农村饮水安全工程配水管网设计探析

'农村饮水安全工程配水管网设计探析　　【摘要】配水管道因其分布面较广，呈网状分布，因而被称为管网。供水管网多数情况下指的是配水管道，也就是水厂为用户供水时所采用的管道，分为配水支管与配水干管两种。农村饮水安全工程中所使用的配水管网主要有两种，分别是环状管网与树枝状管网。农村饮水安全工程配水管网的设计中包含了多项内容，具体有管道布置、管网水力计算、确定管径、计算输配水管网的控制点压力等，本研究主要对管网设计内容进行探讨，并总结管网施工中的注意事项。【关键词】农村饮水安全；工程；配水管网；设计中图分类号：TU991.25文献标识码：A文章编号：农村饮水安全工程配水管网的设计中包含有管道布置、管网水力计算、确定管径、计算输配水管网的控制点压力等。设计管网时，应根据相关规范要求，结合农村的实际情况（地理、气候、运行情况等）进行设计，确保设计方案的安全可靠、经济合理、技术科学。1.配水管网的选线与布置要求（一）管网应在农村的整个用水区域中合理分布，尽量缩短路线，要求与农村的相关建设规划相符；8 （二）若农村规模较小，可采取树枝状管网布置模式。若农村规模较大且具备一定的条件，可采取环状管网布置模式，或是结合环状与树枝状进行布置。对于山区丘陵地区，应尽量顺着山脊布置主管道，使管道起伏情况最小化。若农村的地形较为复杂，需要爬坡，此时管道的最大纵坡应控制在1:1.5以内，且不应大于土壤内摩擦角，在各个平面拐弯处与纵断面的起伏之处设置镇墩。此外，管道转弯角度应≥90°[1]；（三）配水管道应根据现有的道路或是正在规划中的道路进行布置；（四）一般情况下，管道应在未受过扰动的土层上埋设，将管道埋设在岩基上方，并且铺设砂垫层。若管道埋设的土层属于承载力不足的软土地基，则应首先采取基础处理，再进行埋设；（五）在管道的凸起处，应设置自动进气阀/排气阀；长距离无凸起点的管段，每隔一定距离也应设进气阀/排气阀。在选择农村配水管网排气阀时，选择单口排气阀，且排气阀与管道的直径比例控制在1:2～1:5之间。将泄水阀设在管道最低处，通常泄水阀与管道的直径比例为1:3，阀门井中可单独方式泄水阀、排气阀，也可同时放置其他管件；（六）若农村的地形差距大，则应结合供水水压以及分压供水的要求进行考虑，增设加压泵（或是减压设施）在合适的位置；8 （七）在设置消火栓时，应根据建筑设计防火规范的相关要求，结合农村的实际情况进行考虑。消火栓应设置在便于取水且醒目的地方；（八）集中供水点应设置在便于取水的地方，气温较寒冷的地区应做好相应的防冻对策；（九）测压表应设置在水压最不利用户接管点处；2.配水管管材的选择在农村饮水安全工程建设中，最关键的便是水质。一直以来，局部地下水、湖库水以及江河水等水质的严重污染是因为各类污染污排水了地下水域江河水中，常见的有地面污染物、生活污水、工业废水以及农业污水等，由于水质受到了污染，人们的日常用水也受到了严重的影响。所以，在选择配水管时，要选择水利性能好、化学稳定性佳、耐腐蚀性强、阻力系数小、管壁光滑、难以积垢的管材[2]。所选配水管材应与各项基本要求（耐久、受力、卫生等）相符，在保证质量的基础上，尽量选择较为节能、经济、易于施工的PE管材。3.管网水力的计算3.1配水管网流量设计[3]要求在流量设计中，需要满足用户在最高日最高时的用水量。8 公式中，代表设计供水能力，根据最高日的用水量进行计算；代表时变化系数。时变化系数：应根据设计供水规模、供水方式、生活用水和企业用水的条件、方式和比例，结合当地相似供水工程的最高日供水情况综合分析确定。3.2人均综合用水当量的计算公式中，代表人均综合用水当量（m3/h，人）；代表配水管网的设计流量（m3/h）；代表用水大户（学校、机关、企业等）最高时的用水总量（m3/h）；代表设计用水人口；3.3节点的出流量节点是指管网水力计算绘制图中的集中出流点、用水点、折点等，通过小圆圈编号来表示。最高日最高时的用水量即是配水管网所有节点的出流总量[4]。每一个节点出流量包含了两个部分，分别是集中出流量以及综合用水的出流量。