中圖分類(lèi)號(hào)：TV674；TV672.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2025)11-155-4

DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.11.033

0 引言

在山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中，由于地形條件的復(fù)雜性，供水區(qū)高程差值較大。在供水系統(tǒng)中，當(dāng)存在更遠(yuǎn)、更高用水點(diǎn)的情況，對(duì)于能否在中間低高程值的用水點(diǎn)處先進(jìn)行分支管出水，人們常常存疑。通常的做法是選擇加長(zhǎng)管道，使管線從最遠(yuǎn)、最不利點(diǎn)繞回再逐個(gè)向中間用水點(diǎn)供水，這種做法在一定程度上增加了工程投資。文章通過(guò)對(duì)2種供水管線布設(shè)進(jìn)行水力計(jì)算，考慮管道流速、供水水質(zhì)、工程投資等因素，在有高處用水的情況下，對(duì)能否在低高程值處直接分支管出水給出了建議。

1鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水現(xiàn)狀

水是生命之源，安全可靠的飲用水為保障居民的生活質(zhì)量和鄉(xiāng)村振興建設(shè)提供了有力支撐。我國(guó)的水資源狀況復(fù)雜，地域差異顯著，一些農(nóng)村地區(qū)的水源穩(wěn)定性和水質(zhì)保障水平仍然存在問(wèn)題。農(nóng)村的供水設(shè)施眾多、體積較小、分布廣泛，其管理與監(jiān)督困難，再加上位置較為偏僻、技術(shù)實(shí)力不足等，使農(nóng)村的供水工程建設(shè)較為滯后，這對(duì)農(nóng)村供水設(shè)施的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行造成了威脅[1]。

1.1山區(qū)供水缺乏科學(xué)規(guī)劃

鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為連接城市與農(nóng)村的重要紐帶，其供水情況直接關(guān)系到鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活品質(zhì)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展。截至2021年底，我國(guó)已經(jīng)建設(shè)了827萬(wàn)個(gè)農(nóng)村水資源供應(yīng)站[2]。然而，我國(guó)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水現(xiàn)狀仍不容樂(lè)觀，特別是山區(qū)存在著諸多問(wèn)題。

一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平。許多供水工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，多數(shù)僅解決了水源問(wèn)題，用水方便程度和保證率都較低[3]。部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水系統(tǒng)缺乏科學(xué)規(guī)劃和有效管理，村內(nèi)多水源、多個(gè)蓄水池，水源無(wú)凈水設(shè)備，水質(zhì)安全存在隱患，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)和供需矛盾加劇。例如，目前香泉鎮(zhèn)王家莊村有4個(gè)水源，前鋒村有3個(gè)水源，麻池村的供水管網(wǎng)存在設(shè)施老化、管道漏水現(xiàn)象。這不僅影響了供水效率，還增加了供水成本。

1.2水量分布不均

我國(guó)水資源在地區(qū)分布上具有顯著的不均衡性，東多西少，南多北少，長(zhǎng)江流域以北地區(qū)面積占全國(guó)的 64% ，人口占全國(guó)的 46% ，耕地面積占全國(guó)的60% ，但水資源量?jī)H占全國(guó)的 19% 。同時(shí)，我國(guó)北方山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水還面臨著季節(jié)性和區(qū)域性挑戰(zhàn)。大部分地區(qū)降水集中在夏秋季節(jié)，占全年降水量的60%～80% ，水量年內(nèi)分配不均。在北方一些山區(qū)或偏遠(yuǎn)地區(qū)，地形復(fù)雜、水源分散，供水難度較大，用水成本較高。因此，提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水能力，滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民日益增長(zhǎng)的用水需求，是促進(jìn)鄉(xiāng)村振興的關(guān)鍵。加強(qiáng)農(nóng)村飲水工程管理成為推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的重要保證，是農(nóng)村水利工程建設(shè)的重要任務(wù)[4]

1.3管網(wǎng)優(yōu)化對(duì)投資有一定的影響

村鎮(zhèn)供水系統(tǒng)是農(nóng)村的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是群眾用水安全、改善生活條件的重要保證。在山區(qū)供水工程中，常存在流量小、輸水距離長(zhǎng)、高程差值大、用水點(diǎn)分散的情況，因此輸水線路的選擇至關(guān)重要。對(duì)農(nóng)村飲水安全工程的管網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般可以節(jié)省工程總投資的 6%～10%^[5]

