóng)村飲水安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》對(duì)人力取水時(shí)間方面的要求，在有條件集中供水的地方，興建可以供水到戶工程，暫時(shí)無(wú)法做到全面供水到戶時(shí)，分步逐期地進(jìn)行實(shí)施；④水源保證率一般要求達(dá)到95%，嚴(yán)重缺水地區(qū)至少達(dá)90%。

2 工程規(guī)模和供水量

采用管網(wǎng)延伸入戶工程方案前須調(diào)查確定擬建工程設(shè)計(jì)年限、用水區(qū)內(nèi)解決人數(shù)、供水水源及配水管網(wǎng)長(zhǎng)度。其中，設(shè)計(jì)年限和供水人口應(yīng)與當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，確保設(shè)計(jì)水平年內(nèi)供水能力與當(dāng)?shù)匕l(fā)展水平相適應(yīng)；注重水源可靠性論證，盡可能選取擁有良好水質(zhì)、充沛水量、便于供水衛(wèi)生防護(hù)的工程水源點(diǎn)，尤其應(yīng)當(dāng)選用水處理難度低的優(yōu)質(zhì)淡水；管網(wǎng)布置需要充分利用地形條件和落差，使安裝、維修及管理方便，減少二次搬運(yùn)產(chǎn)生的額外費(fèi)用，盡量做到線路短，開挖量小，少拆遷、少占農(nóng)田，施工、運(yùn)行和維護(hù)方便并滿足管道埋地要求的原則。還應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)已有工程部分的供水水平的影響，綜合論證新建管網(wǎng)部分的可行性，保證工程擴(kuò)建后，整個(gè)供水管網(wǎng)的供水能力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

最高日供水量為居民生活用水量、公共建筑用水量、禽畜飼養(yǎng)用水量、企業(yè)用水量、消防用水量、澆灑道路和綠地用水量、管網(wǎng)漏失水量與未預(yù)見用水量、水廠自用水量的總和。

本工程的取水量不大，未超過水廠的富余供水能力，主水源為附近水廠提供的成品水，水質(zhì)、水量均較易滿足要求。當(dāng)延伸管網(wǎng)不是直接從供水水源點(diǎn)延伸，而是從已建管網(wǎng)的主干管中選點(diǎn)發(fā)散延伸時(shí)，還應(yīng)復(fù)核該條主干管的設(shè)計(jì)流量是否能滿足增大的輸水量。如果不能滿足要求，則應(yīng)考慮將主干管一并更換為較大管徑的管道，或者重新選擇接入管網(wǎng)的位置，以求各個(gè)節(jié)點(diǎn)的水力計(jì)算指標(biāo)能夠經(jīng)濟(jì)合理。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 凈水設(shè)施

規(guī)?；泄┧こ炭蓞⒖枷嚓P(guān)供水工程標(biāo)準(zhǔn)圖集設(shè)計(jì)，按照標(biāo)準(zhǔn)的凈化、消毒工藝配置水處理設(shè)施并確保有效運(yùn)行。如果擬用水廠管網(wǎng)成品水，可不必另外增設(shè)凈水設(shè)施。

3.2 管網(wǎng)材料比選

工程要采用性能可靠、符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生安全要求的材料及設(shè)備，并以產(chǎn)品耐腐蝕、耐老化、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保為優(yōu)先采用原則。給水管與其他功用的管材相比，各項(xiàng)性能指標(biāo)都更為嚴(yán)格，特別是用于生活飲用水方面的管材需要具有無(wú)毒、無(wú)輻射、不含有害物質(zhì)、良好的耐腐性能及使用壽命較長(zhǎng)等要求。隨著工藝的不斷革新，管道材料種類也在不斷豐富，主要類型有塑料管和金屬管。

聚乙烯（PE）管作為塑料管的典型代表已在供水工程中有較為普遍的應(yīng)用。材料安全衛(wèi)生、耐腐蝕、耐低溫，具有獨(dú)特的柔韌性、優(yōu)良的耐刮痕和較長(zhǎng)的使用壽命。聚乙烯管施工技術(shù)成熟、安裝方便，采用可靠的熱熔連接，使管道一體化且無(wú)滲漏點(diǎn)。管材價(jià)格低廉，重量輕，在低水壓直供飲水管道工程中，性價(jià)比較高。由于管材暴露在室外時(shí)易老化降解，因此，僅適用于埋設(shè)。

不銹鋼管是給水中比較常用的金屬管。管材堅(jiān)硬耐用，糙率較小，地埋和明設(shè)均可。其缺點(diǎn)是管材安裝需要管件較多，造價(jià)相對(duì)昂貴，后期維護(hù)工作多。鋼管由于其金屬管材的特性，需要做防銹蝕處理。

