凌海市右卫镇大康村自来水配水管网水力计算

杜荣海，胡志刚

(1.凌海市水利勘测设计处，辽宁 凌海，121200;2.葫芦岛市南票区金星镇水利技术服务中心，辽宁 葫芦岛125018)

0 引言

农村饮水安全问题在世界各国都被摆在首位。解决农村饮水问题，是经济社会发展的客观要求，是政府认真落实“三个代表”重要思想的重大体现，是全面贯彻落实党的十六大和十六届三中全会精神，坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，适应全面建设和谐小康社会的总体要求［1］。因此农村自来水工程设计是我们基层水利工作者年年常有的工作。在这样的工程设计中，进行配水管网水力计算的目地，就是要通过用水户的配水量来确定输水管路的直径。然而这项工作做起来即繁琐又容易出错，工作量很大。在近几年的工作实践中，经过反复的比较验证，对简化管网的水力计算，笔者对此有以下体会。

1 管网水力计算常用方法

最初在进行管网水力计算时，我们通常采用如下繁杂的方法:

1.1 节点布设和间距计算

在完成基础工作后，首先根据管网的交点及管线沿程流量的大小布设节点，并量算出节点间的距离。接着进行沿程流量、节点流量和管段流量的计算。最后确定输水管路的直径、水头损失及节点的标高和自由水压［2］。工作中，要绘制计算简图，布设节点量取节点间距离计算简图见图1所示。现以2008年右卫镇大康村自来水工程设计为例。取一条支线管路，在进行一系列内外业工作的基础上，已知用水户有53户(计用水龙头53个)，其单位水龙头用水量q=0.0293 L/S。

图1 布设节点量取节点间距离计算简图

1.2 沿程流量计算

它等于沿程配水户数乘以用户最高用水量(单位水龙头用水量)。沿程流量结果见表1。

表1 沿程流量表

1.3 节点流量计算

它等于所有相交于该点的管段沿程流量总和的50%。节点流量计算结果见表2。

表2 节点流量计算表

1.4 管段流量计算

管段流量等于本管段下游端节点流量加上转输流量，转输流量就是沿该管段转输下游管段的流量，可由末端向上游推算。管段流量计算结果见表3。

表3 管段流量计算表

1.5 输水管径计算

根据上面的管段流量可求出输水管路需要配用的管径，通常采用《喷灌工程学》中的一个经验公式为:

式中:D为计算管道内径，m;Q为流量，m3/s;V为流速，采用经济流速0.75 m/s。输水管径计算结果见表4。

表4 输水管径计算表

由初算的管径，在综合各种因素的基础上，选择设计管径。然后计算水头损失，再推出不利节点的水压标高和自由水压，这样管网的水力计算就基本结束了。

2 管网水利计算的简便方法

上面的例子仅仅是一条小支线，但从中我们不难看出这样计算非常麻烦，要用计算简图和多个列表，如果是较大的工程进行起来工作量就更大了，且容易出错，需要反复校核才能平衡。其实我们进行管网水力计算的目的就在于解决输水管路所需要的管径问题。所以，我们不防试一试下面的做法。仍然采用前面的例子。

已知用水龙头53个，其单位水龙头用水量q=0.0293 L/S。这样可由单位水龙头用水量和实际使用水龙头数由末端(进户)管路推向上级管路。

在水利学中我们常用的流量公式是断面积与流速的乘积(Q=A×V)，应用这个公式分析我们例子中的已知条件，有单位水龙头用水量;有管路上的用水户数(n)，那么不同管路上的输水量就是Qn=q×n(L/S)［3］。我们的例子采用的经济流速为0.75m/s，接下来就是过水断面积，也就是我们要解决的问题，将已知条件整理一下代入流量公式为:

整理得:

式中:n为龙头数;D为输水管径(计算管径);V为经济流速，本例中采用0.75 m/s。

将单位统一后进行整理:(在此例中)

上述公式解决了我们提出的问题，计算起来就方便多了，只要把管路上的水龙头数量代入公式里，就很容易计算了。该例计算结果见表5。

表5 输水管径计算表

3 结论

综上，从计算结果上看二者之间相差无几，从公式的应用上看，二者也是统一的，只不过是在例子中将采用的流速代入加以整理了。但是主要的应从计算程序上看，将公式中的Q直接代入q、n，也就是说不同管路上的n不同，其Q也就不同，计算出的管径也就不同。

由此看出这样处理后，可不必做那么多的节点流量和管段流量，这样要简练的多，少做了不少无用功。可以说是事半功倍，所以，在实际工作中，应该具体问题具体分析，在取得结果一致的情况下，应删繁就简。

当然，实践是检验真理的标准。只有在实际工作中，不断地摸索和探讨，不断地学习和总结，才能积累更多的知识财富，才能不断地提高。

［1］全国爱国卫生运动委员会办公室.中国农村给水规划设计手册［S］.北京:化学工业出版社，1998.

［2］水利部农村水利司.农村供水处理技术与水厂设计［M］.北京:水利水电出版社，2010.

［3］俞良协，郑雁榕.武汉市供水管网水力计算模型的建立［J］.管道技术与设备，2002(01):38－40.