阿图什市农村饮用水改扩建工程输水工程设计与复核

【摘要】阿图什市农村饮水安全改扩建工程的任务就是通过建设更为安全、可靠的水源工程，配套布置更为合理、经济的管网，其中输水工程设计是工程难点与终点。本文分析了老管线存在的问题，并提出了新选管线的优化方案，同时计算了输水管输水流量，确定了管径，最后分别计算了沿程水头损失与局部水头损失。

【关键词】饮用水；输水工程；水头损失；输水流量

1、工程概况

阿图什市阿湖乡、松他克乡、阿扎克乡及吐古买提乡科克他木村农村饮水安全改扩建工程的任务就是通过建设更为安全、可靠的水源工程，配套布置更为合理、经济的管网，来满足工业农业居民用水需求。

2010年9月特大洪水的来袭，使得新修建的集水井被冲毁，供水管道被洪水冲出，管道内进入大量的沙石，供水系统严重损坏。使得吐古买提乡、阿湖乡、松它克乡和阿扎克乡的23个村和3个农林场的农牧民继续饮用老水厂的不安全水。但是由于目前没有合适的解决办法仍在运行，水厂覆盖范围内的农牧民还在饮用水质超标的水，严重威胁着人民的健康状况。

因此急需进行阿图什市农村饮水安全改扩建工程，通过建设更为安全、可靠的水源工程，配套布置更为合理、经济的管网来解决用水难的问题，其中输水工程设计是工程难点与终点。

2、输水工程设计

2.1 输水管线选择

（1）老管线情况

2009年2月由新疆农大农业综合开发规划院编制的《新疆克州阿图什市阿湖乡、松他克乡农村饮水安全水源改造工程》的可研与初步设计中选择的主管道位置详细见平面布置图。在施工过程中阿图什市水利局根据实际情况进行了部分调整，最终水源地调整到距离科克塔木村上游4.5km的博古孜河峡谷位置，施工水源在距离设计水源地6.74km，其余管道位置按照设计施工。由于当时设计的管线位置大部分在河道内部，致使2010年9月在遭遇百年一遇的洪水时将其冲毁，余下少部分段的管道在洪水过后，阿图什市水利局组织检查发现，管道内部淤积严重，故整个供水系统瘫痪。

（2）新选管线

本工程引水主干管道全长35.224km，引水流量为93.981L/s，向项目区内阿湖乡、松他克乡和阿扎克乡进行集中分区供水，其中向阿湖乡水厂分水26.12L/s；向松他克乡水厂分水42.49L/s；向阿扎克乡水厂分水25.36L/s；基本满足了项目区内居民对饮用水的需求。

项目区水源地位于布谷孜河主流上游段吐古买提乡科克塔木村附近，河床高程在1700m～1713m之间，水源地选择中考虑了水质、水量及水位高程等因素，通过重力式输水至阿湖水厂、松他克乡松它克村水厂，再通过水厂下管网送水至用户。根据对项目区的测量成果及现场勘察，对水源地及下游输水主干管道进行布置，具体的平面布置见工程平面布置图。

本次改水管道铺筑于河道的段，冲刷深度根据阿克苏地区水利水电勘测设计院于2008年编制的《新疆阿图什市阿湖、松他克、阿扎克等三个乡引水安全工程博古孜河水文地质报告》中河床冲刷深度计算结果，不同河段局部冲刷深度为2.5～3m（从河床底部计起）； 2010年实际百年一遇洪水的实际冲刷深度为3m（从河床底部计起）。故综合考虑，本次改水冲刷深度取3m。根据规范，管道埋深在冲刷线以下1.5m。本次设计管道在河道中的埋深为管顶以上4.5m。

各种管材设计流速相同，故采用各管材管道内径均相同，相应的土方等工程量亦相同，不同之处仅在于管材单长价格，经市场调查，玻璃钢管、聚乙稀管、UPVC聚氯乙稀管径为125～400m、压力为0.6Mpa左右时，UPVC聚氯乙稀管价格最具优势，即上述三种管材中，采用UPVC聚氯乙稀管投资最为经济。当管径大于400mm时，玻璃钢管价格具有较大优势。

2.2 输水管设计

（1）输水管道流量计算

管网中各节点流量平衡条件：流入任一节点的全部流量之和等于流出这一节点的流量之和。如果以流入节点的流量为正值，流出节点的流量为负值，上述关系可表示为：∑Q=0，利用这个关系，可从树枝状管网供水终点的节点流量开始计算，先计算出这一节点的各管段的计算流量，再依次向泵站方向的节点逐个推算，可得出各管段的计算流量，最后求出总设计流量等于该管段下游节点的流出流量总和。

由水量计算知，本工程日供水8119.55m3，即 Q=93.98L/s。本次输水管线为水源至清水池（节点L）段，该段共有二个分水口，分别为节点P（科克塔木村分水点）、F（阿湖乡分水点），根据各分水口人口计算，各分水口分水流量为：QP=2.29L/s、QF=25.69L/s。

⑵管径的计算

根据已经选定的管材和已计算出的各管段设计流量Q，管径计算按大纲要求，按下式计算：

d=[4Q/（πV）]0.5=1.13×（Q/V）0.5

d：管材的内径，mm；

V：管材的经济流速，查表选取；

Q：管段流量，m3/h。

⑶管段水头损失计算

各管段的水头损失包括局部水头损失和沿程水头损失两部分。

水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。

①沿程水头损失

按照經验公式

塑料硬管采用舍维列夫公式

②管道的局部水头损失

局部水头损失产生于管道断面发生变化、水流方向发生变化及通过各种闸阀处。在一般流速范围内，较长管道的局部水头损失比沿程水头损失小很多，为简便计算，参照规范局部水头损失可以采用沿程水头损失的5～10%计算，本工程取值10%。

3、结论

阿图什市农村饮水安全改扩建工程的任务就是通过建设更为安全、可靠的水源工程，配套布置更为合理、经济的管网，其中输水工程设计是工程难点与终点。本文分析了老管线存在的问题，并提出了新选管线的优化方案，同时计算了输水管输水流量，确定了管径，最后分别计算了沿程水头损失与局部水头损失。

参考文献：

[1] SL310-2004《村镇供水工程技术规范》[S].

[2]GB50191构筑物抗震设计规范[S].

作者简介：张艳丽，女 ，汉 ， 河南 郑州，中级工程师 ，学士，研究方向：农田水利工程