（石林县水务局）

关键词  农村人饮  供水管道  供水方式  管道布置  管道选择

        水力计算

一、农村人饮工程的供水方式

石林县地处典型的喀斯特岩溶地区，是一个典型的山区县。农村人畜饮水工程只能采用管道来供水。按照管道在工程中的作用及功能，将管道分为抽水管道、输水管道和配水管道三种类型。

抽水管道是指从提水泵站至水塔、高位水池等调节构筑物之间的管道。

输水管道是指从水源点或水塔、高位水池等调节构筑物至各用水区调节构筑物之间的管道。

配水管道是指从调节构筑物至各用水户之间的管道。

根据各工程的水源点和用水村庄的自然地理位置、地形地势特点，目前石林县农村人饮主要有以下几种供水方式：

①直接从水源点向各用水户供水的方式。这是最简单的供水方式，县城周边村庄接市政管网直接供水的都是这种方式。

②从水源点建泵站抽水至水塔或高位调节水池，净化后再由配水管分水至各用水户的供水方式。这是目前对于单个自然村或一个片区的多个自然村是常见供水方式。如北大村乡老挖村人饮工程、平地村人饮工程、大宜奈人饮工程等。

③从水源点输水至村庄附近的集水池，建泵站抽水至水塔或高位调节水池，净化后再由配水管分水至各用水户的供水方式。这是目前对于多个村庄的常见供水方式。

④从水源点输水至泵站集水池，然后抽水至水塔或高位调节水池，净化后再输水至各自然村的调节水池，最后由配水管分水至各用水户的供水方式。这是集镇片区的常见供水方式。如板桥镇矣马伴片区人饮工程。

二、管道选线和布置

管道的选线和布置以用水安全可靠、节约投资、减少运行成本、方便管理为原则。

抽水管、输水管要根据工程的水源条件，向用水片区布置，要求管线起伏不大，线路尽量短，避免穿越河流、沟谷、陡坡和其它建筑物。配水管要根据供水规模合理分布于整个用水区，按其布置形式可分为树枝状管网、环状管网和混合状管网。

管道应沿现有道路或规划道路路边布置，并符合村镇有关建设规划。管线在穿路时，水管须放在钢筋砼套管内，套管直径应比给水管直径大250—300mm，套管内均注沙填实，两端油麻密封。在管道凸起点，应设自动进（排）气阀。管道应分段或分区设检修阀，各级支管均应在适宜位置设检修阀。输水管应在出口设置浮球阀等流量自动控制装置。地形高差较大时，应根据供水水压要求和分压供水的需要在适宜的位置设加压泵或减压设施。应根据村镇具体情况，按有关规范的要求设消火栓，消火栓应设在取水方便的醒目处。

生活用水管网严禁与非生活饮用水管网和各单位自备供水系统连接。对易受洪水或雨水冲刷地段的管道，应采取必要的保护措施。对架空管道要设支墩，承插式管道在垂直或水平方向转弯处要设置镇墩。住宅的分户供水管上应设水表；单位或建筑物的引人管上应设水表；向多个村庄输水时，入村的干管上应设水表，水表前应设检修阀。闸阀、水表、消火栓等均应设置在闸阀井内。

三、管道管材的选择

选择给水管道的原则是：物理机械性能良好，强度高，保证连续、安全、可靠供水；管材及所有配套产品，都要保证卫生性能符合标准要求，不对水质产生污染和不良影响；易于运输、施工安装和维护保养；使用寿命长；有好的水力条件，光滑不结垢，水头损失小，节省运行费用；在保证使用功能的前提下，尽量降低投资。

目前应用于给水领域的管道从材料上分为金属和非金属两大类。金属管道主要是铸铁管、离心球墨铸铁管、钢管、不锈钢管；非金属管道主要是混凝土管和塑料管；还有复合管道，如铝塑复合管、钢塑复合管等。

①铸铁管机械强度低、脆性大、易腐蚀、易老化、易结垢，接口质量不易保证，运输、安装不便。

②球墨铸铁管综合性能好，强度高，延伸性好，抗腐蚀，耐老化，但运输、安装不便。

③钢管耐高压，韧性好，抗震性能好，但容易腐蚀，易结垢，刚性接头的防腐处理困难，相对使用寿命短。

④不锈钢管综合力学性能好，耐腐蚀，口径不大，但价格高。

⑤混凝土管耐腐蚀，不污染水质，承插连接，但易结垢，质脆，搬运困难，容易损坏，运输、安装不便。

⑥塑料管材质轻，运输、安装方便，化学稳定性好，耐腐蚀，使用寿命长，水力性能好，管道内壁光滑，阻力系数小，不易积垢，对水质无二次污染，小管道价格低。是目前国内替代钢管和铸铁管的主要管材。

⑦复合管道既有金属高的承压、强度和刚度，又有塑料管的优点，综合性能优越。但价格较高。

所以管材选择应根据设计内径、内水压力、敷设方式、外部荷载、地形、地质、施工条件、材料供应和价格等条件，通过结构计算和技术经济比较确定，并符合国家卫生检验和现行产品标准的要求，同时要符合相关的管道技术规范的规定。

