【摘要】農(nóng)村飲水安全工程的設計任務是將向用水戶提供水質(zhì)、水量、水壓符合要求的水，作為一個完整的供水系統(tǒng)，有取水工程、凈水工程及輸配水工程，其中重要的一環(huán)是配水管網(wǎng)的，包括管網(wǎng)流量、管徑及水壓等參數(shù)的確定。另外在飲水安全工程實施過程中發(fā)現(xiàn)幾個問題，如山區(qū)農(nóng)戶居住分散，進戶水管過長或分岔管過多等，在此本人嘗試著用配水管網(wǎng)設計的理論知識進行初步探討。
【關鍵詞】配水管網(wǎng);設計;問題
一、配水管網(wǎng)設計中有關參數(shù)的確定
1、設計規(guī)模：按設計供水人口計算出居民生活用水量，加之公共建筑用水量、飼養(yǎng)畜禽用水量、企業(yè)、消防、道路綠地用水量及管網(wǎng)漏失量等，計算出設計供水規(guī)模（即最高日供水量）。
2、管網(wǎng)設計流量、節(jié)點總流量、管段設計內(nèi)徑、節(jié)點水壓線標高及各節(jié)點自由水壓等參數(shù)的計算。
配水管網(wǎng)布置有樹枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)兩種基本形式，對于住戶分散的配水管網(wǎng)一般采用樹枝狀布置，管網(wǎng)設計流量按最高時用水量計算;節(jié)點總流量為節(jié)點流量與節(jié)點集中流量之和，其中節(jié)點流量為節(jié)點所連接管段沿線流量之和的50%計（管段沿線流量按比流量法計算），節(jié)點集中流量為大用戶用水流量，在樹枝法中可由離管網(wǎng)最遠的末梢節(jié)點算起，流進該節(jié)點的流量等于從該節(jié)點流出的流量。
管道設計內(nèi)徑根據(jù)管段設計流量、經(jīng)濟流速及管道水頭損失計算確定，管道水頭損失包括沿程水頭和局部水頭損失，沿程水頭損失通過水力坡降和管道長度計算出。
以最遠點的節(jié)點（或最高點）作為控制點，其水壓標高加上（或減去）管段的水頭損失為各節(jié)點水壓線標高，與地面標高的差值為各節(jié)點的自由水壓。按照《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》，配水管網(wǎng)中用戶接管點的最小服務水頭：單層建筑物為5～10m，兩層建筑物為10～12m，二層以上每增高一層增加3.5～4.0m，管網(wǎng)最不利點自由水頭不小于14.00m。用戶水龍頭的最大靜水頭不宜超過40m，超過時宜采取減壓措施。
二、配水管網(wǎng)設計中相關理論公式
供水規(guī)模（即最高日供水量） = 居民生活用水量 + 公共建筑用水量 + 飼養(yǎng)畜禽用水量 + 企業(yè)用水量 + 消防用水量 + 澆灑道路和綠地用水量 + 管網(wǎng)漏失水量及其它未預見用水量
比流量q比=（ Q高時- Q集）/ΣL
管道沿線流量Q沿=q比×L
式中Q高時―最高日最高時用水量
Q集 ―集中用水量
L―管段長度
Q節(jié)節(jié)點總流量 = 節(jié)點流量 + 集中流量
節(jié)點流量Q節(jié)=ΣQ沿/2 按節(jié)點連接各管段沿線出流量之和50%計算。
水頭損失 h=沿程水頭損失h1+局部水頭損失h2
沿程水頭損失：h1=iL 局部水頭損失h2可按其沿程水頭損失的10%計算。
鋼管的單位管長水頭損失i按下式計算：
當v<1.2m/s時，i=0.000912v2（1+0.867/v）0.3/d1.3
當v≥1.2m/s時，i=0.00107 v2/d1.3
式中：v―管內(nèi)流速 d―管道內(nèi)徑
三、配水管網(wǎng)設計中相關問題探討
以下以某村自流引水配水管網(wǎng)設計為例，探討設計中管徑選擇的問題，其自流引水工程管道（鑄鐵管）計算案例見下，管段流量已計算出，表中為選擇流速V≤0.6m/s及V=0.6m/s的管徑及輸水水頭損失，從表中可看出，在管道流量不變時，當V≤0.6m/s時，管徑大，輸水水頭損失小;當V=0.6m/s時，管徑小，輸水水頭損失大。在設計中如果用不小于DN25的管徑，則水流速過小，容易在管道中形成雜質(zhì)，不滿足規(guī)范中對輸配水管道設計流速宜不低于0.6m/s的要求;另，這種情況下輸水水頭損失小，反而容易滿足節(jié)點自由水壓，這是相互矛盾的。當V=0.6m/s時，采用管徑小于DN25的規(guī)格，輸水水頭損失大了，各節(jié)點的自由水壓變小，如達不到自由水壓的要求還需要作調(diào)節(jié)水壓的設計，但這種設計更接近實際情況，更合理些�！�
XX村自流引水工程管道（鑄鐵管）計算案例
