試析農(nóng)村供水管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算

黃升祥

摘要：一般來說，在對供水管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)流量計(jì)算時(shí)，主要有比流量法和人均當(dāng)量法兩種方法。這兩種方法在人口密集的城市地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，然而對于廣大的農(nóng)村地區(qū)而言，還應(yīng)該根據(jù)具體的實(shí)際情況來確定具體的計(jì)算方法。本文針對農(nóng)村地區(qū)的供水工程建設(shè)，提出了幾種不同的管段設(shè)計(jì)流量的計(jì)算方法，希望能起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；供水管網(wǎng)；設(shè)計(jì)流量；計(jì)算

水資源是人類賴以生存的生命之源，因此供水工程的建設(shè)就顯得尤為重要。而對于供水工程而言，管網(wǎng)管徑的確定是重中之重，所以我們應(yīng)該對供水管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，這樣才能保證整個(gè)供水工程的順利實(shí)施。農(nóng)村地區(qū)居民相對比較分散，供水工程規(guī)模比較小，因此在對農(nóng)村地區(qū)供水管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算時(shí)，除了采用傳統(tǒng)的比流量法和人均當(dāng)量法兩種方法外，還應(yīng)該根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況，探索出新的流量計(jì)算方法。這樣才能充分保證農(nóng)村供水工程建設(shè)的順利進(jìn)行，同時(shí)在建設(shè)中節(jié)約成本，減少浪費(fèi)。

一、比流量法

比流量法是在對供水管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算時(shí)，比較常用的計(jì)算方法。一般來說，比流量法又分長度比流量法和面積比流量法兩種計(jì)算方法。如果我們假設(shè)供水管道沿線的人口和人均用水量都是相同的，用水量全部均勻分布在主干管道上，那么在這種條件下計(jì)算出來的單位長度的管段流量就叫做長度比流量，這種計(jì)算方法就是長度比流量法。長度比流量法的計(jì)算公式為：

（1）

其中qs是比流量，單位L/（s.m）；Q指的是管網(wǎng)在最高日最高時(shí)的總用水量，單位L/s；Σq是大用戶集中用水總和，單位L/s；∑ι是主干管道的總長度。不包括穿越公園、廣場等建筑地區(qū)長度，單位m。

在管段雙邊供水的情況下，管段的計(jì)算長度和管段的實(shí)際長度相同；管段單邊供水情況下，管段的計(jì)算長度應(yīng)算作實(shí)際長度的1/2；管段沒有供水的情況下，計(jì)算長度為零。我們在求出長度比流量后，就可以求出各管段的沿線流量。各管段沿線流量的計(jì)算公式為：

（2）

其中，ql是各管段的沿線流量，單位L/s；ι是該管段的長度，單位m。

我們在求得各管段的沿線流量之后，就可以根據(jù)沿線流量求出各節(jié)點(diǎn)的流量，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程求出各管段設(shè)計(jì)流量。

如果我們假設(shè)供水區(qū)內(nèi)的人口和人均用水量沒有差別，用水量在整個(gè)供水區(qū)內(nèi)是均勻分布的，那么在這種條件下計(jì)算出來的單位面積的管段流量就叫做面積比流量。面積比流量的計(jì)算公式為：

（3）

其中qs是比流量，單位L/（s.m）；Q指的是管網(wǎng)在最高日最高時(shí)的總用水量，單位L/s；Σq是大用戶集中用水總和，單位L/s；ΣS是供水區(qū)的總面積，單位㎡。

在管段雙邊供水的情況下，供水區(qū)的計(jì)算面積和供水區(qū)的實(shí)際面積相同；管段單邊供水情況下，供水區(qū)的計(jì)算面積應(yīng)算作實(shí)際面積的1/2；管段沒有供水的情況下，計(jì)算面積為零。我們在求出面積比流量后，就可以求出各管段的沿線流量。各管段沿線流量的計(jì)算公式為：

（4）

其中，qι是各管段的沿線流量，單位L/s；S是該管段的供水面積，單位㎡。

我們在求得各管段的沿線流量之后，就可以根據(jù)沿線流量求出各節(jié)點(diǎn)的流量，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程求出各管段設(shè)計(jì)流量。

無論是長度比流量法還是面積比流量法，都存在一個(gè)明顯的缺陷，那就是都忽略了人口數(shù)量的差別和人均用水量的差別。如果是在人口密度比較大的城市地區(qū)，我們可以近似認(rèn)為這些忽略的因素不會(huì)對設(shè)計(jì)流量計(jì)算產(chǎn)生太大的影響。但是在農(nóng)村地區(qū)，尤其是比較偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，人口分布嚴(yán)重不均，人均用水量也各不相同，這兩種方法就不再適用了。如果是在人口密度比較大，經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的郊區(qū)、經(jīng)過舊村改造的新農(nóng)村等地區(qū)，比流量法仍然是可行的。

