張立軍（黑龍江省哈爾濱市依蘭縣水務(wù)局，黑龍江 依蘭縣154800）

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農(nóng)村飲水安全工程配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

張立軍
（黑龍江省哈爾濱市依蘭縣水務(wù)局，黑龍江 依蘭縣154800）

［摘要］文中以依蘭縣飲水安全工程為例，主要對(duì)配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量、水力計(jì)算，管材選擇及輸水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了論述。

［關(guān)鍵詞］配水管道；設(shè)計(jì)；飲水安全工程

1　概況

依蘭縣幅員面積4 616 km2，其中：耕地面積21萬hm2，林地面積19.11萬hm2，牧地面積2.56 萬hm2，水域面積1.21萬hm2，所轄3個(gè)鄉(xiāng)、6個(gè)鎮(zhèn)，132個(gè)行政村，364個(gè)自然屯，總?cè)丝?0.8萬人，其中農(nóng)村人口27.85萬人。截至2015年底，依蘭縣農(nóng)村居民全部吃上放心水。通過多年工作經(jīng)驗(yàn)，編制飲水安全工程配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)。

2　配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量

設(shè)計(jì)配水管網(wǎng)采用樹枝狀管網(wǎng)，配水管網(wǎng)各管段的設(shè)計(jì)流量按其沿線出流量的50%加上其下游各管段沿線出流量計(jì)算。

各管段的沿線出流量=人均用水當(dāng)量×管段設(shè)計(jì)人口

人均用水當(dāng)量按下式計(jì)算：

q=1000（W-W1）Kh/24P（1）式中：q——人均用水當(dāng)量，L/（h·人）；Kh——時(shí)變化系數(shù)，取2.3～3.0；W——最高日供水量，m3/d；W1——企業(yè)、機(jī)關(guān)及學(xué)校等用水大戶的用水量之和，；P——設(shè)計(jì)用水人口，人。

3　管材選擇

結(jié)合目前國內(nèi)管材生產(chǎn)和實(shí)際使用情況，可用于給水管道工程中的主要管材有鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鋼套筒預(yù)應(yīng)力混凝土管、小口徑UPVC塑料管，新型管材有玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管（RPMP）、高密度聚乙烯管（HDPE)、鋼骨架塑料（PE)復(fù)合管、不銹鋼襯里玻璃鋼復(fù)合管、不銹鋼外纏空腹塑料（PE)復(fù)合管等。配水管管材必須環(huán)保、無污染，達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

以下就給水管道工程中常用管材及新型管材的性能及造價(jià)進(jìn)行比較。

3.1鋼管（SP）

鋼管包括鋼板直縫焊管與鋼板螺旋焊管。是常用的給水管材，其機(jī)械強(qiáng)度好，在抗拉、抗彎、耐沖擊、耐震動(dòng)等方面有優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)性強(qiáng)；接口形式可采用焊接或法蘭方式，事故時(shí)搶修快捷。管道可就近設(shè)廠加工，單位管長(zhǎng)自重較輕，運(yùn)輸及施工比較方便，但必需作內(nèi)外防腐。若采用噴塑防腐或采用鋼塑復(fù)合管，價(jià)格較高。

3.2球墨鑄鐵管（DIP）

使用性能與鋼管相當(dāng)，出廠做好內(nèi)外防腐，耐腐蝕性優(yōu)于鋼管。接口采用橡膠圈接口，柔性較好，有標(biāo)準(zhǔn)配件。同口徑管道自重較鋼管、玻璃鋼管重，運(yùn)輸相對(duì)困難。

3.3塑料管（PVC）

硬聚氯乙烯管重量輕，耐腐蝕，水流阻力小，采用膠圈接口，施工方便。小口徑（DN200P2T）管道價(jià)格較其他管材低，在配水管道工程中應(yīng)用逐步普及。但這種管材的缺點(diǎn)是低溫時(shí)脆性較大，低溫運(yùn)行有爆管現(xiàn)象發(fā)生。

3.4 PE給水管（PE）

PE給水管是近幾年常用的管材之一，接口采用電、熱熔式接口，使用各種地基的強(qiáng)度變化，施工安裝方便，使用效果較好，小于300 mm管徑及壓力不高時(shí)價(jià)格較低。

3.5 PE鋼絲網(wǎng)骨架復(fù)合管（RPE）

近幾年來新型的一種管材，結(jié)合了鋼管和PE管的優(yōu)點(diǎn)，保留了PE管道的環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，增加了剛度和強(qiáng)度，采用電容式接口，安裝方便可靠，在大壓力狀態(tài)下管材壁厚較小，降低造價(jià)。各種管材的主要技術(shù)特性比較，見表1。