在本地的人饮工程设计中，对于地埋管道，应优先考虑选用给水塑料管；对于明设管道，应选用金属管或混凝土管，避免选用塑料管。为降低工程投资：对于管径＜300mm的，应考虑选用塑料管或钢管；对于管径＞300mm的，应考虑选用球墨铸铁管。

四、管道水力计算、管径选择

1、供水流量、管径确定

在明确了现状的供水范围之后，要按设计规划的年限（农村人饮15年），确定出远期的供水范围，根据用水定额（本地农村人饮最高日用水定额为80—100L/人·d，大牲畜为30L/头·d，小牲畜为5L/头·d），按生活用水量、畜禽饲养用水量、公共建筑用水量、消防用水量和其它用水量，预测远期的最高日总用水量和各自然村的用水量。其中：公共建筑用水量按最高日生活用水量的25%计算；消防用水量因为设计规模小，应许短时间断供水，因此可以不单独考虑消防用水量，只需要在适当的位置设置消火栓，使供水能力高于消防用水量即可；其它用水量主要为未预见水量及管网输水损失，按最高日用水量的25%合并计算。

计算出远期的最高日总用水量和各自然村的用水量之后，就可以利用下式计算管道的直径  

式中  D——管道计算内径（m)；

Q——管段设计流量（m3/s)；

ue——经济流速（m/s）。

经济流速可根据选用管材单价，当地敷管单价及动力价格（电费）计算确定。管径大时，经济流速大；管径小时，经济流速小。计算出D后，应按照国家现行产品标准选取与之相近的标准管径。

①对于抽水管道，经济流速为1.5—2.5m/s，设计流量要按泵站的工作时间计算，考虑本地供电的实际情况，泵站的工作时间一般＜10小时。

②对于输水管道，经济流速为0.6—1.2m/s，输水时间按24小时计算。

③对于配水管道，一般来讲，干管与支管相比较，干管的经济流速较低( 0.5—0.75m/s)；支管中，靠近水厂或调节构筑物的起端支管较高（0.75—1.0m/s)，末端支管较低（＜0.75m/s）。

配水管网设计流量（Q配）为最高日最高时用水量。

式中  Q设——设计供水能力，按最高日用水量计算（m3/h)；

Kh——时变化等数，本地农村人饮工程一般Q设＜1000m3/d，取Kh＝2.0—3.0；而受条件限制的定时供水，Kh＝3.0—4.0。

配水管道中，所有节点出流量之和，应等于最高日最高时用水量。每个节点的出流量，包括综合用水出流量和集中出流量，综合用水出流量以人均综合用水当量乘以由该节点供水的设计人口数计算；集中出流量为用水大户的最高时用水量。树枝状管网的管段设计流量，等于该管段下游各管段所有出流量之和。环状管网的管段设计流量在满足各节点出流量的前提下，通过管网平差计算确定。

2、管道水力计算

管道水头损失计算应包括沿程水头损失和局部水头损失。

① 沿程水头损失，可按下式计算：hl=iL

式中  hl——沿程水头损失（m)；

L——计算管段的长度（m)；

i——单位管长水头损失（m/m）。

塑料管的单位管长水头损失，可按公式计算：

式中 Q——管段流量（m3/s)；

d——管道内径（m）。

钢管、铸铁管的单位管长水头损失可按下式计算：

当u＜1.2m/s时   

当u≥1.2m/s时   

式中：u——管内流速（m/s）；

d——管道内径（m）。

混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失可按下式计算：   

式中 Q——管段流量（m3/s)；

d——管道内径（m)；

n——粗糙系数，根据管道内壁光滑程度确定，可为0.013——0.014。

②配水管网的局部水头损失，可按其沿程水头损失的5%——10%计算。环状管网水力计算时，水头损失闭合差绝对值，小环应小于0.5m，大环应小于1.0m。

绘制管网水力计算图时，在折点、用水点或集中出流点，画小圆圈并编号即为节点。在节点处应标出节点的出流量、节点水头节点地面标高或节点自由水头；在节点于节点之间的管线上应标出管道的流量、管径、管长和水头损失。

3、水力计算的合理性分析

①流人节点的流量，应等于从该节点流出的流量。

②上游节点水头，减去该管段水头损失，等于下游节点水头。

③每个节点的水头，减去该节点地面标高，等于该处自由水头。

④配水管网中，最不利点的白由水头，单层建筑为5—1Om，二层建筑物为10—12m，二层以上每增加一层增加3.5—4.0m。但要视设计范围内用户实际情况或规划要求而定。

⑤用户水龙头的最大静水头不宜超过40m，否则需要采取减压措施。

五、结束语

随着社会主义新农村的快速建设，一批新建或改建的农村人饮工程将陆续上马。从满足农民优良生活环境，确保农村人饮安全的角度出发，优化供水方案，科学布置供水管线，充足计算农村供水水量，合理选用供水管料，进行可靠的水力计算等尤为重要。

平地村有农户241户、共840人，有大牲畜723头，小牲畜1930只。以前村民需要到300米之外地方挑水饮用，雨季挑水爬坡时有好多村民摔倒，有的农户接屋檐雨水饮用，群众吃水较为艰难。该工程实施后，水龙头安装到了各农户家里，家家户户每天都能用上干净的自来水，困扰农户的吃水难题得到了彻底解决。

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