农村集中式供水工程管网优化方法与应用研究

周维平

（马鞍山市博望区农业委员会，安徽 马鞍山 243000）

农村集中式供水工程管网优化方法与应用研究

周维平

（马鞍山市博望区农业委员会，安徽 马鞍山 243000）

现阶段，农户房屋的分散性在很大程度上决定了农村饮水工程管网线路的特点，即辐射广、线路长，这无疑会增加集中供水的难度系数。因此，本文主要分析农村集中供水工程管网的现状，提出管网优化方法。

管网优化；供水工程；集中供水；农村饮水安全

近年来，我国逐渐增加对农村经济发展和建设的资金投入，其中一项不可忽视的民生项目就是农村饮水安全工程，这有助于改善农村生活条件，推进新农村建设，具有一定的现实意义［1］。在农村饮水安全工程中，供水管网的应用是重点，其主要作用是向每家每户安全地输送饮用水。但是，随着农村供水管网的逐渐增多，在供水工程中就会增加相应的工作量。此外，农村居民的实际用水量并不大，其供水规模也不大，导致会出现供水条件差、水塔溢流等问题。因此，农村集中式供水管网系统如何合理的优化，如何促进农村供水工程的可持续发展将成为重要难题。

1 农村供水管网供水特点

1.1 供水工程分散且规模小

农村居民的居住特点有地形复杂、居住点多且分散，因此决定了农村供水工程具有数量多、规模小的特点。集中供水的形式并不适合所有的地区，经济条件好一些的可以采取上述方法；如果是经济条件欠发达的地区，复杂的地形且没有资金的支持，实际上很难实现集中供水，在这种情况下，可以选择分散式供水方式。

1.2 主要采用集中式供水模式

针对农村薄弱的经济基础，通常选用集中供水，如居住点在城镇附近的农村居民，可以采用城镇供水管网延伸的形式；而居住点距城镇较为偏远的居民，可以采用规模化集中供水形式。另外，由于我国地域辽阔，农村居民居住地分散，村与村之间的距离相隔较远，可以采用村内单独供水的形式［2］。

2 农村供水工程管网应用存在的问题

2.1 实际供水中难以应用供水管网的设计

现阶段，农村饮水安全集中式供水工程的方案设计、决策，大多是由专家、决策人员根据供水影响因素的技术分析及主观经验得到的，通过这种方式所选定的最终供水工程应用方案实际上会存在主观性的见解偏差，供水方案不可避免地就会存在一定的局限性，不符合农村供水的实际情况，导致在实际供水中难以应用供水管网的设计。

2.2 缺少技术人才的支持

农村供水工程的运行管理缺乏技术人才的支持，这一问题似乎是农村供水工程的通病，势必会影响供水设施的正常运行。究其原因是过多的农村供水工程建设项目，任务重、时间紧张，没有对工程技术人员和管理人员进行必要的岗前培训工作，没有掌握足够的技术。此外，农村供水工程选址一般是较为偏远的乡村，相较于城市而言，这里的福利待遇和生活条件都比较差，对技术人员、管理人员没有吸引力。因此，在农村供水工程运行中，加强对技术人员、管理人员的培训工作是至关重要的，使其技术水准得到提高，才能够及时有效地解决农村供水工程运行中遇到的问题。

3 农村供水工程输水管道系统优化

在农村供水工程中，需要根据当地的自然条件，结合当地的实际情况来选择输水管道系统。比如，根据水源地与居民村庄点的高程差别，可以将输水管道系统分为泵站加压式输水管道系统和重力输水管道系统。而根据水源地与居民住点输水距离长度的不同，输水管道系统的优化主要分为管道管径和管道线路两个方面的优化，但由于这两者既各自独立又互相联系，所以只有处理好这两方面的优化，才能够做好输水管道系统的优化。

3.1 输水管道系统线路的优化

在布置输水管道线路之前，应做好输水系统设计工作，供水工程整体性能是否得到发挥在很大程度上取决于线路的优劣。因此，要想实现输水管道系统线路优化，实际上要先解决输水管道铺设的问题［3］。本文设最小目标函数为输水管道总投资F，决策变量为输水管道各管段的线路方案Xi，这样管道线路优化模型就建立起来。3.1.1 数学模型。首先，目标函数为其次，首末水头约束为 。其中，第i管段水头的损失为hi，节点N与水源点允许水头损失为Hi。

3.1.2 算例分析。如图1所示，某条农村供水系统输水线路的管道线路优化中，水源供水点的水位为133.06 m，管道沿线出水口将主输水管道划分为6个管段，按照2 m来控制管道末端最小服务的水头。主要各个管段之间的流量和各节点之间的高程、流量等见图1，各个节点之间的水流量、高程、各个管段的水流量见图1。

图1 某供水系统输水线路概化图

首先，管道线路方案定性。上述输水管道系统共有管段6个、节点7个，在充分考虑当地的地质环境条件、水源位置、分水口分布等情况之后，每条管道线路有4个备选设计方案。例如管段1，方案一，在管道铺设中可以采用玻璃钢夹砂管的方式来穿过软土地区；可以采用套管的方式来穿越公路地区；可以采用管桥的方式来穿越河道地区。方案二，在乡镇经途中，管道可以直接铺设；在穿越公路时，可以采用套管的方式；在穿越铁路时，可以采用专门的混凝土套管施工。方案三，管道沿线经过乡镇则直接铺设；采用套管的方式直接穿越三处公路；采用管桥的方式直接穿越河道。方案四，穿越铁路用专门的混凝土套管，穿越三处河道采用管桥的方式。

3.2 输水管道系统管径的优化

输水管道优化设计主要解决如何在确定输水管道走向、材质的情况下，解决最优管径的问题，只有满足约束性因素如水压，才能够最大程度地降低输水管道的资金投入，在已经确定各管段允许水头损失的情况下，可以建立决策变量为管段管径，目标函数为最小的管道系统总投资，来解析最佳方案。

4 结语

在农村饮水安全集中式供水管网的优化过程中，应格外重视供水管道的管径和线路。因此，在这一过程中要选择最符合实际情况的方案，因地制宜地选取供水管道的管径和供水管道的线路［4］。此外，随着我国科技和经济的飞速发展，在优化过程中应充分利用各种新技术、新材料。只有这样，才能够实现农村饮水安全集中式供水管网的优化，推进新农村的建设步伐，为我国农村经济的发展奠定良好的基础。

［1］杨志红.浅析灵武市农村饮水安全工程建设的主要措施［J］.科技视界，2013（33）：397.

［2］贾燕南，杨继富，赵翠.农村饮水安全消毒集成技术研究及应用前景分析［J］.中国水利，2013（14）：66-68.

［3］廖晓清.农村饮水安全集中式供水工程管网优化方法与应用研究［J］.四川水泥，2015（10）：87，81.

［4］潘丽雯，徐佳.我国小型集中式和分散式供水工程现状及发展对策［J］.中国农村水利水电，2014（3）：169-171.

S277.7

A

1674-7909（2016）35-67-2