桐柏縣淮北水廠管網延伸工程典型設計

□李中偉 □黃國明 □李 娟（桐柏縣水利局）

1 概況

淮北水廠規劃解決桐柏縣淮北新區及周邊的申鋪、河坎、邵莊、黃棚、石家樓、毛坡、方家寨、彭溝、周莊村總計9個行政村和1個新區，9000人。工程總體規劃分兩期施工，第一期建管理站、建水源井及配套井泵等站首設備，鋪設部分管網及部分入戶配套。二期工程鋪設管網并配套入戶。一期工程2010年已結束。本次管網延伸供水接入口位于金果園社區南部300m的S234線路邊，該處已于淮北水廠一期工程建設閘閥井一座，該處管徑為250mm，并設有閘閥，供水壓力為0.40MPa，流量為120m3/h。

2 供水規模確定

2.1 設計范圍、供水對象及設計水平年

本期工程計劃解決桐柏縣淮北產業集聚區淮北新村及彭溝村9000人共2250戶的飲水不安全問題。設計年限為15a。設計水平年為2029年。

2.2 需水量預測

項目區需水量預測主要考慮包括居民生活用水量、飼養畜禽用水量、公共建筑用水量、消防用水量、管網損失水量和未預見用水量等幾部分。

本次規劃設計經濟使用年限為15a，人口、牲畜有一定的自然增長率，用水量也會逐年增加，為了正確地反映客觀規律，人口、牲畜按15年后規劃數計算。人口自然增長率5.50‰，牲畜自然增長率10‰。

2.2.1 居民生活用水量

居民生活用水量計算采用《村鎮供水工程技術規范》（SL310-2004）中有關公式計算，再根據《村鎮供水工程技術規范》，河南省南陽市為3類供水區，故取q=50L/人d（包括居民散養畜禽用水量）。

2.2.2 村鎮企業和專業戶飼養畜禽用水量

擬建項目工程，主要以解決農村居民和散養畜禽用水安全為主，不考慮用水量較大的村鎮企業或飼養業的用水量；本批供水工程供水區內沒有集體或專業戶飼養畜禽，居民散養畜禽用水量已經包括在居民生活用水量中，因此不再考慮此項。

2.2.3 公共建筑用水量

公共建筑用水量按居民生活用水量的15%計列。

2.2.4 消防用水量

本批供水工程為農村居民生活用水，允許短時間間斷供水，且上述用水量之和高于消防用水量，因此確定供水規模時不再單列消防用水量。

2.2.5 管網漏失水量和未預見水量

宜按上述用水量之和的10%～25%取值，本工程取10%。

2.2.6 農村用水變化系數及供水時間

2.2.6.1 時變化系數Kh

全日制供水按下表1采用。

表1 全日制供水按下表

2.2.6.2 日變化系數Kd

按照《村鎮供水工程技術規范》規定，根據供水規模、用水量組成、生活水平、氣候條件，結合當地相似供水工程的年供水變化情況綜合分析確定，在1.30～1.60范圍內取值。本工程采用全日供水，根據《村鎮供水工程技術規范》本工程時變化系數Kh取2.20，日變化系數Kd取1.30。其需水量計算見表2。

表2 需水量計算表

2.3 供水規模的確定

工程供水規模（即供水站最高日的供水能力）按最高日用水量計算。淮北水廠管網延伸工程（淮北水廠二期工程）供水規模為618.07m3/d。人均綜合用水量q=（Q1+Q2）/現有人口(9000人)=6.80×10-2m3/人/d。結合本工程各村現有規模的農副產品生產，需要有一定的季節性供水，人均綜合用水量確定為0.07m3/人/d?？紤]到一期工程，故淮北水廠水源供水量滿足本次管網延伸工程供水需求。本次管網延伸供水接入口位于金果園社區南部300m的S234線路邊，該處已于淮北水廠一期工程建設閘閥井一座，該處管徑為250mm，并設有閘閥，供水壓力為0.40MPa，流量為120m3/h，本工程配水管網設計流量為56.66m3/h，滿足本工程供水接入需求。

3 輸配水工程設計

3.1 輸配水管總體設計

輸配水管道采用樹枝狀布置，按照供水區域的分布情況，以及安裝維修方便，管線走向盡量沿橋、公路、溝渠、機耕路等，以最短的管線提供最大供水范圍。詳見管網布置圖。輸配水管配水量按最高日最高時用水量計算，K時＝2.20，干管管徑按設計流量和經濟流速0.8m/s確定；最不利點的服務水頭確定為12m，干管按設計流量和水頭損失確定管徑。分支管道供水到每一用戶，每戶設置1個水表，以便計量。

