农村供水管网延伸设计与Excel计算的应用

姜啸

（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 401147）

农村供水管网延伸设计与Excel计算的应用

姜啸

（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 401147）

在农村饮水管网延伸工程中，采取因地制宜的设计方案，可以充分发挥现有供水工程潜力。在满足现行标准和用户要求的前提下，兼顾方案的经济合理，使工程充分发挥效益，是工程设计人员应当研究的问题。该文主要介绍供水管网延伸方案设计的设计依据、基本内容和计算方法，以供类似工程借鉴。

农村饮水安全；供水工程；管网延伸

近年来，全国各地都在加大农村饮水安全工程的投入，在这种背景下，工程的设计更应当以资源的合理利用为出发点，考虑如何与当地的自然环境、经济基础、水资源和农村发展的需要相结合，充分发挥已有的供水工程潜力。在同时满足现行标准和用户要求的前提下，力求工程方案合理和投资经济，方便运行管理，这是工程着手设计前首先要明确的原则。

以农村安全饮水工程的供水管网延伸方案为例，按照“先集中、后分散”的布置原则，尽量在有条件集中供水的地方，新建适度规模的集中供水工程，确保可以供水到户。比如乡村居民区和学校距离县城、乡镇的自来水厂较近时，可依托已建的自来水厂，通过扩建、改建，辐射延伸供水管线的方式，发展自来水的供应，可较快速而优质地实现城乡供水一体化。这类“由点及面”的供水工程不但集约了资源，而且施工周期相对较短。

1 工程设计依据

管网延伸工程属于农村供水扩建工程，应达到国家及当地的技术标准要求，从供水的水质、水量、取水形式及水源保证率4个方面来说，主要有：①供水水质应达到GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》的要求；②供水量须按照现行的SL301—2004《村镇供水工程技术规范》确定，以适应不同地区、不同用水条件的情况，并以居民的生活用水为主要解决对象，统筹考虑饲养畜禽和第二、第三产业等用水的需要；③用水方便程度依照《农村饮水安全卫生评价指标体系》对人力取水时间方面的要求，在有条件集中供水的地方，兴建可以供水到户工程，暂时无法做到全面供水到户时，分步逐期地进行实施；④水源保证率一般要求达到95%，严重缺水地区至少达90%。

2 工程规模和供水量

采用管网延伸入户工程方案前须调查确定拟建工程设计年限、用水区内解决人数、供水水源及配水管网长度。其中，设计年限和供水人口应与当地村镇规划相协调，确保设计水平年内供水能力与当地发展水平相适应；注重水源可靠性论证，尽可能选取拥有良好水质、充沛水量、便于供水卫生防护的工程水源点，尤其应当选用水处理难度低的优质淡水；管网布置需要充分利用地形条件和落差，使安装、维修及管理方便，减少二次搬运产生的额外费用，尽量做到线路短，开挖量小，少拆迁、少占农田，施工、运行和维护方便并满足管道埋地要求的原则。还应当考虑对已有工程部分的供水水平的影响，综合论证新建管网部分的可行性，保证工程扩建后，整个供水管网的供水能力能够满足设计要求。

最高日供水量为居民生活用水量、公共建筑用水量、禽畜饲养用水量、企业用水量、消防用水量、浇洒道路和绿地用水量、管网漏失水量与未预见用水量、水厂自用水量的总和。

本工程的取水量不大，未超过水厂的富余供水能力，主水源为附近水厂提供的成品水，水质、水量均较易满足要求。当延伸管网不是直接从供水水源点延伸，而是从已建管网的主干管中选点发散延伸时，还应复核该条主干管的设计流量是否能满足增大的输水量。如果不能满足要求，则应考虑将主干管一并更换为较大管径的管道，或者重新选择接入管网的位置，以求各个节点的水力计算指标能够经济合理。

3 工程设计

3.1 净水设施

规模化集中供水工程可参考相关供水工程标准图集设计，按照标准的净化、消毒工艺配置水处理设施并确保有效运行。如果拟用水厂管网成品水，可不必另外增设净水设施。

3.2 管网材料比选

工程要采用性能可靠、符合相关的国家标准和卫生安全要求的材料及设备，并以产品耐腐蚀、耐老化、节能、节水、环保为优先采用原则。给水管与其他功用的管材相比，各项性能指标都更为严格，特别是用于生活饮用水方面的管材需要具有无毒、无辐射、不含有害物质、良好的耐腐性能及使用寿命较长等要求。随着工艺的不断革新，管道材料种类也在不断丰富，主要类型有塑料管和金属管。