在供水線路設(shè)計(jì)中，若一條線路上存在多個(gè)用水點(diǎn)，且各用水點(diǎn)之間高程差值較大，常會(huì)引發(fā)是否能在線路中間低點(diǎn)位置直接設(shè)置分支管出水的疑問(wèn)。此次擬討論在供水管路中間低高程用水點(diǎn)分支供水的可行性。

2案例分析

2.1 工程概況

某地西部山區(qū)集中供水工程(香泉片)自水庫(kù)取水，經(jīng)新建水廠，由隔板反應(yīng)斜管沉淀池預(yù)處理，再經(jīng)一體化凈水設(shè)備進(jìn)行凈水處理，后向香泉鎮(zhèn)及沿線村組供水。通過(guò)新建集中供水工程，提高項(xiàng)目區(qū)供水保證率，改善當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟|(zhì)，統(tǒng)一水資源的調(diào)度和管理，為項(xiàng)目區(qū)居民的正常生活和生產(chǎn)提供保證，使項(xiàng)目區(qū)人民群眾用水困難和飲水健康問(wèn)題得到解決。

工程為項(xiàng)目區(qū)居民生活用水，供水范圍為香泉鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)及前鋒村、南峪村、三泉村、王家莊村、麻池村5個(gè)行政村，供水人口10882人?，F(xiàn)狀水平年為2023年，設(shè)計(jì)水平年為2033年，此次設(shè)計(jì)人口自然增長(zhǎng)率為 0% ，設(shè)計(jì)水平年供水人口10882人，供水保證率為 95% 。

2.2 用水量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T43824—2024)和項(xiàng)目區(qū)所處的地區(qū)分區(qū)，工程位于氣候和地域分區(qū)一區(qū)，最高日生活用水標(biāo)準(zhǔn)：鎮(zhèn)區(qū)居民生活用水定額為90L/（人·d)，農(nóng)村居民生活用水定額為70L/(人·d)。自來(lái)水普及率為 100% ，采用全日制供水，日變化系數(shù) K_d=1.5 ，時(shí)變化系數(shù) K_h=2.2 。供水規(guī)模為 900m³/d ，引水流量為 45.0m³/h ，年供水量為21.90萬(wàn) m³ 。

村內(nèi)流量分配及出水點(diǎn)高程如表1所示。

2.3長(zhǎng)距離供水管路中間低高程用水點(diǎn)支管直接分支供水分析

此次分析以前鋒村(6組）水柏村、麻池村線路為例，前鋒村(6組）、水柏村為低高程用水點(diǎn)，麻池村為高處用水點(diǎn)，麻池村與前鋒村(6組)高差最大，差值為 105.61m 。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T43824—2024)計(jì)算管道水頭損失。

2.3.1 初算管徑

管段直徑 (D) 計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

D=(4Q/πv)^0.5

式（1）中： Q 為管段流量， m³/s;v 為流速， m/s 。塑料管流速為 0.5～2.0m/s 。

2.3.2 管段的水頭損失計(jì)算

管道沿程水頭損失和管道單長(zhǎng)水頭損失計(jì)算公式分別見(jiàn)式（2）式(3）。

h₁=iL

i=10.67q^1.852C^-1.852d^-4.87

式（2）和（3）中： L 為計(jì)算管段的長(zhǎng)度， m;C 為海曾威廉系數(shù)，塑料管道取140，鋼管取 120;q 為管段設(shè)計(jì)流量， m³/s;d 為管道內(nèi)徑， m 。局部水頭損失取沿程水頭損失的 10%^[6] 0

總水頭損失的計(jì)算公式見(jiàn)式(4)。

h=h₁+h_j=1.1h₁

初次設(shè)計(jì)管線布置簡(jiǎn)圖如圖1所示，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，考慮前鋒村（6組）水柏村兩處低高程用水點(diǎn)接通支管出水可能影響向麻池村水池供水的效率，使管線自最遠(yuǎn)、最高的麻池村重復(fù)繞

回，管長(zhǎng)共計(jì) 8.34km 。此做法供水可靠性較高，經(jīng)計(jì)算，管網(wǎng)內(nèi)水流速在 0.5～1.5m/s 范圍內(nèi)，水力條件較好，但投資較大。

