村镇供水系统设计要点分析

村镇供水系统设计要点分析

欧阳明松 ,李阳 ,闫巍 ,石春阳

宜昌清江水利水电设计有限公司 湖北宜昌 443500

摘要：本文对村镇供水工程设计中需要进行的供水规划、水源及取水构筑物设计、泵站设计、输配水管网设计和净水工艺设计进行了总结归纳，分析了设计重点，明确了重要的影响因素。

关键词：村镇供水；规划；输配水管网；泵站；净水工艺

引言：村镇饮用水安全是反映村镇社会、经济发展和居民生活质量的重要标志。我国村镇地区因水致病并导致贫穷的现象很普遍。改善村镇饮水水质，保障饮水安全，已成为村镇经济社会发展的第一需要。

1  村镇供水工程规划

村镇供水工程可分为集中式和分散式两大类。集中式供水工程是指以村镇为单位，从水源集中取水，经净化和消毒，水质达到饮用水卫生标准后，利用配水管网统一送到用户或集中供水点的供水工程。其他以户为单位和联户建设的供水工程为分散式供水工程。

集中式供水工程规划设计的内容包括供水规模和用水量的确定、供水水质和水压、水源及配置、供水范围和供水方式、水厂厂址选择、取水构筑物设计、泵站和调节构筑物设计、输配水设计、净水厂设计等。集中式典型供水工程设计应遵照《村镇供水工程技术规范》( SL310—2019) 要求，还要注意以下几 点：

（1）要合理确定供水工程的制水规模和供水规模、合理确定用水量组成与选择用水定额标准。

（2）应详细调查和搜集规划区域水资源资料，并据此进行水源论证，选择适宜的供水水源。

（3）输配水管道的投资占供水工程总投资的比例较大，线路的选择对其有较大影响。管道系统的布置与地形和地质条件、取水构筑物、水厂和调节构筑物的布置以及用水户的分布等有关。输配水管道的选线应使整个供水系统布局合理、供水安全可靠、节能、降低工程投资、便于施工和维护。此外，应科学、合理选择管材。

（4）根据水源水质选择适宜的净水工艺与消毒措施是水厂设计的关键。应根据原水水质、设计规模，参照相似条件下水厂的运行经验，结合当地条件，选择技术可靠、经济合理的适宜工艺和技术。水质净化方案应优先考虑采用净水构筑物方案。

2供水规模确定

供水规模即最高日供水量，包括居民生活用水量、公共建筑用水量、饲养畜禽用水量、企业用水量、浇洒道路和绿地用水量、消防用水量、管网漏失水量和未预见用水量等，应根据当地实际用水需求列项，按最高日用水量进行计算。

（1）居民生活用水量

居民生活用水量可按下式计算：

式中：W—居民生活用水量，m3/d；

P—设计用水人口数，人；

P0—供水范围内的现状常住人口数，其中包括无当地户籍的常住人口；

γ—设计年限内各村人口的自然增长率，根据当地近年来的人口自然增长率确定；

n—工程设计年限；

P1—设计年限内人口的机械增长规划以及近年来流动人口和户籍迁移人口的变化情况；

q—最高日居民生活用水定额。

（2）公共建筑用水量

公共建筑的生活用水量应根据公共建筑性质、规模及其用水定额确定。缺乏资料时，公共建筑用水最可按居民生活用水量的 5%～25％估算，其中村庄为 5%～10％、集镇为10% ～15% 、建制镇为10%～25% ；无学校的村庄不计此项。

（3）饲养畜禽用水量、企业生产用水量

饲养畜禽用水量、企业用水量根据实际情况和相应的用水定额计算。

（4）消防用水量

消防用水量应按照《建筑设计防火规范》（GBJ16）和《村镇建筑设计防火规范》（GBJ39）的有关规定确定，允许短时间间断供水的村镇，当上述用水量之和高于消防用水量时，确定供水规模可不单列消防用水量，但设计配水管网时应按规定设置消火栓。

