农村供水工程配水管网设计

邵利光

山东省滨州市沾化区自来水公司山东省256800

摘要：农村安全饮水工程设计范围广，是一项系统、复杂的工程，其中一项重要环节是配水管网的设计。安全饮水工程配水管网设计工作主要包括配水管道的选线布置、各级管道材料的选择、配水管管网的水力计算以及配水管管径的确定等。在设计中，配水管网设计要严格遵循设计规范，并结合当地农村的地理环境和气候特点科学合理设计，需满足技术科学性和科学合理性。

关键词：农村；供水工程；配水管网；设计

1配水管网布置原则

1.1配水管网线路设计

配水管网需覆盖整个用水区域，保证农村用水量的前提下，尽可能的缩短配水管网线路，尽量不占耕地，满足经济合理性要求，且有利于对管线的维护管理，符合新农村建设的规划。维修安装方便，管线走向尽量沿桥、公路、沟渠、机耕路等，以最短的管线提供最大供水范围。

1.2配水管网的具体布置形式

配水管网的具体布置形式要结合当地的具体规模情况来确定。如果用水区域较小，且用水村镇的狭长方向与等高线延伸方向平行，此时合理布置形式为树枝状的配水管网；如果用水区域较大，且用水村镇的狭长方向与当高线延伸方向垂直时，此时合理布置形式为环状形式或环树相结合的形式。本市配水管网采用树枝状布置。

2流量计算

供水规模应根据工程辖区的实际用水需求进行列项，按最高日用水量进行计算。

武山县属于半干旱地区，水资源量相对紧缺，农村村庄规模小，居住人口比较稳定，没有流动人口，经济比较落后，在农村除了部分村庄有个体养殖专业户之外，几乎没有其他企业，因此武山县农村供水规模包括，居民生活用水量、集体建筑用水量、专业户的饲养畜禽用水量、管网渗漏损失水量与不可预见用水量4项。

（1）居民生活用水量（W1）=设计用水居住人口数（P）×最高日居民生活用水定额（q）。

根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）（下文中简称《规范》）规定：武山县位于甘肃省东南部，属一区，按供水工程设计用水条件为水龙头入户，无洗涤池，其他卫生设施较少，最高日居民生活用水定额取值范围为30.0~40.0L/人·d；村庄应取低值。随着社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，居民的生活习惯会随之进行改变，生活用水量也会增加，因此考虑到发展的趋势宜取40.0L/人·d。

（2）集体建筑用水量（W2）：由于武山县缺乏资料，在有学校的村庄，集体建筑用水量按人口生活用水量的10%计算；没有学校的村庄不计算此项。

（3）专业户的饲养畜禽用水量（W3）：专业户的饲养畜禽用水量等于各类畜禽用水量之和。某类畜禽用水量=该类畜禽用水定额×该类畜禽数量。武山县农村养殖户饲养的畜禽主要有奶牛、育成牛、羊、母猪、育肥猪和鸡6种，并且以圈养为主。各类畜禽最高日用水定额为奶牛80L/头·d、育成牛50L/头·d、羊7L/只·d、母猪70L/头·d、育肥猪30L/头·d、鸡0.6L/只·d；没有养殖专业户的村庄不计算此项。

（4）管网渗漏损失水与不可预见用水量（W4）：依据《规范》规定：管网渗漏损失水量与不可预见水量之和，宜按上述3项用水量之和的10%计算，即W4=（W1+W2+W3）×10%。

则：供水规模（最高日用水量）W=W1+W2+W3+W4。

流量计算：供水管网过流能力要满足用户最高日最高时用水需求，设计流量按最高日最高时用水量计算。

管网流量的计算式为：

式中：W—最高日用水量（m3）；

Kh—时变化系数。

在农村，白天大部分时间农民忙于进行农事作业，晚上11点至早上5点的睡眠期间完全没有人用水，需水量成定时，工程供水规模越小，辖区出现同时用水的可能性越大，因此当工程日供水规模大于等于200m3时，时变化系数宜按《规定》确定；当工程日供水规模小于200m3时，时变化系数宜按定时供水确定，供水规模为100~200m3（含100m3），时变化系数宜取3.0，供水规模小于100m3时，时变化系数宜取4.0。