3.2 管網水力計算

按照《給水排水工程管道結構設計規范》（GB50332）的規定，輸配水管的設計包括輸水管道的內徑、設計內水壓力、管材及其規格的確定。

3.2.1 計算人均用水當量

人均用水當量可按下式計算：q=1000（W-W1）·Kh/(16P)。

式中：q—人均用水當量，L/（h·人）；W—村或鎮的最高日用水量，m3/d；W1—企業、機關及學校等用水大戶的用水量之和，m3/d；Kh—時變化系數，取2.20；P—村鎮設計用水人口，人。

3.2.2 沿線流量計算

根據人均用水當量和各管段用水人口、用水大戶的配水流量計算各管段的沿線流量。qL=q·R+Q。

式中：qL—沿線流量，m3/s；q—人均用水當量，L/（h·人）；R—各管段用水人口，人；Q—管段上用水大戶的配水流量，m3/s。

3.2.3 分配節點流量

節點流量等于與該節點相連的各管段沿線流量之和的一半。qi=∑qL/2。

3.2.4 計算各管段流量

管段流量等于該管段末端節點流量與以下各節點流量之和

3.2.5 確定管段管徑和水頭損失

根據地形選擇控制點，要求控制點的服務水頭為12m。確定干管線路，進行配水干管水力計算。管道設計內徑，應根據設計流量和設計流速按下式確定：

式中：d—管道內徑，m；Q—管段流量，m3/s；v—經濟流速，m/s一般為 0.60～1.20m/s。

根據管段流量選定管徑后，各管段的水頭損失可按《村鎮供水工程技術規范》SL310—2004規定計算。

沿程水頭損失，可按下式計算：h1=i×L

式中：h1—沿程水頭損失，m；L—計算管段的長度，m；i—單位管長水頭損失，m/m。

根據《村鎮供水工程技術規范》SL310-2004,PE—M管的單位管長水頭損失，可按下式計算：i=9.15×10-4Q1.774/d4.774

式中：Q—管段流量，m3/s；d—管道內徑，m。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算，總水頭損失H=1.1h1。

3.2.6 配水支管計算

通過干管的計算，支管起點的水壓標高均為已知，支管終點的水壓標高為該點地面標高加該點最小服務水頭，由此可求出支管的平均水力坡度，根據下式確定支管的管徑。

3.2.7 管材選用

從飲水安全和環保角度考慮，本工程配水管管材干支管道均采用PE塑管，干支管道公稱壓力≥0.80Mpa。

4 閘閥及閘閥井設計

依據《村鎮供水工程技術規范》的有關技術要求：在管道凸起點，應設自動進（排）氣閥，管網末稍較低處應設泄水閥；為便于維修和管理，干管起始端應設總閘閥，每一分支管的起始端應設分支閘閥；入村口或街口應設總閘閥；各種閘閥型號應與配水管網管徑型號相配套。φ125及以上管道采用蝶閥，φ125以下管道采用球閥。所有閘閥由閘閥井保護，φ160及以上管道閘閥井尺寸采用100cm（長）×120cm（寬）×160cm（高）磚混結構，頂部采用鋼筋砼蓋板密封；φ63～φ125管道閘閥井尺寸采用80cm（長）×80cm（寬）×120cm（高）磚混結構，頂部采用鋼筋砼蓋板密封；φ32～φ50管道閘閥井尺寸采用50cm（長）×50cm（寬）×70cm（高）磚混結構，頂部采用鋼筋砼蓋板密封。另外，閘閥井下部結構砌筑時預埋鎖環，蓋板兩端預留鎖孔。同時為便于同一用水區域總量控制，干管和支管分段或分區設水表，入村口或街口閘閥前安裝水表，干管和支管水表選用旋翼插入式水表，村口和入戶水表分別選用旋翼式滴水計數水表。

5 入戶工程設計

配水管網中用戶接管點的最小服務水頭12.00m，各用戶水管從支管就近接入，入戶管道采用φ25的PE管，立桿采用φ25PPR管（每戶按2.00m），立桿外包防凍套，并對立桿進行固定。每戶設1個水表池，內裝1個閘閥，1個入戶水表，每戶設洗刷池1座。學校入戶管道采用φ50的PE管，出水管采用φ32的PE管，水龍頭采用雙向布置，校園內建設洗刷池，配套閘閥和水表。接水池底部和側部，應有排水措施，較干凈的水由側部排出，便于澆花和牲畜飲水；污水可通過底部暗管排出。

6 節能與防火保護

工程管理用房和閘房內電力、照明、辦公設施均采用國家節能標準，培養職工節能意識。工程管理用房和閘房內均配備干粉滅火器，對管理人員進行安全防火教育。

7 結語

桐柏縣淮北水廠管網延伸工程實施后可扭轉9000人長期飲水困難和飲用水質不達標水的狀況，解放生產力，提高農民生活質量和健康水平，促進區域精神文明建設和社會穩定，改善生態環境和社會環境。因此，應結合國家農村飲水安全項目的規劃實施，注重工程的建管并重，強化用水戶參與管理，確保工程良性運行。

[1]馮建學.宜川縣建立農村飲水工程運行管理長效機制的探討[J].陜西水利，2010（4）.