農(nóng)村供水管網(wǎng)設(shè)計探討

李福強

(東港市白云閘工程管理處，遼寧 東港 118300)

1 概況

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，綜合國力的不斷增強，農(nóng)村居民的生活水平不斷提高，對生活條件和環(huán)境的要求也不斷提高。為改善農(nóng)村居民生活飲用水條件，實施農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)是經(jīng)濟社會發(fā)展和物質(zhì)文明進步的必然產(chǎn)物，是農(nóng)村居民的迫切希望，是社會進步的重要標(biāo)志之一。

東港市十字街鎮(zhèn)坎子下村位于東港市中東部，全村共7個村民組，542戶居民1636人，人口居住分散，又相對集中。生活飲用水水源主要是大口井和部分壓水井，由于水源井水量有限，且水質(zhì)不好，每逢雨季井水渾濁，干旱和冬季甚至沒有水吃，給當(dāng)?shù)厝罕娚顜順O大不便。

2 工程建設(shè)內(nèi)容

坎子下村飲水安全工程由泵站和供水管網(wǎng)組成。其中泵站工程設(shè)置：深井管井1眼、提水泵房1座、深井潛水電泵1臺、消毒設(shè)備1臺、輸變電設(shè)備及線路等。供水管網(wǎng)工程設(shè)置：供水管線9275m、進戶裝置、閘閥井、排氣閥等。

3 供水方式

坎子下村飲水安全工程采用定時供水方式，以地下水為水源，選擇深井管井為水源井，建設(shè)供水管理泵房，利用二氧化氯發(fā)生器對供水進行消毒，再利用深井潛水電泵提水加壓，并通過供水管網(wǎng)將水直接供到用戶家中。工藝流程見圖1。

圖1 坎子下村飲水安全工程供水工藝流程圖

4 供水管網(wǎng)設(shè)計

4.1 給水管材選擇

給水管道可使用不同的管材，金屬管有鋼管、鑄鐵管、鍍鋅管，非金屬管有鋼筋混凝土管，塑料管等。綜合比較各種管材的特點、經(jīng)濟、適用及合理性，結(jié)合多年來PE塑料管材在農(nóng)村飲水安全工程應(yīng)用中表現(xiàn)出來的施工及維修方便且費用低、耐老化、耐腐蝕、質(zhì)量可靠、工程造價低、輸水能力大等特點。在該村飲水安全工程中，選用PE塑料管作為輸供水管材。

4.2 管網(wǎng)布置原則

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

(2)滿足各用戶對水量、水壓的需求。

(3)管網(wǎng)的布置應(yīng)盡可能便于施工和檢修，管線宜沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路布置。

(4)管道布置應(yīng)避免穿越毒物、生物性污染或腐蝕性地段。

(5)在管道的凸起點設(shè)置自動(排)進氣閥。

(6)在地形高差較大時，應(yīng)根據(jù)供水水壓要求在適宜的位置設(shè)置加壓泵站或減壓設(shè)施。

(7)飲用水管網(wǎng)不準(zhǔn)與非生活飲用水管網(wǎng)及其他有自備生活飲用水源的供水系統(tǒng)連接。

(8)在供水管網(wǎng)的適宜管段上，按照供水管理及維修的需要設(shè)置檢修閥。

(9)各種室外閥表都應(yīng)安裝在井內(nèi)，并有防凍和防淹措施。

(10)供水主支管走向應(yīng)和用水量最大的輸送方向保持一致。

4.3 管網(wǎng)布置形式

因采用通過水泵直接加壓到用戶的直供方式，因此供水管網(wǎng)只有配水管網(wǎng)。配水管網(wǎng)一般分為樹枝狀和環(huán)狀兩種形式，樹枝狀管網(wǎng)把管網(wǎng)布置成樹枝分叉狀，設(shè)計簡單，管道投資少，但是供水可靠性差。環(huán)狀管網(wǎng)把所有的管道連接成環(huán)狀，保證水流四通八達，可以提高供水的安全可靠性，但是由于管道較長，接頭等管件較多，故造價很高。根據(jù)農(nóng)村的實際情況，對供水的連續(xù)性要求不高，采用的是定時供水，因此綜合比較，確定在該項工程中，配水管網(wǎng)采用樹枝狀布置形式，以達到滿足供水需要、造價低、方便施工及運行管理。