管段編號 管道 流量（L/s） 流速V≤0.6（m/s）時管徑及水頭損失 流速V=0.6（m/s）時管徑及水頭損失
公稱外徑（mm） 計算內(nèi)徑（mm） 流速（m/s） 水力坡降i （m/m） 管道 長度 （m） 沿程水頭損失（m） 輸水水頭損失（m） 管徑 （mm） 計算內(nèi)徑（mm） 水力坡降i （m/m） 管道 長度 （m） 沿程水頭損失（m） 輸水水頭損失（m）
A-B 0.82 40 40 0.653 0.0329 250 8.222 9.045 41.7 40 0.0282 250 7.048 7.752
B-C 0.28 40 40 0.223 0.0048 300 1.437 1.581 24.4 26 0.0494 300 14.806 16.287
B-D 0.46 40 40 0.366 0.0116 400 4.625 5.087 31.2 34.75 0.0338 400 13.539 14.893
C-E 0.05 25 26 0.094 0.0019 50 0.093 0.103 10.3 14.75 0.1031 50 5.156 5.672
C-F 0.07 25 26 0.132 0.0033 40 0.134 0.147 12.2 14.75 0.1031 40 4.125 4.537
C-G 0.07 25 26 0.132 0.0033 125 0.419 0.460 12.2 14.75 0.1031 125 12.890 14.179
D-H 0.42 40 40 0.334 0.0098 150 1.474 1.622 29.8 26 0.0494 150 7.403 8.143
另外，在實際施工中發(fā)現(xiàn)一些山區(qū)農(nóng)戶居住分散，進戶水管過長的情況，按照配水管網(wǎng)設計相關理論：沿程水頭損失h1=iL （為單位管長水力損失與管長的積），單位管長水力損失i與管徑和流速有關，同樣的管徑和流量，單位管長水力損失i不變，當入戶的進水管增長（L增長），沿程損失h1就增加，管道輸水損失增加，管道終節(jié)點（水嘴）的自由水頭變小，地面高程大時會出現(xiàn)無水的情況。這種情況也會出現(xiàn)在高差大的村莊中，高處街道無水、而低處街道有水。
農(nóng)戶居住點不集中，分岔管過多，按照比流量法的理論，q比=（ Q高時- Q集）/ΣL，管網(wǎng)總設計流量一定，管長越大，比流量越小，分配到各管段的沿線流量就小，設計時管徑應相應小些;當管道流量為0.1 L/s時，用鍍鋅管DN15勉強能滿足設計流速不低于0.6m/s的要求，故在管網(wǎng)施工過程中不能隨意增加岔管，降低用水量。
【關鍵詞】配水管網(wǎng);設計;問題
一、配水管網(wǎng)設計中有關參數(shù)的確定
1、設計規(guī)模：按設計供水人口計算出居民生活用水量，加之公共建筑用水量、飼養(yǎng)畜禽用水量、企業(yè)、消防、道路綠地用水量及管網(wǎng)漏失量等，計算出設計供水規(guī)模（即最高日供水量）。
2、管網(wǎng)設計流量、節(jié)點總流量、管段設計內(nèi)徑、節(jié)點水壓線標高及各節(jié)點自由水壓等參數(shù)的計算。
配水管網(wǎng)布置有樹枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)兩種基本形式，對于住戶分散的配水管網(wǎng)一般采用樹枝狀布置，管網(wǎng)設計流量按最高時用水量計算;節(jié)點總流量為節(jié)點流量與節(jié)點集中流量之和，其中節(jié)點流量為節(jié)點所連接管段沿線流量之和的50%計（管段沿線流量按比流量法計算），節(jié)點集中流量為大用戶用水流量，在樹枝法中可由離管網(wǎng)最遠的末梢節(jié)點算起，流進該節(jié)點的流量等于從該節(jié)點流出的流量。
管道設計內(nèi)徑根據(jù)管段設計流量、經(jīng)濟流速及管道水頭損失計算確定，管道水頭損失包括沿程水頭和局部水頭損失，沿程水頭損失通過水力坡降和管道長度計算出。
以最遠點的節(jié)點（或最高點）作為控制點，其水壓標高加上（或減去）管段的水頭損失為各節(jié)點水壓線標高，與地面標高的差值為各節(jié)點的自由水壓。按照《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》，配水管網(wǎng)中用戶接管點的最小服務水頭：單層建筑物為5～10m，兩層建筑物為10～12m，二層以上每增高一層增加3.5～4.0m，管網(wǎng)最不利點自由水頭不小于14.00m。用戶水龍頭的最大靜水頭不宜超過40m，超過時宜采取減壓措施。
二、配水管網(wǎng)設計中相關理論公式
