安乐忠诚片饮水安全工程配水管网水力计算（龙家实）

摘 要：安乐忠诚片饮水安全工程采取集中式供水方式，工程配水管网节点多，管道布置占线长，管网复杂，水力计算难度较大。为确保该工程计算成果的合理性与准确性，文章主要从目前榕江县水利系统所采用的《村镇供水工程辅助设计系统》这一设计软件出发，结合本工程的配水管网布置情况，对系统中关于管网水力计算的过程及基本经验进行阐述，为更好地提高榕江县农村饮水安全工程配水管网水力计算成果的准确性提供科学、有效、便捷的计算依据。

关键词：饮水安全工程 安乐忠诚片 供水辅助设计系统 水力计算 管网

一、引言

安乐忠诚片饮水安全工程为榕江县2008年度计划实施饮水安全项目，工程涉及2个行政村，共4个自然寨。项目区现有户数1359户，人口5142人，大牲畜1570头，工程按10年规划进行设计，规划水平年内日总需水量为664.8m3/d。根据当地自然地理特征及水源情况，按“集中连片，整村推进”的原则，考虑采用集中供水方式进行供水。项目建设的主要任务，是通过采取工程性措施，建成包括取水、净水、输水、蓄水及配水等供水配套建筑物及构筑物，用以解决两村规划水平年内农村居民和学校师生的安全饮用水问题，为巩固该县“两基”教育成果，为当地建设社会主义新农村，构建和谐榕江奠定坚实基础。

配水工程作为该项目的重要组成部分，管网布置遍及各自然寨，管道占线长，设计内容复杂，单靠传统方法进行设计、计算，其工作量大且繁琐，计算精度也不高。为了保证管网水力计算的合理性、准确性与时效性，在该县现有技术力量的基础上，优先采用《村镇供水工程辅助设计系统》这一平台进行设计、计算。

二、配水管网选线和布置

根据村镇供水工程辅助设计系统设置，在进行配水工程设计时，应先进行管网选线和布置。本工程所涉及的四个自然寨较分散,根据各自分布特点，供水管网按树枝状结构形式进行布置，采用两条供水主管进行供水，其中：供水主管Ⅰ直接由蓄水池将水输送至安乐堡单独供水，供水主管Ⅱ经莲花形、干榜两个自然寨后，引至忠诚堡，主要供三个自然寨用水。两条供水主管在可挖地段考虑采取PE塑料管埋设，不可挖地段采用镀锌管材。其他供水支管及进户管则主要根据各自然寨分布特征进行布置，其中：安乐及忠诚两个自然寨采用镀锌管材进行安装，其他两个自然寨采用塑料管铺设。工程设计配水量按最高日最高时用水量计算，节点流量采用人均用水当量法，并取时变化系数为K时＝2.5；主管管径按设计流量和经济流速确定，支管按设计流量和水头损失确定管径。在管网线路设计中，主要考虑沿现有道路布置，并以较短的距离引向用水户；主管上分段或分区设检修阀，各级支管也在关键部位设检修阀；此外，视各自然寨分布具体情况，按照有关消防规范要求设置必要的消火栓。

三、管网水力图绘制

由上述配水管网布置情况，绘制水力计算简图。首先单击系统中的“管网水力图”工具栏，进入绘图界面；然后，单击工具栏中的画笔，将鼠标移动到画管网图区，以高位蓄水池作为“0”点开始绘制，点击一下鼠标左键（点击后松开），将鼠标移动到下一个点并点击一下松开，画出第二个节点“1”，按此方法依次作出多个相连的节点，点击鼠标右键结束本次操作；当要从“0”节点画分支节点“2”时，首先选中画笔，在已有的“0”节点上点击一下鼠标左键松开，将鼠标移到要画的分支节点“2”的位置再点鼠标左键，点击鼠标右键结束本次操作；若想删除管道“0～1”时，应先选中该管道，然后按键盘上的“Delete”键将其删除；要取消已选中的“0～1”管道或节点“0”、“1”，点击一下鼠标右键，再在空白处点击鼠标左键取消。本工程节点及管道较多，共有节点65个，管道65条，其中：管道“0～1”为供水主管道Ⅰ及相应节点，管道“0～2、2～3、3～4、4～5、5～19、19～20、20～21、21～22”及“22～23”均为供水主管道Ⅱ及相应节点，其他管道均为各支管管道与对应节点。在绘制管网图时，可利用文字工具输入相应注释，如，与节点相关的村镇名字及有关特征点等。

四、配水节点及配水管道信息录入

完成上述管网水力图的绘制，即可开始下一道工序，进行管网图上节点与管道的信息输入。为方便用户，辅助设计系统已设置有对话框，只需按照管网水力图操作界面右侧相应信息录入对话框输入具体数据即可。