4.4 設(shè)計參數(shù)確定

根據(jù)SL687- 2014《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，結(jié)合當(dāng)?shù)厣盍?xí)慣和發(fā)展水平，以及其它已經(jīng)運行多年工程的實際情況，確定孫屯村飲水安全工程人均最高生活用水定額為60L/(人·d)；定時供水時變化系數(shù)為3.5；主管路經(jīng)濟流速0.5m/s；漏失水量和未預(yù)見水量及牲畜、其他用水量取最高日用水量20%計算；人口自然增長率為10‰；局部水頭損失取沿程水頭損失的15%；最不利點的自由水頭為10m；管溝挖深1.4m；進戶管每戶平均15m。用水量見表1。

表1 十字街鎮(zhèn)坎子下村各村民組用水量統(tǒng)計表

4.5 給水管網(wǎng)水力計算

4.5.1 管徑

(1)

式中，D—管徑直徑，m;Q—管段流量，m3/s；V—經(jīng)濟流速,m/s。

水力坡度i

(2)

式中，D—管徑內(nèi)徑，m；Q—管段流量，m3/s。

干管管徑根據(jù)一定長度管道內(nèi)需要轉(zhuǎn)輸?shù)牧髁亢徒?jīng)濟流速，利用公式h=i×L(L為管段長度)得出管道的水頭損失，可以算出整個管網(wǎng)的水頭損失，當(dāng)總水頭損失、管網(wǎng)要求的最低水壓(最不利點所需的自由水頭10m)和輸水幾何高差之和小于或者等于現(xiàn)有壓力時，即可最后確定管徑。

4.5.2 水力計算

(1)在平面圖上根據(jù)管網(wǎng)布置要求，對相互交叉的管線交點進行編號，并量出兩節(jié)點間的長度。

(2)采用人口流量法計算出各管段的流量。

(3)根據(jù)流經(jīng)各管段的流量及經(jīng)濟流速選定管徑。

(4)計算每一管段的水頭損失。

(5)按照各管段水頭損失和沿程水頭損失以及相應(yīng)管段上高程最高的用戶與水源井出口高差(所有的高程點要在地形圖上查找后實地測量校核)，綜合比較各條管路的相應(yīng)值找出最不利管段，最不利管段上的最高點就是最不利點。

(6)根據(jù)最不利管段上各節(jié)點的自由水頭及其它管段的流量和保證用戶用水的最低水頭確定支管路的管徑。

十字街鎮(zhèn)坎子下村飲水安全工程設(shè)計的最不利管段是1-2-3-4-5-6-7，最不利點是節(jié)點7?？沧酉麓骞┧芫W(wǎng)水力計算成果見表2，供水管網(wǎng)壓力分布如圖2所示。

5 結(jié)論

東港市十字街鎮(zhèn)坎子下村飲水安全工程通過水利計算，計算出各管段的最小管徑，滿足所有居民供水壓力需要并降低了工程造價。

目前工程運行狀況良好，解決了坎子下村居民的飲水困難問題，水質(zhì)、水量、方便程度及保證率均達到飲水安全要求標(biāo)準(zhǔn)。本工程的實施對完善新農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)，密切黨群關(guān)系有極大地推進作用，經(jīng)濟效益和社會效益也非常明顯。

表2 坎子下村供水管網(wǎng)水力計算成果表

圖2 坎子下村飲水安全工程供水管網(wǎng)壓力簡圖

農(nóng)村供水工程是一個復(fù)雜的工程，影響因素眾多，僅從管網(wǎng)設(shè)計一個方面去探討，具有一定的局限性，但可以為類似地區(qū)的農(nóng)村飲水工程管網(wǎng)設(shè)計提供借鑒和參考，并根據(jù)各地實際情況進一步優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計。