2.3.3 設(shè)計(jì)優(yōu)化

為節(jié)約工程投資，同時(shí)保證各用水點(diǎn)自由水頭，從經(jīng)濟(jì)可行的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)對(duì)管線布置做了如下優(yōu)化：管線布設(shè)經(jīng)水柏村、前鋒村(6組）先后接通支管，再向麻池村水池供水。管線布置簡(jiǎn)圖如圖2所示，水力計(jì)算結(jié)果如表3所示。

該線路用水點(diǎn)高程值由低至高排序如下：前鋒村(6組)水池、水柏村水池、麻池村水池?？紤]到最不利用水點(diǎn)為麻池村，使其水頭損失較小，且滿足其自由水頭大于水柏村自由水頭的條件，放大管徑至110mm ，經(jīng)計(jì)算該支管自由水頭為 25.46m ；同時(shí)，減小前鋒村(6組)支管管徑至 32mm ，計(jì)算該支管末端自由水頭為 10.79m ；按照設(shè)計(jì)條件，水柏村自由水頭應(yīng)處于麻池村與前鋒村(6組）自由水頭之間，故在管網(wǎng)水力計(jì)算中，對(duì)水柏村支管進(jìn)行分段取管徑，計(jì)算得到其自由水頭為 24.77m ，滿足水力條件。該線路共使用設(shè)計(jì)管網(wǎng)長(zhǎng)度為 6.02km ，該設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是管網(wǎng)內(nèi)水力條件較差，由于各村組用水量較小，部分管段流速小于 0.5m/s 。但該項(xiàng)目為新建水廠的配水工程，水源取自該地水庫(kù)水，同時(shí)水廠前設(shè)隔板反應(yīng)斜管沉淀池預(yù)處理，后經(jīng)一體化凈水設(shè)備進(jìn)行凈水處理，水質(zhì)保障條件好，可選擇該方案。

優(yōu)化后的管網(wǎng)水力使供向前鋒村（6組）、水柏村和麻池村自由水頭與其地面高程值大小排序一致，因此可消除因枝狀管網(wǎng)水力計(jì)算中低高程值處用水點(diǎn)自由水頭大、高程值大處用水點(diǎn)自由水頭小，從而影響高處引水的顧慮。同時(shí)，管網(wǎng)布設(shè)長(zhǎng)度減少 2.32km ，從而減少工程投資，節(jié)約了工程工期。

在山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水設(shè)計(jì)中，由于其自然條件的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)難度增大。若不考慮投資限制，且水源水質(zhì)一般時(shí)，可選擇優(yōu)化前管線布置，其水力條件較好。若考慮投資、運(yùn)行管理等因素的制約，且在水源水質(zhì)較好的情況下，可選擇優(yōu)化后的線路布置

3結(jié)束語(yǔ)

該設(shè)計(jì)方案基于新建水廠處理后管網(wǎng)水質(zhì)良好的前提，通過(guò)優(yōu)化管線布設(shè)，經(jīng)水力計(jì)算分析，在管線中間低高程值處分支管出水是可行的，優(yōu)化后工程投資可減少15.32萬(wàn)元，約占工程總投資的 8.9% 。

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Analysisof the DesignDifficultiesofWaterSupplySysteminMountainous Towns and Townships

WEI Xiuping QIN jing

ShaanXi ShengBao JiXia YinWeiGuanGai ZhongXin，Xianyang712OOo，China

Abstract: The water supply conditions in some mountainous towns are inadequate，characterized byunscientific planning and poorly managed，scattered water sources，which complicates operation and management.In designing water supply system for mountainous towns and townships，diferent pipeline network layout schemes were designed considering the complexity of terrain conditions，the degree of dispersion of water use points，and the design flow rate being relatively small.Hydraulic calculations were performed to adjust the pipe diameter ensuring，that the calculated head loss and terminal residual pressure comply with design standards.By analyzing and comparing the advantages and disadvantages of the hydraulic conditions of the route，evaluating the application of different schemes， andestimating engineering investment，this paper analyzes the feasibility of diverting water from lower branches in the design of water supply projects for mountainous towns and townships，and also provides possibilities for saving engineering investment.

Key words: township water supply network; engineering investment; elevation difference; terminal residual pressure

（欄目編輯：董清芝）