二、人均當(dāng)量法

人均當(dāng)量法同樣是比較常用的設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法，而且被廣泛推薦使用[2]。如果我們假設(shè)各供水管道沿線的出流量按照人口是均勻分配的，那么在這種條件下計(jì)算出人均用水當(dāng)量的方法就叫做人均當(dāng)量法。人均當(dāng)量法的計(jì)算公式為：

（5）

其中，qs是人均用水當(dāng)量，單位L/（s.人）；Q指的是管網(wǎng)在最高日最高時(shí)的總用水量，單位L/s；Σq是大用戶集中用水總和，單位L/s；ΣN是村鎮(zhèn)設(shè)計(jì)的用水總?cè)丝跀?shù)。我們在求出人均用水當(dāng)量后，就可以求出各管段的沿線流量。各管段沿線流量的計(jì)算公式為：

（6）

其中，qι是各管段的沿線流量，單位L/s；N是各管段沿線兩側(cè)的供水人口數(shù)。

我們在求得各管段的沿線流量之后，就可以根據(jù)沿線流量求出各節(jié)點(diǎn)的流量，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程求出各管段設(shè)計(jì)流量。

人均當(dāng)量法相較于比流量法有所改進(jìn)，考慮到了人口數(shù)量差別的問題，但是仍然忽略了人均用水量差別的問題，同時(shí)也忽略了農(nóng)村地區(qū)人口空間分布不均勻的問題。另外，有些農(nóng)村地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)達(dá)，人均當(dāng)量法也沒有考慮拿到牲畜飲水的問題。因此，人均當(dāng)量法只能在人口空間分布相對均勻的農(nóng)村地區(qū)適用。

三、節(jié)點(diǎn)流量法

無論是比流量法還是人均當(dāng)量法，在實(shí)際運(yùn)用的過程中都存在一定缺陷。對于經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)，人口密度相對較大，人口空間分布相對比較均勻的農(nóng)村地區(qū)，我們可以采用比流量法和人均當(dāng)量法。但是相對于比較貧困的農(nóng)村地區(qū)，人口分布不均勻，采用的供水管線又長，為此我們提出了節(jié)點(diǎn)流量法來解決上述兩種方法存在的不足。

所謂的節(jié)點(diǎn)流量法是指，我們在進(jìn)行設(shè)計(jì)流量計(jì)算時(shí)，將用水人口直接分配到節(jié)點(diǎn)，把每個(gè)節(jié)點(diǎn)的用戶用水總量簡化到各節(jié)點(diǎn)流量進(jìn)行計(jì)算。在應(yīng)用節(jié)點(diǎn)流量法計(jì)算時(shí)，各供水管段只是起到了輸水管道的作用。節(jié)點(diǎn)流量法的計(jì)算公式為：

（7）

其中，qj 是各節(jié)點(diǎn)流量，單位單位L/s；q是居民日生活用水定額的最高值，單位L/（s.人）；N是各節(jié)點(diǎn)用水居民人口數(shù)；K時(shí)是變化系數(shù)。

我們在求出節(jié)點(diǎn)流量之后，就可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量平衡方程求出各管段設(shè)計(jì)流量。節(jié)點(diǎn)流量法不但計(jì)算簡單，而且適用廣泛，我們以某農(nóng)村地區(qū)供水工程為例，對該工程節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算如下表1和表2所示。

對于人煙稀少，相對貧窮落后的農(nóng)村地區(qū)和廣大的西部地區(qū)，我們應(yīng)該盡量采用節(jié)點(diǎn)流量法進(jìn)行設(shè)計(jì)流量計(jì)算，這樣不僅使復(fù)雜問題變得簡單，而且大大的節(jié)約了成本，減少了浪費(fèi)。

結(jié)語

本文針對農(nóng)村地區(qū)的供水工程建設(shè)，提出了比流量法、人均當(dāng)量法和節(jié)點(diǎn)流量法等幾種不同的管段設(shè)計(jì)流量的計(jì)算方法。其中，比流量法和人均當(dāng)量法僅適用于人口比較密集，人口空間分布均勻的農(nóng)村地區(qū)，而節(jié)點(diǎn)流量法等方法對于解決貧窮落后的農(nóng)村地區(qū)供水工程中的難題具有重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張雄，黨志良，傅維秀等.農(nóng)村供水管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算的加權(quán)人畜用水當(dāng)量法[J].中國農(nóng)村水利水電，2007，（6）：55-56.

[2]張建，張永麗，陳曦等.農(nóng)村供水管網(wǎng)管段流量與管徑設(shè)計(jì)方法探討[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2010，16（12）：1369-1372.

[3]汪永彪，黨志良，陳哲等.基于人口密度的管段流量計(jì)算方法的探討[J].供水技術(shù)，2014，8（4）：22-24.