村鎮供水工程流量計算適用方法探討

劉桂香，劉 靜

（1.青島市工程咨詢院，山東 青島 266061；2.青島青咨工程咨詢有限公司，山東 青島 266061）

在村鎮供水工程中，設計流量的計算成果對管網管徑的選擇起著決定性作用，而管徑選擇是否適宜不僅影響供水工程投資，而且會影響運營期間使用效果。從近幾年審核的村鎮供水工程設計中，設計流量的計算主要選用了兩種方法：人均用水當量法、出流概率法。本文以青島市村鎮供水工程設計中常采用的這兩種方法、并結合實例，對兩者的適用性進行探討。

1 村鎮供水計算方法

1.1 人均用水當量法

人均用水當量法是根據人均用水當量、各管段用水人口及用水大戶的配水流量計算確定個管段的沿線出流量，計算公式如下：

式中：q為人均用水當量，L/（h·人）；W為村或鎮的最高日用水量，m3/d；w1為企業、機關及學校等用水大戶的用水量之和，m3/d；Kh為小時變化系數；P為設計用水人口數，人。

人均用水當量確定后，管網沿線流量根據Q=q·P公式計算。

1.2 出流概率法

采用出流概率法計算設計秒流量是目前《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2009）（以下簡稱《建筑規范》）推薦使用的方法。此規范適用于居住小區、公共建筑區、民用建筑給水排水設計。此方法使用平均出流概率和同時出流概率的概念計算管段的設計秒流量。

1）最大用水時衛生器具給水當量平均出流概率：

式中：U0為生活給水管道的最大用水時衛生器具給水當量平均出流概率，%；qL為最高用水日的用水定額；m為每戶用水人數；Kh為小時變化系數；Ng1為每戶設置的衛生器具給水當量數，一個衛生器具給水當量的定額為0.2 L/s；T為用水時數，h。

2）管段上的衛生器具給水當量的同時出流概率：

式中：U為計算管段的衛生器具給水當量同時出流概率，%；αc為對應于不同U0的系數，根據《建筑規范》附錄C查表；Ng為計算管段或節點的衛生器具給水當量總數。

3）管段的設計秒流量

1.3 工程實例

以青島市某村內供水工程為例進行說明，設定該村的人口數和用戶數簡化為每1戶3.5人（比實際偏大），根據青島市村鎮供水的實際情況，地域分區按三區取最高日居民生活用水定額70L/人·d，小時變化系數取 2.5。

根據《村鎮規范》，公共建筑用水量取居民生活用水量的5%，管網漏失水量和未預見水量取10%，不計企業、機關及學校等用水大戶的用水量，求得人均用水當量為8.385L/（h·人），并計算出相應的流量、管徑。

根據《建筑規范》，每戶設置的衛生器具給水當量數取 1.5，得 U0=4.051%，αc=0.0465，并計算出相應的流量、管徑。

1.4 對比分析結論

現狀條件下，農村人口正在向城市和小城鎮轉移，留在村內的人口大多是常年在家、年齡偏大者，達到最高日用水量的工況一般為特定節假日，并且三餐時間節點用水均勻。經調查走訪，3口之家的月用水量最大為 9.0 m3，8.0 m3、7.0 m3、6.0 m3居多，最少的達到3.5 m3。

根據《村鎮規范》《建筑規范》計算的實例中的 15戶、36戶、56戶、76戶、98戶、131戶、226戶、326戶的設計流量進行對比分析。《村鎮規范》中采用人均用水當量法計算的設計流量成果最接近于實際調查最大值，倍數在0.95左右。而平均出流概率法計算的設計流量是實際調查最大值的9.45～2.44倍，平均出流概率法計算的設計流量是人均用水當量法的10.25～2.62倍，并且戶數越少相差倍數越大、戶數越多相差倍數越小。經試算，兩種方法計算成果的切合點在戶數為6 860戶時，流量相同為55.93 L/s；在戶數為1 500戶時，平均出流概率法計算的設計流量是人均用水當量法的1.5倍。

2 結語

當采用的設計流量遠遠大于實際用水流量的情況下，導致擬定管徑偏大，實際流速偏小，容易造成管道內的水停留時間過長，造成水質污染，長時間會導致管道通水能力逐漸變小。此外，管徑設計偏大，增加供水管網工程投資。

考慮到工程供水安全的重要性，以經濟合理、貼合實際為原則，適當預留一定的安全系數，建議當村鎮戶數小于1 500戶時，優先采用人均用水當量法；當戶數大于1 500戶，優先采用平均出流概率法。