农村自来水的管道设计和工程施工技术要点分析

刘兆楠

摘 要：在我国，自压自来水工程由于具有不用打井和无需使用机泵设备的优势，被广泛应用于山区和半山丘陵区的农村自来水工程建设中。在应用的过程中，还发现自压自来水工程具有节能减排、运行成本低、见效快以及收益大和操作简单等优点，但也存在一定的局限性。该文以辽宁省东南部某农村的自来水工程建设为例，结合已建农村自来水工程的施工经验，分析农村自来水工程的管道设计和工程技术施工要点。

关键词：农村 自来水 管道设计 工程施工技术要点

中图分类号：S85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0101-01

随着社会经济的不断进步，人们的生活水平也在不断提高，农村居民的生活基础设施建设也得到了日益完善，最为典型的案例之一就是农村自来水工程的建设。实践证明在农村自来水管道设计或改造的过程中多数技术施工人员会遇到工程施工技术问题，尤其是地形复杂的山区和半山丘陵区的农村自来水工程建设，施工难度要比平原地区施工难度大得多，阻碍农村基础生活设施的建设[1]。

1 农村自来水工程施工的基础条件

1.1 农村建设自来水工程应满足的基本条件

农村要想建设自压自来水工程，就一定要利用好农村区域内的山泉、河流以及已经修建好的地面水源工程。解决了水源问题的同时，还需要满足农村自压自来水的施工前提条件。首先，农村区域内的水源工程与选定的配水区之间的相对高度差所形成自然水流的压力，能够使压力管道引至配水区自来水的水龙头有足够的压力。其次，一定要保证选择水源工程的水量充足，并且位置适当。最后，选择水源工程的水质一定要符合国家安全饮用水标准[2]。

1.2 建立水源工程

位于山区和半山丘陵区的村落，地形情况比较复杂，水源分散，仅用一条水源很难满足整个村庄的用水需求，这时就需要建立水源工程。建立水源工程的目的就是集中分散的水源，使水量能够满足村庄居民用水的需要。水源工程主要包括引水工程和蓄水工程，建立水源工程的规模主要根据该地区的水源类型、位置以及居民的实际用水情况来决定[3]。该村的水源工程即为引水渠水井和蓄水池。

1.2.1 引水渠水井位置的选择

该村在选择水井位置时应注意以下几点问题。

（1）高程条件。

农村自压自来水要求有一定的压力水头，因此水井位置的选择应满足输水管道损失和工作压力水头损失之和。

（2）地形条件。

在满足高程条件的前提下，应尽量选择局部地形的最低点，最好是山弯和山嘴处。

（3）地质条件。

应选择地下水资源丰富，施工方便的地方打井。

1.2.2 蓄水池的建立

（1）蓄水池容积的计算。

该村的主要水源为山上的长流水，水量比较稳定，如水流量较小时，可以通过水井使用地下水资源，或者利用水井在雨季丰沛的季节利用蓄水池进行蓄水，这就要求技术人员必须计算好蓄水池的容积。蓄水池容积的大小应根据水源流量和该村自来水管道流量的对比关系进行设计，同时还要考虑农民生产生活用水量，大型牲畜用水量以及其他用水量，按最高平均用水量计算蓄水池的容积[4]。

（2）蓄水池的结构。

蓄水池结构可以为圆形、方形或长方形，在条件允许的情况下，尽量选择建设为圆形，在数学计算中圆形蓄水池的容积是最大的。蓄水池的墙体，通常情况下使用钢筋混凝土结构，因为钢筋混凝土结构建造的墙体具有结实坚固的特点，同时还有良好的池底防渗效果。此外，蓄水池还应该安置放水设备，以便控制水流进入压力管道的流量，放水设备应设置在蓄水池底部，但应高出池底0.3～0.5m。