（5）浇洒道路和绿地用水量

浇洒道路和绿地用水量，经济条件好或规模较大的镇可根据需要适当考虑，其余镇、村可不计此项。

（6）管网漏失水量和未预见水量

管网漏失水量和未预见水量之和，宜按上述用水量之和的10% ~ 25％取值，村庄取较低值，规模较大的镇区取较高值。

3管网的水力计算

水力计算的任务是在最高日最高时用水量的条件下，确定各管段的设计流量和管径，并进行水头损失计算，根据控制点所需的自由水头和管网的水头损失确定二级泵站的扬程和水塔高度，以满足用户对水量和水压的要求。

（1）供水流量

设计供水流量分为最高日平均时用水量和最高日最高时用水量两种工况。设计供水流量（最大时）为最高日最高时用水量，按下式计算：

最高日平均时供水流量按下式计算

式中：——供水设计流量，m3/h；

——最高日用水量，m3；

——供水时间，h；

——时变化系数。

（2）输水管道管材、压力选择

输水管道常用管材有钢管、铸铁管 、PE 管、混凝土管道等几种，近年来出现了一些新的管材，比如预应力钢筋混凝土管( PCCP ) 因其经济、寿命的优越性也广泛用于输水工程中。

管材的选取需考虑管道基础地质和输水压力情况。一般管道基础为土质时．可选用PE管地埋敷设．埋深不小于当地冻土厚度；如果管道基础是岩石，管道只能沿地表敷设，则应选用刚性管道，比如：钢管、铸铁管、混凝土管等。

选用管材的公称压力不应小于设计内水压力。最大工作压力应根据工作时的最大动水压力和不输水时的最大静水压力确定。

（3）输水管管径计算

输水管道的设计流速宜采用经济流速，且不大于2m/s。配水管道采用满足经济流速前提下，需满足配水管网中最小服务水头。

（4）管网水头损失计算

根据《村镇工程技术规范（SL310-2019）》，输水管的水头损失包括沿程和局部水头损失两部分。沿程水头损失按下式计算：

式中：h1——管道沿程水头损失，m；

i——单位管长水头损失（水力坡降），mm/m；

C——海曾威廉系数，塑料管取145，钢管取125；

L——管道长度，m；

Q——管段流量，m3/s；

d——管道内径，m。

局部水头损失，按管路沿程水头损失的10%计算。

4水泵选择

合理选配机泵能够在满足供水要求的前提下有效降低工程运行成本，应根据水源类型选择机泵类型，依据工程所需流量、扬程确定水泵型号。

（1）机泵类型的选择

农村自来水工程中所用的机泵一般包括离心泵、潜水电泵、深井泵三种类型。山丘区水源一般为大口井、隧道井，其水位较浅，可采用离心泵；在村镇中、小型给水工程中，离心泵应用最为广泛。

（2）水泵流量的计算

向构筑物抽送水体的泵站，其设计流量，可按下式计算：

式中：——供水设计流量，m3/h；

——最高日用水量，m3；

——日供水时间，h。

（3）水泵扬程的确定

水泵的净扬程与吸、压管道的沿程水头损失和各项局部水头损失之和称为水泵的总扬程，简称为水泵扬程，用公式表示为：

式中：——水泵总扬程，m；

——水泵净扬程，m；

——水泵吸、压水管道的水头损失之和，m。

5净水工艺设计

“混凝-沉淀-过滤-消毒”称为生活饮用水的常规处理工艺。其中“混凝-沉淀-过滤”为澄清工艺。处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成絮体，而后通过沉淀进行重力分离，然后通过粒状滤料过滤截留水中杂质，用于进一步过滤水中杂质。消毒：灭活水中的致病微生物，在过滤后进行，用于杀死原水中的粪大肠菌群。

结束语

加强村镇供水工程建设和运行管理是当前我国农村饮水安全工程持续发展的关键所在。本文结合村镇供水工程的特点，阐述了村镇供水系统设计要点，实际计算中，应仔细甄别计算方法和计算公式的适用性、计算参数选择的准确性，确保计算结果的合理性，为工程设计提供准确的数据资料。

参考文献：

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[2] 孙士权. 村镇供水工程[M]. 河南：黄河水利出版社，2008.

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[5]杨永涛.农村供水工程管理与维护[J].北京农业,2014,(21):193-

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作者简介：欧阳明松（1983.10——），男，江西九江人，硕士研究生，工程师，研究方向：水利水电工程。