阿圖什市農(nóng)村飲用水改擴(kuò)建工程輸水工程設(shè)計(jì)與復(fù)核

【摘要】阿圖什市農(nóng)村飲水安全改擴(kuò)建工程的任務(wù)就是通過(guò)建設(shè)更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經(jīng)濟(jì)的管網(wǎng)，其中輸水工程設(shè)計(jì)是工程難點(diǎn)與終點(diǎn)。本文分析了老管線存在的問(wèn)題，并提出了新選管線的優(yōu)化方案，同時(shí)計(jì)算了輸水管輸水流量，確定了管徑，最后分別計(jì)算了沿程水頭損失與局部水頭損失。

【關(guān)鍵詞】飲用水；輸水工程；水頭損失；輸水流量

1、工程概況

阿圖什市阿湖鄉(xiāng)、松他克鄉(xiāng)、阿扎克鄉(xiāng)及吐古買提鄉(xiāng)科克他木村農(nóng)村飲水安全改擴(kuò)建工程的任務(wù)就是通過(guò)建設(shè)更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經(jīng)濟(jì)的管網(wǎng)，來(lái)滿足工業(yè)農(nóng)業(yè)居民用水需求。

2010年9月特大洪水的來(lái)襲，使得新修建的集水井被沖毀，供水管道被洪水沖出，管道內(nèi)進(jìn)入大量的沙石，供水系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞。使得吐古買提鄉(xiāng)、阿湖鄉(xiāng)、松它克鄉(xiāng)和阿扎克鄉(xiāng)的23個(gè)村和3個(gè)農(nóng)林場(chǎng)的農(nóng)牧民繼續(xù)飲用老水廠的不安全水。但是由于目前沒(méi)有合適的解決辦法仍在運(yùn)行，水廠覆蓋范圍內(nèi)的農(nóng)牧民還在飲用水質(zhì)超標(biāo)的水，嚴(yán)重威脅著人民的健康狀況。

因此急需進(jìn)行阿圖什市農(nóng)村飲水安全改擴(kuò)建工程，通過(guò)建設(shè)更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經(jīng)濟(jì)的管網(wǎng)來(lái)解決用水難的問(wèn)題，其中輸水工程設(shè)計(jì)是工程難點(diǎn)與終點(diǎn)。

2、輸水工程設(shè)計(jì)

2.1 輸水管線選擇

（1）老管線情況

2009年2月由新疆農(nóng)大農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)規(guī)劃院編制的《新疆克州阿圖什市阿湖鄉(xiāng)、松他克鄉(xiāng)農(nóng)村飲水安全水源改造工程》的可研與初步設(shè)計(jì)中選擇的主管道位置詳細(xì)見(jiàn)平面布置圖。在施工過(guò)程中阿圖什市水利局根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了部分調(diào)整，最終水源地調(diào)整到距離科克塔木村上游4.5km的博古孜河峽谷位置，施工水源在距離設(shè)計(jì)水源地6.74km，其余管道位置按照設(shè)計(jì)施工。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的管線位置大部分在河道內(nèi)部，致使2010年9月在遭遇百年一遇的洪水時(shí)將其沖毀，余下少部分段的管道在洪水過(guò)后，阿圖什市水利局組織檢查發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)部淤積嚴(yán)重，故整個(gè)供水系統(tǒng)癱瘓。

（2）新選管線

本工程引水主干管道全長(zhǎng)35.224km，引水流量為93.981L/s，向項(xiàng)目區(qū)內(nèi)阿湖鄉(xiāng)、松他克鄉(xiāng)和阿扎克鄉(xiāng)進(jìn)行集中分區(qū)供水，其中向阿湖鄉(xiāng)水廠分水26.12L/s；向松他克鄉(xiāng)水廠分水42.49L/s；向阿扎克鄉(xiāng)水廠分水25.36L/s；基本滿足了項(xiàng)目區(qū)內(nèi)居民對(duì)飲用水的需求。

項(xiàng)目區(qū)水源地位于布谷孜河主流上游段吐古買提鄉(xiāng)科克塔木村附近，河床高程在1700m～1713m之間，水源地選擇中考慮了水質(zhì)、水量及水位高程等因素，通過(guò)重力式輸水至阿湖水廠、松他克鄉(xiāng)松它克村水廠，再通過(guò)水廠下管網(wǎng)送水至用戶。根據(jù)對(duì)項(xiàng)目區(qū)的測(cè)量成果及現(xiàn)場(chǎng)勘察，對(duì)水源地及下游輸水主干管道進(jìn)行布置，具體的平面布置見(jiàn)工程平面布置圖。

