郝 今

（湖北省宜城市水務局 湖北 宜城 441400）

保障農(nóng)村飲水安全，讓群眾喝上干凈水、放心水，對促進農(nóng)村經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展,建設和諧社會和建設社會主義新農(nóng)村將起到十分重要的作用。農(nóng)村供水管網(wǎng)的勘測、水力計算和管型選擇，是影響農(nóng)村飲水安全工程運行和投資的重要因素。筆者以近幾年從事農(nóng)村飲水安全工作的經(jīng)驗體會，談談供水管網(wǎng)的合理設計。鑒于目前管網(wǎng)水力計算理論比較成熟，計算公式已編入各類教科書、規(guī)范中，因此不再贅述，本文僅從實踐角度來與大家共同探討。

農(nóng)村供水管網(wǎng)設計主要依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》、《室外給水設計規(guī)范》、《給水排水設計手冊》、《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》等，并結(jié)合當?shù)氐乩怼夂蛱攸c及運行規(guī)程等實際情況，從技術科學性、經(jīng)濟合理性及安全可靠性出發(fā)綜合考慮，進行設計。農(nóng)村供水管網(wǎng)的設計內(nèi)容主要包括管網(wǎng)勘測、管道水力計算、管型選擇等。

1 管網(wǎng)勘測

農(nóng)村供水管網(wǎng)的勘測是管網(wǎng)設計的基礎，勘測的管網(wǎng)線路應使整個供水系統(tǒng)布局合理；盡量縮短線路長度，少拆遷、少占農(nóng)田；盡量滿足管道地埋要求，避免急轉(zhuǎn)彎、較大的起伏、穿越不良地質(zhì)地段，減少穿越鐵路、公路、河流等障礙物；充分利用地形條件，優(yōu)先采用重力流輸水；施工、運行和維護方便；考慮近遠期結(jié)合和分步實施的可能。

1.1 管網(wǎng)勘測的內(nèi)容

勘測的內(nèi)容主要包括各節(jié)點高程和位置、管線長度等，對數(shù)據(jù)誤差要控制在一定范圍內(nèi)。另外各居民點的人數(shù)（包括學生人數(shù)）、企業(yè)用水量等亦要收集數(shù)據(jù)。

1.2 管網(wǎng)勘測的方式

節(jié)點位置、管線長度等是構(gòu)成管網(wǎng)圖的基礎，可用人工勘測或用GPS衛(wèi)星定位勘測的方法。

人工勘測一般采用測繩測量線路長度，逐一記錄，此方法較準確但效率低，另外采用此方法繪出的圖難以準確反應各管段、節(jié)點的方位。

采用GPS衛(wèi)星定位測量，測量精度一般1km誤差能控制在15m以內(nèi)，能滿足要求，且效率高，該方式測出來的管網(wǎng)圖能準確反應各管段、節(jié)點、分支點的分布方位，便于與實際地形比較。一般普通手持式GPS定位儀即可。

1.3 管網(wǎng)勘測的方法

進行管網(wǎng)勘測前應先繪制項目區(qū)草圖，草圖可聯(lián)系項目區(qū)各村或鄉(xiāng)鎮(zhèn)熟悉情況的人員繪制，應將各居民點、分支點和關鍵點位置標出來，然后按草圖逐點、逐線勘測，繪出初步管網(wǎng)圖。項目區(qū)居民點人數(shù)和企業(yè)用水量可根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)年報和實地調(diào)查確定。節(jié)點高程可根據(jù)萬分之一地圖查得，或用高度儀測得。

初步管網(wǎng)圖需要進行復核，最好能與萬分之一地圖進行核對，以求數(shù)據(jù)準確、線路布置合理。對于線路關鍵點如穿路涵洞、過溝渠橋梁等應詳細記錄。復核好后便得到確定的管網(wǎng)圖基礎數(shù)據(jù)。

對于采用GPS衛(wèi)星定位測量的數(shù)據(jù)可用GPS配套軟件將測量數(shù)據(jù)導入電腦，再導出成CAD數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工后便得到CAD版管網(wǎng)圖基礎數(shù)據(jù)。