3水力计算

3.1管径计算

压力管道管径的选择，是一个比较复杂的经济技术比较问题。供水工程配水管网，当管径设计选择得小时，管道费用就小，且安装容易，但是管中的流速就大，相应的水头损失就大，输送一定流量所需总水头就大，则高位蓄水池建设选择位置就需得高，也就增大了抽水机的功率，增加了设备费用和电能的消耗量。当管径设计选择得大时，管道费用就大，而且安装也相对困难，但是管中的流速就小，相应的水头损失也就小，输送一定流量所需总水头就小，则高位蓄水池建设选择位置就可低，也就减小了抽水机的功率，降低了设备费用和电能的消耗量。供水工程输水管道直径的计算，通常按经济流速进行计算，计算公式为：

式中：Q—设计流量（m3/s）

V—经济流速（m/s）

依据《水力学》资料，当管径大时，经济流速宜选大；当管径小时，经济流速宜选小。对于自来水管：当d=100~200mm时，经济流速为0.6~1.0m/s；当d=200~400mm，经济流速为1.0~1.4m/s。

武山县农村供水管道一般管径都小于200mm。当d<100mm时，经济流速宜取值为0.5~0.6m/s；当100≤d<200mm时，经济流速宜取值为0.7~0.9m/s；当d=200mm时，经济流速宜取值为1.0m/s。

3.2总水头计算

配水管网要满足用户需水压要求，就得有合适的总水头。总水头计算的任务，一是以管网辖区最不利用户接管点的最小服务水头基准，计算管网的最小总水头，以确定高位蓄水池的最低位高程或加压泵的最小扬程。二是在管网总水头已知的条件下，核算管网辖区各结点的水压标高，以选择各管段的公称压力等级。

恒定流的总流能量方程式就是总水头的计算式。管网中各管段下游节点的总水头（水压标高）与该管段的水头损失之和，就等于该管段上游节点的总水头（水压标高），或者是管网中各管段上游节点的总水头与该管段的水头损失之差，就等于该管段下游节点的总水头。

武山县农村几乎全部为单层建筑，只有河谷川道地区的个别农户有两层建筑，用户接管点的最小服务水头，山区按5~10m，川区按10~12m确定即可，当用户高于接管点时，应加上用户与接管点的地面高差；用户水龙头的最大静水头不宜超过40m，超过时应采取减压措施。

4管道布设

（1）一般条件下供水管道优先采用地埋敷设，管顶覆土不小于1.0m。

（2）南部土石山区，应先覆设不小于5cm的细砂土后方可敷设管道，填筑管沟时应先填筑厚度不小于15cm的细砂土后方可用砂砾石土填筑。

（3）针对武山县农村自然条件，管道沿公路、农路、巷道布设成树枝状。沿公路、农路敷设的管道，宜沿路边线敷设，同时应满足防冻要求；沿巷道敷设的管道，应沿巷道中心线敷设。

（4）虹吸管（管道轴线高于该段总水头线）段，在管道轴线高于对应总水头线最大值的点必须设置自动进（排）气阀。

（5）倒虹吸管段，有条件排水时，在最低点应安装排空阀，以便于维修。

（6）在山区的重力流输水管道，当地形高差超过60m并有富余水头时，在适当位置设减压设施。

（7）穿越河流和沟壑的管道，必须采取有效的保护措施，防止管道被冲刷破坏。穿越公路时，应采取套管或其他措施，以便于维修。

（8）管道与高、低压电杆或电缆、通讯线杆或光缆、其他管道等设施的间距应符合相关规定，在无法满足的条件下，应采取有效措施。与电缆、光缆、其他管道等设施交叉时，间距亦应符合相关规定，在无法满足的条件下，亦应采取有效措施。

结论

农村饮水安全项目是一项“扶贫工程、民心工程”，是一件“造福大众、恩泽天下”的“实事、好事”，“功在当代、利在千秋”。天门市本次工程建设将改善项目区农村居民的生活和卫生条件，提高居民健康水平，促进社会主义新农村建设，促进和谐社会健康发展，社会经济效益显著。

参考文献

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[2]齐学斌，张志刚，杨保安.农田输配水管网设计研究现状及发展趋势[J].西北水资源与水工程，2017（09）：41~43.