本次改水管道鋪筑于河道的段，沖刷深度根據(jù)阿克蘇地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院于2008年編制的《新疆阿圖什市阿湖、松他克、阿扎克等三個(gè)鄉(xiāng)引水安全工程博古孜河水文地質(zhì)報(bào)告》中河床沖刷深度計(jì)算結(jié)果，不同河段局部沖刷深度為2.5～3m（從河床底部計(jì)起）； 2010年實(shí)際百年一遇洪水的實(shí)際沖刷深度為3m（從河床底部計(jì)起）。故綜合考慮，本次改水沖刷深度取3m。根據(jù)規(guī)范，管道埋深在沖刷線以下1.5m。本次設(shè)計(jì)管道在河道中的埋深為管頂以上4.5m。

各種管材設(shè)計(jì)流速相同，故采用各管材管道內(nèi)徑均相同，相應(yīng)的土方等工程量亦相同，不同之處僅在于管材單長(zhǎng)價(jià)格，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查，玻璃鋼管、聚乙稀管、UPVC聚氯乙稀管徑為125～400m、壓力為0.6Mpa左右時(shí)，UPVC聚氯乙稀管價(jià)格最具優(yōu)勢(shì)，即上述三種管材中，采用UPVC聚氯乙稀管投資最為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)管徑大于400mm時(shí)，玻璃鋼管價(jià)格具有較大優(yōu)勢(shì)。

2.2 輸水管設(shè)計(jì)

（1）輸水管道流量計(jì)算

管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)流量平衡條件：流入任一節(jié)點(diǎn)的全部流量之和等于流出這一節(jié)點(diǎn)的流量之和。如果以流入節(jié)點(diǎn)的流量為正值，流出節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)值，上述關(guān)系可表示為：∑Q=0，利用這個(gè)關(guān)系，可從樹(shù)枝狀管網(wǎng)供水終點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量開(kāi)始計(jì)算，先計(jì)算出這一節(jié)點(diǎn)的各管段的計(jì)算流量，再依次向泵站方向的節(jié)點(diǎn)逐個(gè)推算，可得出各管段的計(jì)算流量，最后求出總設(shè)計(jì)流量等于該管段下游節(jié)點(diǎn)的流出流量總和。

由水量計(jì)算知，本工程日供水8119.55m3，即 Q=93.98L/s。本次輸水管線為水源至清水池（節(jié)點(diǎn)L）段，該段共有二個(gè)分水口，分別為節(jié)點(diǎn)P（科克塔木村分水點(diǎn)）、F（阿湖鄉(xiāng)分水點(diǎn)），根據(jù)各分水口人口計(jì)算，各分水口分水流量為：QP=2.29L/s、QF=25.69L/s。

⑵管徑的計(jì)算

根據(jù)已經(jīng)選定的管材和已計(jì)算出的各管段設(shè)計(jì)流量Q，管徑計(jì)算按大綱要求，按下式計(jì)算：

d=[4Q/（πV）]0.5=1.13×（Q/V）0.5

d：管材的內(nèi)徑，mm；

V：管材的經(jīng)濟(jì)流速，查表選取；

Q：管段流量，m3/h。

⑶管段水頭損失計(jì)算

各管段的水頭損失包括局部水頭損失和沿程水頭損失兩部分。

水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失。

①沿程水頭損失

按照經(jīng)驗(yàn)公式

塑料硬管采用舍維列夫公式

②管道的局部水頭損失

局部水頭損失產(chǎn)生于管道斷面發(fā)生變化、水流方向發(fā)生變化及通過(guò)各種閘閥處。在一般流速范圍內(nèi)，較長(zhǎng)管道的局部水頭損失比沿程水頭損失小很多，為簡(jiǎn)便計(jì)算，參照規(guī)范局部水頭損失可以采用沿程水頭損失的5～10%計(jì)算，本工程取值10%。

3、結(jié)論

阿圖什市農(nóng)村飲水安全改擴(kuò)建工程的任務(wù)就是通過(guò)建設(shè)更為安全、可靠的水源工程，配套布置更為合理、經(jīng)濟(jì)的管網(wǎng)，其中輸水工程設(shè)計(jì)是工程難點(diǎn)與終點(diǎn)。本文分析了老管線存在的問(wèn)題，并提出了新選管線的優(yōu)化方案，同時(shí)計(jì)算了輸水管輸水流量，確定了管徑，最后分別計(jì)算了沿程水頭損失與局部水頭損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] SL310-2004《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》[S].

[2]GB50191構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：張艷麗，女 ，漢 ， 河南 鄭州，中級(jí)工程師 ，學(xué)士，研究方向：農(nóng)田水利工程