本工程在输入“0”节点有关信息时，首先选定水力图中相应的“0”节点，此时右侧的当前节点信息栏中节点名称呈灰色的“0”字样，表示已选定该节点。然后根据输入框各对应位置输入节点类型，地面标高，自由水头，坐标，以及节点用水人口和用水大户流量。所选定的“0”点为起点，故在“节点”信息栏右侧输入框内选定“起点”字样；在地面标栏内输入“358.5”，该节点没有单独用水户，其节点用水人口和用水大户流量均为“0”；考虑水池设计高度，确定其控制水头为3m。

同理，在输入“0～1”管道相关信息时，亦先选定该管道，待右侧当前管道名称信息栏中管道名称呈灰色的“0～1”字样，表示已选定该管道。然后根据输入框各对应位置输入管材类型，管材公称压力及管道长度。所选定的“0～1”管道为供水主管Ⅰ，该管道考虑采用PE塑料管材埋设，并要求压力在1.0Mpa以上，故在“管材类型”右侧输入框内选定“聚乙烯管PE100”字样；在“管材公称压力”栏内选定“1.0Mpa”，该管道长度为1505m，直接输入；管道流速通过统一设置，管道管径则由水力计算得出。

依此类推，分别标注出所有节点及管道相关信息。当发现某节点或某管道信息输入有误需作修改时，可再次单击该点或管道，待节点信息栏和管道信息栏内显示相应名称后，则输入要修改的数据，最后移出鼠标，则修改完毕。在完成所有节点及管道信息录入后，选定管道“0～1”信息栏内的管道流速输入框，并输入初定的经济流速值，然后单击左侧工具栏内的初始化按扭，将管网中所有管段流速设置为统一值；确定右侧管网压力计算方向为“从起点计算”，当确认无误后，点击“保存”，即完成节点及管道信息的输入。

五、计算成果复核与整理

完成管网节点及管道信息输入后，各节点的自由水头、节点出流量、节点水压，各管段的设计流量、管道管径及管道水头损失将通过系统自动计算得出，只需对计算结果进行复核。复核内容主要包括流量及静压复核。本工程主要采用人均用水当量法进行节点流量计算，流量复核主要是复核各个节点的进水流量是否等于出水流量，如工程中节点“2”的进水流量为15.219L/s，而通过计算，出水流量为0.013L/s与15.206L/s之和，其出水流量等于进水流量，满足要求，是合理的。静压复核，即当地形高差超过60m并有富余水头时，应在适当位置设减压设施；用户水龙头的最大静水头也不宜超过40m，超过时宜采取减压措施。通过水压复核，合理确定减压设施的位置和数量。

确认计算成果复核完毕并已具有合理性，按照操作界面要求进行操作，自动生成供水管网水力计算成果表及供水管网水力计算简图。单击管网水力计算操作界面右下脚的“导出EXCEL”按钮，通过相应操作完成管网水力计算成果表的导出；同理，单击管网水力计算操作界面右下脚的“导出CAD数据”按钮，通过相应操作完成管网水力计算简图的导出。根据要求，对保存的计算简图及计算成果表进行整理，完成整个配水管网的水力计算过程。

六、结论

目前，榕江县共有17.73万人的饮水问题存在着极大的安全隐患，严重影响了人民群众的身体健康和生命安全，给农村居民的生产生活带来不便，制约着地方社会经济的发展。如何更好地加快工程建设代步，全面完成该县农村饮水安全工程建设任务，已成了摆在全县水利技术人员面前的首要工作任务。通过采用村镇供水辅助设计系统，对安乐忠诚片饮水安全工程进行供水管网水力计算图的绘制及节点、管道的信息录入，并由系统默认设置，自动计算得出各节点的自由水头、节点出流量、节点水压和各管段的设计流量、管道管径、水头损失等有关参数。经与传统的手工计算方法进行比较，该系统运行方便快捷、通俗易懂，计算成果科学、准确、合理，具有较好的应用推广前景，也为下一步该县攻克农村饮水安全工程配水管道水力计算难题奠定了良好的技术基础。

参考文献

[1]《村镇供水工程辅助设计系统软件介绍》

[2]《村镇供水工程技术规范》（SL310—2004）

[3]《榕江县忠诚镇安乐忠诚片饮水安全工程实施方案报告》（榕江县水利局2008年3月）

[4]《<村镇供水工程辅助设计系统>应用》（中国水利 2005年21期 -68-68页）

作者简介

龙家实,男，(1980.3-)苗族，贵州省榕江县人，助理工程师，现就职于贵州省榕江县水利局勘测设计队，主要从事水利水电工程的勘察设计与管理。