農(nóng)村飲供水受用水區(qū)地形、季節(jié)變化影響較大，多為埋設(shè)管道，且農(nóng)村地區(qū)多存在供水點(diǎn)分散的現(xiàn)象，運(yùn)行維護(hù)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單化。綜合考慮，管道敷設(shè)以聚乙烯（PE）管為主，在使用受限時(shí)，結(jié)合采用其他管材。

3.3 配水管網(wǎng)水力設(shè)計(jì)EXCEL表格化

由于農(nóng)村管網(wǎng)的供水點(diǎn)分散，供水管網(wǎng)大多形如樹枝狀網(wǎng)絡(luò)。因此，管段配水量按流入任一端點(diǎn)的流量與流出這一端點(diǎn)流量之差來(lái)計(jì)算，管網(wǎng)最不利節(jié)點(diǎn)往往是距離水源最遠(yuǎn)的干管末端或相對(duì)較遠(yuǎn)的最高節(jié)點(diǎn)，再自下而上，依次確定各節(jié)點(diǎn)水壓線標(biāo)高。針對(duì)這種管網(wǎng)單向無(wú)回路的特性，可以利用EXCEL表格進(jìn)行計(jì)算。通過聯(lián)立流量與管道水頭損失公式，再將工程中的每個(gè)管網(wǎng)水力計(jì)算單元相互按上、下游管道順序使之相互關(guān)聯(lián)，從而編輯成為簡(jiǎn)單的計(jì)算表格。

Excel計(jì)算表格編制思路：首先水力計(jì)算流量是按最高日、最高時(shí)流量進(jìn)行計(jì)算的，即水力計(jì)算流量=本段管道最大日平均輸水量×?xí)r變化系數(shù)，由此可得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的需水量。在確定各管段設(shè)計(jì)出流水量后，擬定管道內(nèi)徑，由流量公式反推管道流速，接著依照采用管材得到總水頭損失。最后結(jié)合各個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)地面標(biāo)高確定最不利點(diǎn)水壓線標(biāo)高，從最不利點(diǎn)開始，按照管線建立邏輯關(guān)系，計(jì)算管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高。

還可以對(duì)表格進(jìn)行擴(kuò)充，將供水規(guī)模階段的供水量計(jì)算工作也錄入表格，把以各個(gè)節(jié)點(diǎn)人口為單元計(jì)算的供水量與相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的管道水力計(jì)算相互串聯(lián)。另外可根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)理論和EXCEL表格操作的熟悉程度，直接調(diào)用函數(shù)或者錄制宏等方法對(duì)EXCEL表格計(jì)算的多個(gè)方面進(jìn)行深入開發(fā)和優(yōu)化。如管道流速的控制與管徑的比選，檢查配水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)自由水頭是否滿足單層建筑最小服務(wù)水頭5～10m，2層建筑物為10～12m，每增加1層，須加3.5～5.0m等要求。如此，可實(shí)現(xiàn)管道水力計(jì)算過程的半自動(dòng)化，從而提高設(shè)計(jì)工作效率，并且方便計(jì)算成果的整理和校核。

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村飲水安全工程中采用重力式管網(wǎng)延伸輸水的項(xiàng)目比較常見，適用范圍較廣。管網(wǎng)延伸供水不僅可以有效地保證供水質(zhì)量、改善方便程度及增大供水保障率，而且利用現(xiàn)有水源，單位造價(jià)較低，有利于專業(yè)化管理和后期運(yùn)行維護(hù)。在設(shè)計(jì)此類工程中，不僅要熟悉現(xiàn)行規(guī)范和已有圖集，還應(yīng)當(dāng)利用計(jì)算機(jī)提高設(shè)計(jì)效率和成果質(zhì)量。

［1］GB5749—2006，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］SL 301—2004，村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］中華人民共和國(guó)水利部，中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［R］.2004.

［4］全國(guó)愛國(guó)衛(wèi)生運(yùn)動(dòng)委員會(huì)辦公室.中國(guó)農(nóng)村給水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)［K］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

Discussion on Design of Rural Water Supply Network Extension and the Application of Excel Calculation

JIANG Xiao
（Chongqing Surveying&Design Institute of Water Resources，Electric Power&Architecture,Chongqing 401147，China）

In the engineering of rural drinking water pipe network extension,using appropriate design scheme can make full use of existing water supply potential of water conservancy project.On the premise of meeting the requirements of current standards and users’,at the sametime,giving attention to economic and reasonable of scheme,making the project benefits into full play is a question for engineering designer to discuss.This paper mainly introduces project the design basis,basic content of the design and calculation methods of the water supply pipe network extends,thereby providing reference for similar projects.

rural drinking water safety；water supply engineering；pipe network extension

TU991

B

1672-9900（2014）03-0042-03

2014-03-05

姜嘯（1985-），男（漢族），湖北宜昌人，助理工程師，主要從事水工設(shè)計(jì)工作，（Tel）13628295572。