聚乙烯（PE）管作为塑料管的典型代表已在供水工程中有较为普遍的应用。材料安全卫生、耐腐蚀、耐低温，具有独特的柔韧性、优良的耐刮痕和较长的使用寿命。聚乙烯管施工技术成熟、安装方便，采用可靠的热熔连接，使管道一体化且无渗漏点。管材价格低廉，重量轻，在低水压直供饮水管道工程中，性价比较高。由于管材暴露在室外时易老化降解，因此，仅适用于埋设。

不锈钢管是给水中比较常用的金属管。管材坚硬耐用，糙率较小，地埋和明设均可。其缺点是管材安装需要管件较多，造价相对昂贵，后期维护工作多。钢管由于其金属管材的特性，需要做防锈蚀处理。

农村饮供水受用水区地形、季节变化影响较大，多为埋设管道，且农村地区多存在供水点分散的现象，运行维护应尽量简单化。综合考虑，管道敷设以聚乙烯（PE）管为主，在使用受限时，结合采用其他管材。

3.3 配水管网水力设计EXCEL表格化

由于农村管网的供水点分散，供水管网大多形如树枝状网络。因此，管段配水量按流入任一端点的流量与流出这一端点流量之差来计算，管网最不利节点往往是距离水源最远的干管末端或相对较远的最高节点，再自下而上，依次确定各节点水压线标高。针对这种管网单向无回路的特性，可以利用EXCEL表格进行计算。通过联立流量与管道水头损失公式，再将工程中的每个管网水力计算单元相互按上、下游管道顺序使之相互关联，从而编辑成为简单的计算表格。

Excel计算表格编制思路：首先水力计算流量是按最高日、最高时流量进行计算的，即水力计算流量=本段管道最大日平均输水量×时变化系数，由此可得到每个节点的需水量。在确定各管段设计出流水量后，拟定管道内径，由流量公式反推管道流速，接着依照采用管材得到总水头损失。最后结合各个节点的设计地面标高确定最不利点水压线标高，从最不利点开始，按照管线建立逻辑关系，计算管网各个节点的水压标高。

还可以对表格进行扩充，将供水规模阶段的供水量计算工作也录入表格，把以各个节点人口为单元计算的供水量与相应节点的管道水力计算相互串联。另外可根据对设计理论和EXCEL表格操作的熟悉程度，直接调用函数或者录制宏等方法对EXCEL表格计算的多个方面进行深入开发和优化。如管道流速的控制与管径的比选，检查配水管网节点自由水头是否满足单层建筑最小服务水头5～10m，2层建筑物为10～12m，每增加1层，须加3.5～5.0m等要求。如此，可实现管道水力计算过程的半自动化，从而提高设计工作效率，并且方便计算成果的整理和校核。

4 结语

农村饮水安全工程中采用重力式管网延伸输水的项目比较常见，适用范围较广。管网延伸供水不仅可以有效地保证供水质量、改善方便程度及增大供水保障率，而且利用现有水源，单位造价较低，有利于专业化管理和后期运行维护。在设计此类工程中，不仅要熟悉现行规范和已有图集，还应当利用计算机提高设计效率和成果质量。

［1］GB5749—2006，生活饮用水卫生标准［S］.

［2］SL 301—2004，村镇供水工程技术规范［S］.

［3］中华人民共和国水利部，中华人民共和国卫生部.农村饮用水安全卫生评价指标体系［R］.2004.

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

Discussion on Design of Rural Water Supply Network Extension and the Application of Excel Calculation

JIANG Xiao
（Chongqing Surveying&Design Institute of Water Resources，Electric Power&Architecture,Chongqing 401147，China）

In the engineering of rural drinking water pipe network extension,using appropriate design scheme can make full use of existing water supply potential of water conservancy project.On the premise of meeting the requirements of current standards and users’,at the sametime,giving attention to economic and reasonable of scheme,making the project benefits into full play is a question for engineering designer to discuss.This paper mainly introduces project the design basis,basic content of the design and calculation methods of the water supply pipe network extends,thereby providing reference for similar projects.

rural drinking water safety；water supply engineering；pipe network extension

TU991

B

1672-9900（2014）03-0042-03

2014-03-05

姜啸（1985-），男（汉族），湖北宜昌人，助理工程师，主要从事水工设计工作，（Tel）13628295572。