浅谈村村通自来水工程管网的优化设计

陈昆

摘要：科学技术的不断发展，人们生活质量的逐渐提高，农村地区的基础设施也在逐步的完善，自来水工程就是其中重要的组成部分。在进行自来水工程管网设计的过程中，设计人员经常会遇到一些难题，在一定程度上也影响了农村地区的基础设施建设。文章对村村通自来水工程管网的优化设计进行了研究。

关键词：村村通；自来水工程；管网优化设计

前言：在村村通工程中，供水管网的建设与规划是很重要的部分，通过供水管网的建设，满足了农村各个地区的生活用水需求，同时，这些水源无论是在水质、水压还是在水量上都能达到基本的要求。对管网工程设计进行优化，也为系统的安全性提供了保障。

1村村通自来水管网优化设计目标

在进行村村通自来水管网优化设计的过程中，其最主要的目标就是在保证了水质、水压以及水量的基础下，最大限度的节约成本费用，并且保证系统运行的可靠性，权衡经济性、可靠度、水压三个标准之间的关系。以上三个基本指标中，除了经济性之外，水压、水量以及可靠性相对来说并不容易进行定量评价。例如，实际的水流量与设计的水流量，经常会因为用水量的变化或者是管道的破坏等原因，而产生一定的差别。在进行自来水管网设计的过程中，也经常会因为加压设备及泵站在运行方式和管理水平方面的差异，而难以保证设计的合理性和科学性。

正常的自来水管网优化設计一般可以分成两个设计阶段：首先，规划阶段，在这一阶段最为关键的环节就是管网干支线的布置，尽量的减少管线的长度，在保证质量的情况下，实现投资最小；其次，设计阶段，在设计阶段主要的工作就是要处理管径组合的相关问题，对管网布置方案进行优化，通过相应的水力计算，对相关技术参数进行确定，管网优化设计的根本目标就是通过最小的成本实现设计方案的优化[1]。

2村村通自来水管网优化设计方法

2.1优化管网布置

管网布置是自来水管网优化设计的前提和基础，保证管网布置的合理性，可以有效的缩短管网的长度，施工管理也就变得更加的简单，附属管件的使用量也会相对减少，同时，对于系统的安全稳定运行、管道的稳定性、投资的合理性都会产生直接的影响。在进行管网布置的过程中，树状管网是一种比较科学的布置方式，这种布置方式最大的优势就是管线较短、结构简单、管理方便、水力性能稳定以及容易操作等等。随着我国城市化进程的不断加快，很多农村地区的管网布置也逐渐的开始采用混合管网以及环状管网，再一次提升了供水系统运行的稳定性和可靠性。因此，在村村通自来水管网设计初级优化过程中，其最主要的就是要保证树状管网布置的合理性，这样才能有效节约成本。

进行管网布置的过程中，在了解了地形条件、水源位置以及接水点的排列等情况之后，就不需要额外的考虑水流的方向，把每一个节点按照“临近规划”的基本原则进行连接，这种树状管网布置，一般都是以管网的连接图为前提，包括了所有的管网连接图口，通过这样的方式，可以有效连接一个或者是多个节点，实现了管网投资最小、管线最短的基本目标。

2.2优化管网管径

在管网优化设计的过程中，每一个管段管径的合理选择也是很关键的工作内容。在了解了管径标准规格、最低水压要求、节点需水量以及管网形式等条件的基础下，管网管径优化最根本的目标就是寻找一种能够满足压力要求和流量要求，同时造价又相对较低的管径组合，这也直接影响着供水的可靠性、水压的稳定性以及设计的经济性。

在保证了水压最低和节点需水量的前提下，要想有效的降低管网建设的费用，一般可以选择较小的管径，但是，小管径在实际应用的过程中，经常会导致管网水头的损失过大，从而增加水泵的动力费用。通常情况下，要想有效降低水泵的动力费用、减少水头的损失，一般可以选用大管径，但是，使用大管径无疑会增加管网建设的费用。因此，在进行管网管径优化的过程中，一般需要进行综合考虑，寻找一种最佳的设计方案。

3村村通自来水管网设计优化案例

以某村镇为案例进行自来水管网设计优化研究。该镇的自来水管网在2010年就已经完成了自来水工程的改造工作。服务人口达到了1.2万，每一天的供水量约为1200m3/d，该区域受到经济、政治等因素的影响，城市化水平不高，区域中劳动密集型产业占很大的比重。通过上述的一系列条件可以计算出该区域的管网流量Q=108m3/h；该区域内地势相对比较平缓，区域内的建筑一般都是以矮层建筑为主，各个控制点的H=19m。根据该区域的地址情况，决定采用PE塑料管，作为本次工程的给水管道材料[2]。

根据工程的规划状况，计划初所定下的工程服务期t=15a，在进行管网运行费用计算时，在该区域内管网用水量不变的情况下，供水量的变化系数，另外的一些经济参数恒定不变，电费元/kw.h，水泵静扬程，水头的损失就可以用以下公式来表示：

h表示管段的水头损失；q表示管段的流量；d表示的是管段的内径；l表示的是管段的实际长度。

方案一：管段的总长度为12125m，包含的管段为1、3、4、5、6、10；方案二：管段的总长度为12830，包含的管段为1、3、5、8、10、12；方案三，管段的总长度为12220，包含的管段为1、3、5、6、10、12；方案四：管段的总长度为11900，包含的管段为13、、4、6、10、12。

通过对比分析，方案四在所有的方案中，其管线的总长度虽然最短，但是，通过遗传算法进行推算之后，发现方案四的总费用也相对比较高，要比方案一高出10%左右。因此，在今后的自来水管网优化设计的过程中，可以采用遗传算法进行推理，保证设计的合理性和科学性，最终达到能节约成本的目的。

4村村通自来水管网优化设计难点问题

在进行农村地区自来水管网优化设计的过程中，主要包括管道施工、管材选择、管网布置以及管径设计等几个方面。每一个环节之间都相互影响。在实际施工和设计的过程中，还需要考虑到室外给排水的问题[3]。

实行了村村通之后，很多地区的路面都被硬化，如果在被硬化的路面上进行施工，势必会增加工程量，同时，也浪费了大量的资源，这也是农村地区管网设计的一个难题。还有很多路面的下方都是岩石，增加了施工的难度。

社会主义新农村建设的不断深入，很多农村地区都铺设了给水管道和天燃气管道，这些工程也给自来水管网设计工程带来了困难。自来水接通之后，一般都会根据实际的用水量收取费用，这样的方式，很多农村地区的人们都不太容易接受，因此，也对自来水工程产生了一定的抵触，不利于设计工程的开展。

总结：

农村地区自来水管网工程设计和施工的难度都比较大，涉及的内容也比较广泛。在实际设计的过程中，需要考虑到植被保护、生态环境以及经济方面的问题，在这个基础上再进行施工，这样才能保障施工方案的科学性，为农村用水提供便利。

参考文献：

[1]陈云生.GoogleEarth在设计农村自来水管网工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2014，11：225-226.

[2]金伟如.城市供水管网漏水原因分析及应对措施探讨[J].给水排水，2015，S1：359-361.

[3]霍云晶，安军.农村自来水管道设计和施工关键技术[J].农业工程技术，2017，02：40.endprint