2 管網(wǎng)水力計算

管網(wǎng)的水力計算是按照水動力學中有壓管理論與方法進行計算，其任務是確定管道的沿程水頭損失和局部水頭損失，進而求出節(jié)點自由水頭和水壓線標高，最終確定出各管段的合理的管徑。設計時，可根據(jù)計算公式，分段進行水力計算。本節(jié)對于計算公式不再贅述，僅從實踐角度探討一下管網(wǎng)水力計算的方式和修正。

2.1 管網(wǎng)水力計算方式

管網(wǎng)水力計算方式目前主要有三種，分別為手算、電子表格計算、程序軟件計算。下面逐一進行介紹。

2.1.1 手算

手算即將管網(wǎng)的水力要素用筆算或計算器計算出來，該方法計算效率低，且容易出錯，一般在條件受限且管網(wǎng)較簡單時使用。

2.1.2 電子表格計算

Excel作為目前最常用的電子表格軟件，其主要特色就是既能按預設的公式進行計算，又能運用各類Excel函數(shù)對數(shù)據(jù)進行選擇、條件判斷等，并能排版為表格直接復制到word。其計算效率高、出錯率基本為零，特別適合做管網(wǎng)計算這類重復性計算。如用預設公式能根據(jù)管道流量、管徑、管長等參數(shù)直接計算出管段水頭損失，用“IF”函數(shù)可實現(xiàn)選定管道外徑及壓力等級時自動確定內(nèi)徑。但該方法尚不能完全自動，比如當管網(wǎng)改動后，需重新建立主管道、分支管道邏輯關系才能重新計算控制點自由水頭、大用戶配水流量分配等。

2.1.3 程序軟件計算

管網(wǎng)水力計算亦可編寫程序進行計算，語言有多種，如 C、Fortran、VB、VC++ 等，但若不能自動建立管網(wǎng)中各管段的邏輯關系，則其功能基本和電子表格相似。目前已有能夠自動建立管網(wǎng)中各管段邏輯關系的專業(yè)管網(wǎng)計算軟件，通過在軟件內(nèi)繪制管網(wǎng)圖即自動建立各管段邏輯關系，然后自動計算管段水頭損失、節(jié)點自由水頭等水力要素，并將各類水力要素自動標于管網(wǎng)圖上。使用專業(yè)管網(wǎng)計算軟件能夠大大提高設計工作效率。但熟練使用專業(yè)管網(wǎng)計算軟件需要相應的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗輔助，并受到資金、運用條件等限制，目前專業(yè)軟件普及范圍有限。

2.2 管網(wǎng)水力計算修正

目前管網(wǎng)水力計算理論比較成熟，但筆者根據(jù)實踐發(fā)現(xiàn)尚需對計算好的管網(wǎng)進行適當修正才能最終確定管網(wǎng)參數(shù)。

管徑計算中若完全照搬公式計算，則會在小管徑部分產(chǎn)生偏移。如進入一個100人自然村的分支管道，在供水壓力較大的情況下，根據(jù)公式可能計算出分支管道只需用DN25mm甚至DN20mm的管徑。這顯然與實際情況不符，因為一般入戶管道需要DN25mm（或DN32mm），那么100人的自然村按25戶計算所需分支管道則肯定要大于DN25mm，一般為DN40mm（或DN50mm）。

進入寄宿制學校的分支管道，一般需將正常計算出來的管徑增大一至兩級。因為寄宿學生作息時間非常規(guī)律，所以用水時間段特別集中，這就相當于時變化系數(shù)要大于工程中所用的，如果仍按照工程中所取的時變化系數(shù)計算則管徑偏小，將會供水不足。因此進入寄宿制學校的分支管道管徑應參考供水壓力、學校規(guī)模、學校樓層高度并適當放大時變化系數(shù)綜合確定。實際上小分支管部分由于用戶較少，偶然因素大，其時變化系數(shù)也應適當放大。

在分支管道修正中應適當考慮水壓平衡問題。對于地勢較低、自由水頭較高的居民點，可適當減小分支管徑，一是避免浪費，二是可以避免與自由水頭較低的居民點“搶水”。反之可適當增大分支管徑。