集中出流量代表用水大户（学校、机关、企业等）最高时的用水总量，综合用水的出流量的计算则是根据每人平均综合用水当量与该节点设计的供水人口数相乘；3.4管段的设计流量对于以树枝状管网布置的管段，其设计流量为该管段下游各个管段的出流量总数；对于以环状管网布置的管段，其设计流量以满足各个节点处出流量为基础，根据管网平差进行计算；3.5管道内圆直径的计算8 公式中，代表管道计算内圆直径（m）；代表管段的设计流量（m3/s）；代表经济流速（m/s）；经济流速可结合所选管材的价格、农村敷管价格、动力价格等进行计算。管径的大小与经济流速的大小呈正比关系。管径大，经济流速也大，管径小，而经济流速也小；3.6管道水头的损失计算在计算管道水头的损失时，应包含局部水头损失以及沿程水头损失在其中；在计算配水管网局部水头的损失时，可根据其5％～10％的沿程水头损失进行计算。在计算环状管网的水力时，水头损失闭合差绝对值，大环应小于1米，小环应小于0.5米；3.7管网水力计算图的标注图1：管网水力计算图的标注方法结合地形图的结果或是实际测量结果，明确各个节点的地面高程后，在示意图中标注。3.8最不利点自由水头的确定一般情况下，选取人数最多或是距离水厂最远作为最不利点，在确定最不利点处的自由水头时，若建筑是单层则为5～10m，若建筑是双层则为10～12m，对于两层以上的建筑，每增加一层则相应的增加3.5～4m。根据设计区域的规划要求或是用户的实际需求来确定。3.9各个节点水压线标高的确定8 首先，明确最不利点处的水压线标高（自由水头+地面高程），接着由下游节点至上游节点进行推算，推算方法是在下游节点的水压线标高的基础上，加上该管段水头损失总量，从而取得上游节点的水压线标高值。在选择泵或是判断高位水池的最低水位时，可将推算结果作为参考依据。3.10检验校核①节点的流入流量与流出流量应相等；②上游节点的水压线标高值减去相应管段的水头损失，其结果应与下游节点的水压线标高值相等；③各个节点的水压线标高值在减去其地面标高后，应与此处的自由水头相等；4.配水管网的施工要求（一）在埋设管道时，管顶覆土应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度、与其他管道交叉等因素确定。非冰冻地区，管顶覆土宜不小于0.7米；在松散岩基上埋设时，管顶覆土不应小于0.5米；寒冷地区，管顶覆土应埋设于冻深线以下；穿越道路、农田或沿道路铺设时，管顶覆土宜不小于1.0米，且应清理干净管壁周围的所有杂物；（二）在铺设管道之前，应首先对粘结溶剂、橡胶圈、管件、管材的进行检查，确保各项材料均符合设计要求。此外，承插管道插口的插入方向应与水流方向相同；（三）若管道需穿越公路、铁路、河道等，管道外应设置钢管管套，并做好防腐措施；8 （四）户表井以及阀门井的具体形式视安装情况进行考虑，在设置户表井以及阀门井的位置时，尽量设于路边的向阳位置，以预防其受冻或是受到重型车的碾压[5]；（五）水表以及总闸阀应设置在农村条件较好的街道，以方便管理与维修工作；5.结束语对于农村的饮水安全工程建设而言，配水管网是否设计得经济合理十分关键。配水管网是农村饮水安全工程中主要环节之一，此环节的合理设计不仅会影响该工程项目整体质量，还会影响管网的运行以及投资。因此，在设计农村饮水安全工程的配水管网时，应结合各方面的因素综合考虑，以确保管网设计的合理、经济、科学。【参考文献】[1]仲淑梅,张华嵩,武秀英.农村供水工程可持续运行存在的主要问题及解决措施[J].黑龙江水利科技,2013(01):81-82.[2]朱红莲,徐征和,孔珂,刘玉彩.基于改进遗传算法的农村供水管网优化设计[J].中国农村水利水电,2010(07):72-75.[3]徐图,阎林,阎丽.农村饮水安全工程规划设计应注意的几个问题[J].黑龙江科技信息,2009(32):127.8 [4]王伟华,陆岩,许明辉.杜尔伯特县农村饮水安全工程配水管网水力计算[J].黑龙江水利科技,2010,38(02):131-132.[5]卢占设,袁鹏.农村饮水安全工程PVC管材冬季施工注意事项[J].河南水利与南水北调,2010(10):18-19.8'