供水規(guī)模（即最高日供水量） = 居民生活用水量 + 公共建筑用水量 + 飼養(yǎng)畜禽用水量 + 企業(yè)用水量 + 消防用水量 + 澆灑道路和綠地用水量 + 管網(wǎng)漏失水量及其它未預見用水量
比流量q比=（ Q高時- Q集）/ΣL
管道沿線流量Q沿=q比×L
式中Q高時―最高日最高時用水量
Q集 ―集中用水量
L―管段長度
Q節(jié)節(jié)點總流量 = 節(jié)點流量 + 集中流量
節(jié)點流量Q節(jié)=ΣQ沿/2 按節(jié)點連接各管段沿線出流量之和50%計算。
水頭損失 h=沿程水頭損失h1+局部水頭損失h2
沿程水頭損失：h1=iL 局部水頭損失h2可按其沿程水頭損失的10%計算。
鋼管的單位管長水頭損失i按下式計算：
當v<1.2m/s時，i=0.000912v2（1+0.867/v）0.3/d1.3
當v≥1.2m/s時，i=0.00107 v2/d1.3
式中：v―管內(nèi)流速 d―管道內(nèi)徑
三、配水管網(wǎng)設計中相關問題探討
以下以某村自流引水配水管網(wǎng)設計為例，探討設計中管徑選擇的問題，其自流引水工程管道（鑄鐵管）計算案例見下，管段流量已計算出，表中為選擇流速V≤0.6m/s及V=0.6m/s的管徑及輸水水頭損失，從表中可看出，在管道流量不變時，當V≤0.6m/s時，管徑大，輸水水頭損失小;當V=0.6m/s時，管徑小，輸水水頭損失大。在設計中如果用不小于DN25的管徑，則水流速過小，容易在管道中形成雜質(zhì)，不滿足規(guī)范中對輸配水管道設計流速宜不低于0.6m/s的要求;另，這種情況下輸水水頭損失小，反而容易滿足節(jié)點自由水壓，這是相互矛盾的。當V=0.6m/s時，采用管徑小于DN25的規(guī)格，輸水水頭損失大了，各節(jié)點的自由水壓變小，如達不到自由水壓的要求還需要作調(diào)節(jié)水壓的設計，但這種設計更接近實際情況，更合理些�！�
XX村自流引水工程管道（鑄鐵管）計算案例
管段編號 管道 流量（L/s） 流速V≤0.6（m/s）時管徑及水頭損失 流速V=0.6（m/s）時管徑及水頭損失
公稱外徑（mm） 計算內(nèi)徑（mm） 流速（m/s） 水力坡降i （m/m） 管道 長度 （m） 沿程水頭損失（m） 輸水水頭損失（m） 管徑 （mm） 計算內(nèi)徑（mm） 水力坡降i （m/m） 管道 長度 （m） 沿程水頭損失（m） 輸水水頭損失（m）
A-B 0.82 40 40 0.653 0.0329 250 8.222 9.045 41.7 40 0.0282 250 7.048 7.752
B-C 0.28 40 40 0.223 0.0048 300 1.437 1.581 24.4 26 0.0494 300 14.806 16.287
B-D 0.46 40 40 0.366 0.0116 400 4.625 5.087 31.2 34.75 0.0338 400 13.539 14.893
C-E 0.05 25 26 0.094 0.0019 50 0.093 0.103 10.3 14.75 0.1031 50 5.156 5.672
C-F 0.07 25 26 0.132 0.0033 40 0.134 0.147 12.2 14.75 0.1031 40 4.125 4.537
C-G 0.07 25 26 0.132 0.0033 125 0.419 0.460 12.2 14.75 0.1031 125 12.890 14.179
D-H 0.42 40 40 0.334 0.0098 150 1.474 1.622 29.8 26 0.0494 150 7.403 8.143
另外，在實際施工中發(fā)現(xiàn)一些山區(qū)農(nóng)戶居住分散，進戶水管過長的情況，按照配水管網(wǎng)設計相關理論：沿程水頭損失h1=iL （為單位管長水力損失與管長的積），單位管長水力損失i與管徑和流速有關，同樣的管徑和流量，單位管長水力損失i不變，當入戶的進水管增長（L增長），沿程損失h1就增加，管道輸水損失增加，管道終節(jié)點（水嘴）的自由水頭變小，地面高程大時會出現(xiàn)無水的情況。這種情況也會出現(xiàn)在高差大的村莊中，高處街道無水、而低處街道有水。
農(nóng)戶居住點不集中，分岔管過多，按照比流量法的理論，q比=（ Q高時- Q集）/ΣL，管網(wǎng)總設計流量一定，管長越大，比流量越小，分配到各管段的沿線流量就小，設計時管徑應相應小些;當管道流量為0.1 L/s時，用鍍鋅管DN15勉強能滿足設計流速不低于0.6m/s的要求，故在管網(wǎng)施工過程中不能隨意增加岔管，降低用水量。