3 管型選擇

目前給水管的類型有多種，各有優(yōu)缺點。下面列舉部分常用的給水管類型供大家參考。

3.1 常用給水管型介紹

PVC-U管：是以衛(wèi)生級聚氯乙烯（PVC）樹脂為主要原料。具有重量輕、剛性好、耐腐蝕、水流阻力小、造價低、使用壽命長等優(yōu)點。安裝采用粘膠連接和膠圈連接，比較方便。缺點是韌性、抗沖擊性能差，易產(chǎn)生脆性破壞，需要在運輸、安裝過程中多加注意。該管型運用歷史悠久、技術成熟、配套完善。

PVC-M管：是PVC-U型號的改進型，除了具有PVC-U管道的優(yōu)點外，它增加了材料的延展性和抗開裂性，具有良好的韌性和高抗壓能力，能更有效地抵抗點載荷、地基不均勻沉降和抗水錘能力。其噸價比PVC-U要貴10%～20%，但由于PVC-M管比PVC-U管同壓力等級的壁更薄，故同壓力等級的PVC-M管更便宜。目前在農(nóng)村供水管網(wǎng)中推廣迅速，運用廣泛。

PE管：是由單體乙烯聚合而成。具有重量輕、耐腐蝕、水流阻力小、韌性好、使用壽命長等優(yōu)點。安裝采用熱熔連接，接頭強度強于管材，安全可靠，但需要電源，施工較不方便。PE管道具備獨特的柔韌性，其斷裂伸長率均超過500%，彎曲半徑可以達到管道直徑的20～25倍，還有優(yōu)良的耐刮傷痕的能力，可靠性高，目前主要在市政管網(wǎng)中應用較廣。造價一般比PVC管貴40%以上。

PPR管：又叫三型聚丙烯管，具有重量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長等特點。價格高，不能彎曲施工，是目前家裝工程中采用較多的一種供水管道。

此外還有鑄鐵管、鋼管、砼管等，由于易生銹、不衛(wèi)生、水流阻力大、安裝不方便等缺點在給水管領域已逐漸被塑料管所取代，但在過溝、渠、道路等特殊地段或受條件限制必須明設時仍會使用到。

3.2 給水管型選擇

選擇何種管型要根據(jù)各種管型的特點以及安全可靠性、投資、施工方便程度等方面綜合考慮。下面根據(jù)筆者近幾年的經(jīng)驗總結(jié)，與大家探討如下。

3.2.1 安全可靠

給水管是有壓管，一旦漏水爆裂將會給供水廠和用水居民造成損失。管材應能經(jīng)受得起振動沖擊、水錘和熱脹冷縮等，并經(jīng)受時間考驗，不會漏水、不爆裂。這就需要所選擇的管型要有良好的各項性能，對于同種管型也要對比不同廠家，選擇質(zhì)量合格的產(chǎn)品，嚴格禁用次品。

3.2.2 經(jīng)濟性

在滿足使用安全可靠的前提下，管材價格就成為一個重要因素。如果工程投資較寬松，就可以選擇穩(wěn)定性高的管型，同類管型也可以選擇更高壓力等級的以提高可靠性。如果工程投資較緊張，則可以選擇價格相對便宜的管型，以求達到較高的性價比。

3.2.3 便于施工

供水管網(wǎng)施工也是選擇管型時必須參考的一個因素，它在某種程度上也影響了工程造價，需要根據(jù)供水管網(wǎng)施工現(xiàn)場地形、地貌等因素綜合考慮。地形特別復雜地段可以采用柔韌性能好的PE管，小管徑PE管甚至有盤管（300m/盤），避免了采用不能彎曲的PVC管時頻繁使用彎頭變彎、頻繁接頭等，節(jié)約了安裝費。PE管接頭需用電熱熔焊機來連接，要求施工條件和施工隊伍素質(zhì)更高。

4 結(jié)語

農(nóng)村供水管網(wǎng)在設計計算上并不復雜，但從管網(wǎng)勘測、管網(wǎng)水力計算、繪制管網(wǎng)圖到各型管材管件選擇等一整套事情下來也比較繁瑣，這就需要設計人員認真負責、細心嚴謹。最后，要注意理論聯(lián)系實際，這樣就能在管網(wǎng)設計中胸有成竹、游刃有余。陜西水利

[1]村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范.SL310-2004.中國水利水電出版社.2005年1月.