农村饮水安全工程配水管网设计及几点问题探讨

'农村饮水安全工程配水管网设计及几点问题探讨-水利施工【摘要】农村饮水安全工程的设计任务是将向用水户提供水质、水量、水压符合要求的水，作为一个完整的供水系统，有取水工程、净水工程及输配水工程，其中重要的一环是配水管网的，包括管网流量、管径及水压等参数的确定。另外在饮水安全工程实施过程中发现几个问题，如山区农户居住分散，进户水管过长或分岔管过多等，在此本人尝试着用配水管网设计的理论知识进行初步探讨。【关键词】配水管网;设计;问题　　一、配水管网设计中有关参数的确定　　1、设计规模：按设计供水人口计算出居民生活用水量，加之公共建筑用水量、饲养畜禽用水量、企业、消防、道路绿地用水量及管网漏失量等，计算出设计供水规模（即最高日供水量）。　　2、管网设计流量、节点总流量、管段设计内径、节点水压线标高及各节点自由水压等参数的计算。　　配水管网布置有树枝状管网和环状管网两种基本形式，对于住户分散的配水管网一般采用树枝状布置，管网设计流量按最高时用水量计算;节点总流量为节点流量与节点集中流量之和，其中节点流量为节点所连接管段沿线流量之和的50%计（管段沿线流量按比流量法计算），节点集中流量为大用户用水流量，在树枝法中可由离管网最远的末梢节点算起，流进该节点的流量等于从该节点流出的流量。　　 管道设计内径根据管段设计流量、经济流速及管道水头损失计算确定，管道水头损失包括沿程水头和局部水头损失，沿程水头损失通过水力坡降和管道长度计算出。　　以最远点的节点（或最高点）作为控制点，其水压标高加上（或减去）管段的水头损失为各节点水压线标高，与地面标高的差值为各节点的自由水压。按照《村镇供水工程技术规范》，配水管网中用户接管点的最小服务水头：单层建筑物为5～10m，两层建筑物为10～12m，二层以上每增高一层增加3.5～4.0m，管网最不利点自由水头不小于14.00m。用户水龙头的最大静水头不宜超过40m，超过时宜采取减压措施。　　二、配水管网设计中相关理论公式　　供水规模（即最高日供水量）=居民生活用水量+公共建筑用水量+饲养畜禽用水量+企业用水量+消防用水量+浇洒道路和绿地用水量+管网漏失水量及其它未预见用水量　　比流量q比=（Q高时-Q集）/ΣL　　管道沿线流量Q沿=q比×L　　式中Q高时―最高日最高时用水量　　Q集―集中用水量　　L―管段长度　　Q节节点总流量=节点流量+集中流量　　节点流量Q节=ΣQ沿/2按节点连接各管段沿线出流量之和50%计算。　　水头损失h=沿程水头损失h1+局部水头损失h2　　沿程水头损失：h1=iL 局部水头损失h2可按其沿程水头损失的10%计算。　　钢管的单位管长水头损失i按下式计算：　　当v<1.2m/s时，i=0.000912v2（1+0.867/v）0.3/d1.3　　当v≥1.2m/s时，i=0.00107v2/d1.3　　式中：v―管内流速d―管道内径　　三、配水管网设计中相关问题探讨　　以下以某村自流引水配水管网设计为例，探讨设计中管径选择的问题，其自流引水工程管道（铸铁管）计算案例见下，管段流量已计算出，表中为选择流速V≤0.6m/s及V=0.6m/s的管径及输水水头损失，从表中可看出，在管道流量不变时，当V≤0.6m/s时，管径大，输水水头损失小;当V=0.6m/s时，管径小，输水水头损失大。在设计中如果用不小于DN25的管径，则水流速过小，容易在管道中形成杂质，不满足规范中对输配水管道设计流速宜不低于0.6m/s的要求;另，这种情况下输水水头损失小，反而容易满足节点自由水压，这是相互矛盾的。当V=0.6m/s时，采用管径小于DN25的规格，输水水头损失大了，各节点的自由水压变小，如达不到自由水压的要求还需要作调节水压的设计，但这种设计更接近实际情况，更合理些。　　　　　XX村自流引水工程管道（铸铁管）计算案例　　管段编号管道流量（L/s）流速V≤0.6（m/s）时管径及水头损失流速V=0.6（m/s）时管径及水头损失　　公称外径（mm）计算内径（mm）流速（m/s）水力坡降i（m/m）管道长度（m）沿程水头损失（m） 输水水头损失（m）管径（mm）计算内径（mm）水力坡降i（m/m）管道长度（m）沿程水头损失（m）输水水头损失（m）　　A-B0.8240400.6530.03292508.2229.04541.7400.02822507.0487.752　　B-C0.2840400.2230.00483001.4371.58124.4260.049430014.80616.287　　B-D0.4640400.3660.01164004.6255.08731.234.750.033840013.53914.893　　C-E0.0525260.0940.0019500.0930.10310.314.750.1031505.1565.672　　C-F0.0725260.1320.0033400.1340.14712.214.750.1031404.1254.537　　C-G0.0725260.1320.00331250.4190.46012.214.750.103112512.89014.179　　D-H0.4240400.3340.00981501.4741.62229.8260.04941507.4038.143　　　　另外，在实际施工中发现一些山区农户居住分散，进户水管过长的情况，按照配水管网设计相关理论：沿程水头损失h1=iL （为单位管长水力损失与管长的积），单位管长水力损失i与管径和流速有关，同样的管径和流量，单位管长水力损失i不变，当入户的进水管增长（L增长），沿程损失h1就增加，管道输水损失增加，管道终节点（水嘴）的自由水头变小，地面高程大时会出现无水的情况。这种情况也会出现在高差大的村庄中，高处街道无水、而低处街道有水。　　农户居住点不集中，分岔管过多，按照比流量法的理论，q比=（Q高时-Q集）/ΣL，管网总设计流量一定，管长越大，比流量越小，分配到各管段的沿线流量就小，设计时管径应相应小些;当管道流量为0.1L/s时，用镀锌管DN15勉强能满足设计流速不低于0.6m/s的要求，故在管网施工过程中不能随意增加岔管，降低用水量。'