村鎮(zhèn)供水工程流量計(jì)算適用方法探討

劉桂香，劉 靜

（1.青島市工程咨詢?cè)海綎| 青島 266061；2.青島青咨工程咨詢有限公司，山東 青島 266061）

在村鎮(zhèn)供水工程中，設(shè)計(jì)流量的計(jì)算成果對(duì)管網(wǎng)管徑的選擇起著決定性作用，而管徑選擇是否適宜不僅影響供水工程投資，而且會(huì)影響運(yùn)營(yíng)期間使用效果。從近幾年審核的村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)流量的計(jì)算主要選用了兩種方法：人均用水當(dāng)量法、出流概率法。本文以青島市村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)中常采用的這兩種方法、并結(jié)合實(shí)例，對(duì)兩者的適用性進(jìn)行探討。

1 村鎮(zhèn)供水計(jì)算方法

1.1 人均用水當(dāng)量法

人均用水當(dāng)量法是根據(jù)人均用水當(dāng)量、各管段用水人口及用水大戶的配水流量計(jì)算確定個(gè)管段的沿線出流量，計(jì)算公式如下：

式中：q為人均用水當(dāng)量，L/（h·人）；W為村或鎮(zhèn)的最高日用水量，m3/d；w1為企業(yè)、機(jī)關(guān)及學(xué)校等用水大戶的用水量之和，m3/d；Kh為小時(shí)變化系數(shù)；P為設(shè)計(jì)用水人口數(shù)，人。

人均用水當(dāng)量確定后，管網(wǎng)沿線流量根據(jù)Q=q·P公式計(jì)算。

1.2 出流概率法

采用出流概率法計(jì)算設(shè)計(jì)秒流量是目前《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2009）（以下簡(jiǎn)稱《建筑規(guī)范》）推薦使用的方法。此規(guī)范適用于居住小區(qū)、公共建筑區(qū)、民用建筑給水排水設(shè)計(jì)。此方法使用平均出流概率和同時(shí)出流概率的概念計(jì)算管段的設(shè)計(jì)秒流量。

1）最大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率：

式中：U0為生活給水管道的最大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率，%；qL為最高用水日的用水定額；m為每戶用水人數(shù)；Kh為小時(shí)變化系數(shù)；Ng1為每戶設(shè)置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量數(shù)，一個(gè)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量的定額為0.2 L/s；T為用水時(shí)數(shù)，h。

2）管段上的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量的同時(shí)出流概率：

式中：U為計(jì)算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量同時(shí)出流概率，%；αc為對(duì)應(yīng)于不同U0的系數(shù)，根據(jù)《建筑規(guī)范》附錄C查表；Ng為計(jì)算管段或節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)。

3）管段的設(shè)計(jì)秒流量

1.3 工程實(shí)例

以青島市某村內(nèi)供水工程為例進(jìn)行說(shuō)明，設(shè)定該村的人口數(shù)和用戶數(shù)簡(jiǎn)化為每1戶3.5人（比實(shí)際偏大），根據(jù)青島市村鎮(zhèn)供水的實(shí)際情況，地域分區(qū)按三區(qū)取最高日居民生活用水定額70L/人·d，小時(shí)變化系數(shù)取 2.5。

根據(jù)《村鎮(zhèn)規(guī)范》，公共建筑用水量取居民生活用水量的5%，管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見(jiàn)水量取10%，不計(jì)企業(yè)、機(jī)關(guān)及學(xué)校等用水大戶的用水量，求得人均用水當(dāng)量為8.385L/（h·人），并計(jì)算出相應(yīng)的流量、管徑。

根據(jù)《建筑規(guī)范》，每戶設(shè)置的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量數(shù)取 1.5，得 U0=4.051%，αc=0.0465，并計(jì)算出相應(yīng)的流量、管徑。

1.4 對(duì)比分析結(jié)論

現(xiàn)狀條件下，農(nóng)村人口正在向城市和小城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，留在村內(nèi)的人口大多是常年在家、年齡偏大者，達(dá)到最高日用水量的工況一般為特定節(jié)假日，并且三餐時(shí)間節(jié)點(diǎn)用水均勻。經(jīng)調(diào)查走訪，3口之家的月用水量最大為 9.0 m3，8.0 m3、7.0 m3、6.0 m3居多，最少的達(dá)到3.5 m3。

根據(jù)《村鎮(zhèn)規(guī)范》《建筑規(guī)范》計(jì)算的實(shí)例中的 15戶、36戶、56戶、76戶、98戶、131戶、226戶、326戶的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行對(duì)比分析?！洞彐?zhèn)規(guī)范》中采用人均用水當(dāng)量法計(jì)算的設(shè)計(jì)流量成果最接近于實(shí)際調(diào)查最大值，倍數(shù)在0.95左右。而平均出流概率法計(jì)算的設(shè)計(jì)流量是實(shí)際調(diào)查最大值的9.45～2.44倍，平均出流概率法計(jì)算的設(shè)計(jì)流量是人均用水當(dāng)量法的10.25～2.62倍，并且戶數(shù)越少相差倍數(shù)越大、戶數(shù)越多相差倍數(shù)越小。經(jīng)試算，兩種方法計(jì)算成果的切合點(diǎn)在戶數(shù)為6 860戶時(shí)，流量相同為55.93 L/s；在戶數(shù)為1 500戶時(shí)，平均出流概率法計(jì)算的設(shè)計(jì)流量是人均用水當(dāng)量法的1.5倍。

2 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)采用的設(shè)計(jì)流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際用水流量的情況下，導(dǎo)致擬定管徑偏大，實(shí)際流速偏小，容易造成管道內(nèi)的水停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成水質(zhì)污染，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致管道通水能力逐漸變小。此外，管徑設(shè)計(jì)偏大，增加供水管網(wǎng)工程投資。

考慮到工程供水安全的重要性，以經(jīng)濟(jì)合理、貼合實(shí)際為原則，適當(dāng)預(yù)留一定的安全系數(shù)，建議當(dāng)村鎮(zhèn)戶數(shù)小于1 500戶時(shí)，優(yōu)先采用人均用水當(dāng)量法；當(dāng)戶數(shù)大于1 500戶，優(yōu)先采用平均出流概率法。