表1　管材的主要技術(shù)特性比較表

管材對(duì)配水工程造價(jià)影響很大，依據(jù)工程特點(diǎn)，在選擇管材方面，應(yīng)優(yōu)先考慮施工方便及經(jīng)驗(yàn)成熟的管材。根據(jù)本地區(qū)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所選的管材主要有PE管、球墨鑄鐵管及鋼管等3種管材。綜合比較后，PE管管壁光滑，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，耐腐蝕，不易結(jié)垢，能保持水質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定，且衛(wèi)生條件好，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，水力條件和密封性都比球墨鑄鐵管好。

4　配水管網(wǎng)水力計(jì)算

配水管網(wǎng)采用樹枝狀方式布置，按照供水區(qū)域的分布情況，以及為售后維修安裝方便，管線走向盡量沿橋、公路、溝渠、機(jī)耕路等，以最短的管線提供最大供水范圍。各村進(jìn)口處均設(shè)置一座閘閥井，支管按設(shè)計(jì)流量和水頭損失確定管徑，供水到每一用戶，每戶設(shè)置一個(gè)水表，以便計(jì)量。

4.1流量計(jì)算

4.1.1設(shè)計(jì)流量

設(shè)計(jì)流量由最高日最大用水量確定

Q設(shè)=供水規(guī)?！?xí)r變化系數(shù)/3 600 s（2）

4.1.2沿線流量

村鎮(zhèn)給水管線，干管和分配管上接出許多用戶，沿管線配水，用水情況復(fù)雜，難以按實(shí)際情況計(jì)算管網(wǎng)。因此，計(jì)算時(shí)往往加以簡(jiǎn)化，即假設(shè)用水量均勻分布在全部干管上由此算出干管線單位長(zhǎng)度的流量，叫做比流量。

式中：L總——管線總長(zhǎng)度，m。

兩節(jié)點(diǎn)間干管段的沿線流量等于比流量乘以該管段長(zhǎng)度。計(jì)算公式如下：

式中：l——該管段長(zhǎng)度，m。

4.1.3節(jié)點(diǎn)流量

管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)流量為相應(yīng)村屯的實(shí)際需水量，沿線管道不配水。

4.2流量分配

節(jié)點(diǎn)流量確定后，即可進(jìn)行流量分配，用以初步確定管網(wǎng)各管段的流量，據(jù)此可以確定管徑。此次設(shè)計(jì)采取單水源樹狀管網(wǎng)。

單水源樹狀管網(wǎng)，每一管段只有惟一流量，任一管段流量等于該管段下游的節(jié)點(diǎn)流量總和，如圖1所示，管段1-2分配的流量為：

4.3管徑計(jì)算

通過管段流量分配計(jì)算后，各管段的流量就可以作為已知條件，用來計(jì)算管徑。計(jì)算公式如下：

式中：d——管徑，m；q——管段流量，m3/s；v——設(shè)計(jì)流速，m/s。宜采用經(jīng)濟(jì)流速，根據(jù)《新編農(nóng)村供水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第一卷）表2，按當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選取。

對(duì)于少于1000人的村內(nèi)管網(wǎng)選擇管道為：管徑為110，75，50，32，20 mm，控制供水戶數(shù)分別為170～220，80～110，30～60，5～15，1～3戶。

4.4水頭損失計(jì)算

管道水頭損失計(jì)算，應(yīng)包括沿程水頭損失和局部水頭損失；

沿程水頭損失可按下式計(jì)算：

h1=iL（6）

式中：h1——沿程水頭損失，m；L——計(jì)算管段的長(zhǎng)度，m；i——單位管長(zhǎng)水頭損失，m/m。對(duì)于塑料管的單位水頭損失可按公式計(jì)算i=0.000 915Q1.774/ d4.774。

配水干管的局部水頭損失可按其沿程水頭損失的5%～10%計(jì)算。

5　節(jié)能措施設(shè)計(jì)

以合理確定工程總體布置方案、進(jìn)出水口水位和高程為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1）工程中不選用淘汰耗能大的機(jī)電產(chǎn)品，而選用經(jīng)權(quán)威部門鑒定的節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)的新產(chǎn)品，機(jī)組綜合效率達(dá)到75%~86%以上。

2）合理選用先進(jìn)的水泵機(jī)組，保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3）合理選用閥門和管道附件，管道盡量不采用小角度敷設(shè)，減少管道不必要的局部水頭損失。

6　結(jié)語

飲水安全工程的實(shí)施，使受益群眾減輕了運(yùn)水、擔(dān)水負(fù)擔(dān)，改善水質(zhì)，杜絕了污染水對(duì)人體健康的危害，增進(jìn)了受益群眾的身體健康，有利于提高受益群眾的生活質(zhì)量和生活水平，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和精神文明建設(shè)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］GB 50296-99，《供水管井技術(shù)規(guī)范》［S］.

［2］SL687-2014，《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］.

［中圖分類號(hào)］S27

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）03－0060－02

[收稿日期]2015-12-21