2 自来水输水管道压力分区和减压措施的技术要点分析

2.1 输水管道的布置

位于山区或半山丘陵区的农村自来水工程，通常情况下都建设为自压自来水工程。农村自压管道自来水工程的供水管道系统主要是由各级压力管道组成。自来水管道的分级根据实际的施工情况来定。我国大多数的农村自来水工程都把供水管道分为主干、分干和支管三级。由于山区和半山丘陵区的地形比较复杂，地面坡度较大，是影响自来水工程供水管道设计的主要因。因此，在该村建设自来水工程的过程中，管道设计及人员应以地形因素为主，进行输水管道设计。此外，自来水管道中的干管或分干管应垂直等高线布置，供水线路尽量做到短而直，确保在输水过程中能够尽快的获得压力水头，同时支管应沿着等高线布置，确保支管水头压力在输水过程中的压力均匀[5]。

2.2 输水管道管径的选择

要确保选择管径的经济性，技术人员就需要分别计算出各种输水管道的管径年生产费和年运行费用。管径的年生产费是指管道的投资折合成每年的总费用，而年运行费用则是指输水管道易损件及管道维修的费用水头损失造成的油、电损失的费用。计算这两种费用的过程非常复杂困难，管道设计人员通常按经验公式推求最经济管径，并把管内流速1.5～3.0m/s作为经济流速。

2.3 输水管道的压力分区和减压措施

2.3.1 农村自来水工程的压力分区

山区和半山丘陵区复杂的地形，导致自来水工程输水管道承受的压力发生变化，尤其是干管沿程压力水头的变化。为了能够充分利用上部和下部的压力水头，应按照水流压力形成的特点，沿坡面进行压力分区。

2.3.2 农村自来水工程的减压措施

山区和半山丘陵地区的村落地势比较陡，自来水输水工程的管道较长，输水过程中具有落差大的特点，导致自来水工程坡面下的压力水头变化大，很可能超过输水管道所能承受的压力。此时如果不采取及时的减压措施，输水管道就会遭到压力的破坏。

目前我国农村自来水工程减压措施主要有两种：一种是采用简单易行的减压池进行减压。在山区设置减压池时，需要根据地形和坡度把减压池分成若干个小面积的减压池，分别由不同程度的水池供水，实现降低水头压力的目的。另一种是在引水区的山顶上安置一个引水阀和一个排气阀，通过引水阀的使用，缓解水头的压力，当输水管道形成一定的压力时，排气阀的活塞可以迅速开启，大量并且迅速的吸收外界的空气，以避免输水管道内受到较大的压强而引发的破坏问题，能够有效的提高输水速率[6]。

农村自压自来水工程管道较长，地形交陡，用水过程中输水管道的压力变化较大，为保证农村自来水工程的安全运行，在自来水输水工程运行前，应分级按照主、干、分支、支的顺序逐渐开启闸门，防止出现水击，停止运行时，首先关闭进口控制闸门，放空输水管道，防止输水闸门和输水管道冻裂。

3 结语

在山区和半山丘陵区建设自压农村自来水工程，有效的改善了传统的打井取水方式带来的弊端，减少了污水乱排和植被破坏的现象，对保护生态环境具有重要作用。此外，在山区和半山丘陵区的农村建设自来水工程，有效解决了山村居民的用水困难问题，提高了农村居民的生活水平，促进了我国社会经济的发展。

参考文献

[1] 王青丽.农村自来水供水管道的安装办法[J].现代农业，2013，2（11）：112.

[2] 杨中旭.对农村自来水供水水压不足问题的探讨[J].科技创新与应用，2014，11（12）：143.

[3] 徐洪法，张宏图.浅谈农村自来水管道设计[J].中国高新技术企业，2014，3（18）：34-35.

[4] 李娟，杜争光.新农村建设中自来水管道线路的设计与研究[J].甘肃联合大学学报：自然科学版，2013，5（3）：22-25.

[5] 周志坤，文玉梅，李平，等.自来水管道泄漏相关检测定位系统研究[J].仪器仪表学报，2004，5（S2）：241-244.

[6]孙丽杰，吴波新.农村自来水的管道设计和工程施工技术要点分析[J].吉林水利，2011（12）：68-70.