農(nóng)村自來水的管道設(shè)計和工程施工技術(shù)要點分析

劉兆楠

摘 要：在我國，自壓自來水工程由于具有不用打井和無需使用機泵設(shè)備的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于山區(qū)和半山丘陵區(qū)的農(nóng)村自來水工程建設(shè)中。在應(yīng)用的過程中，還發(fā)現(xiàn)自壓自來水工程具有節(jié)能減排、運行成本低、見效快以及收益大和操作簡單等優(yōu)點，但也存在一定的局限性。該文以遼寧省東南部某農(nóng)村的自來水工程建設(shè)為例，結(jié)合已建農(nóng)村自來水工程的施工經(jīng)驗，分析農(nóng)村自來水工程的管道設(shè)計和工程技術(shù)施工要點。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村 自來水 管道設(shè)計 工程施工技術(shù)要點

中圖分類號：S85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0101-01

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷提高，農(nóng)村居民的生活基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也得到了日益完善，最為典型的案例之一就是農(nóng)村自來水工程的建設(shè)。實踐證明在農(nóng)村自來水管道設(shè)計或改造的過程中多數(shù)技術(shù)施工人員會遇到工程施工技術(shù)問題，尤其是地形復(fù)雜的山區(qū)和半山丘陵區(qū)的農(nóng)村自來水工程建設(shè)，施工難度要比平原地區(qū)施工難度大得多，阻礙農(nóng)村基礎(chǔ)生活設(shè)施的建設(shè)[1]。

1 農(nóng)村自來水工程施工的基礎(chǔ)條件

1.1 農(nóng)村建設(shè)自來水工程應(yīng)滿足的基本條件

農(nóng)村要想建設(shè)自壓自來水工程，就一定要利用好農(nóng)村區(qū)域內(nèi)的山泉、河流以及已經(jīng)修建好的地面水源工程。解決了水源問題的同時，還需要滿足農(nóng)村自壓自來水的施工前提條件。首先，農(nóng)村區(qū)域內(nèi)的水源工程與選定的配水區(qū)之間的相對高度差所形成自然水流的壓力，能夠使壓力管道引至配水區(qū)自來水的水龍頭有足夠的壓力。其次，一定要保證選擇水源工程的水量充足，并且位置適當(dāng)。最后，選擇水源工程的水質(zhì)一定要符合國家安全飲用水標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1.2 建立水源工程

位于山區(qū)和半山丘陵區(qū)的村落，地形情況比較復(fù)雜，水源分散，僅用一條水源很難滿足整個村莊的用水需求，這時就需要建立水源工程。建立水源工程的目的就是集中分散的水源，使水量能夠滿足村莊居民用水的需要。水源工程主要包括引水工程和蓄水工程，建立水源工程的規(guī)模主要根據(jù)該地區(qū)的水源類型、位置以及居民的實際用水情況來決定[3]。該村的水源工程即為引水渠水井和蓄水池。

1.2.1 引水渠水井位置的選擇

該村在選擇水井位置時應(yīng)注意以下幾點問題。

（1）高程條件。

農(nóng)村自壓自來水要求有一定的壓力水頭，因此水井位置的選擇應(yīng)滿足輸水管道損失和工作壓力水頭損失之和。

（2）地形條件。

在滿足高程條件的前提下，應(yīng)盡量選擇局部地形的最低點，最好是山彎和山嘴處。

（3）地質(zhì)條件。

應(yīng)選擇地下水資源豐富，施工方便的地方打井。

1.2.2 蓄水池的建立

（1）蓄水池容積的計算。

該村的主要水源為山上的長流水，水量比較穩(wěn)定，如水流量較小時，可以通過水井使用地下水資源，或者利用水井在雨季豐沛的季節(jié)利用蓄水池進(jìn)行蓄水，這就要求技術(shù)人員必須計算好蓄水池的容積。蓄水池容積的大小應(yīng)根據(jù)水源流量和該村自來水管道流量的對比關(guān)系進(jìn)行設(shè)計，同時還要考慮農(nóng)民生產(chǎn)生活用水量，大型牲畜用水量以及其他用水量，按最高平均用水量計算蓄水池的容積[4]。

（2）蓄水池的結(jié)構(gòu)。

蓄水池結(jié)構(gòu)可以為圓形、方形或長方形，在條件允許的情況下，盡量選擇建設(shè)為圓形，在數(shù)學(xué)計算中圓形蓄水池的容積是最大的。蓄水池的墻體，通常情況下使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造的墻體具有結(jié)實堅固的特點，同時還有良好的池底防滲效果。此外，蓄水池還應(yīng)該安置放水設(shè)備，以便控制水流進(jìn)入壓力管道的流量，放水設(shè)備應(yīng)設(shè)置在蓄水池底部，但應(yīng)高出池底0.3～0.5m。

2 自來水輸水管道壓力分區(qū)和減壓措施的技術(shù)要點分析

2.1 輸水管道的布置

位于山區(qū)或半山丘陵區(qū)的農(nóng)村自來水工程，通常情況下都建設(shè)為自壓自來水工程。農(nóng)村自壓管道自來水工程的供水管道系統(tǒng)主要是由各級壓力管道組成。自來水管道的分級根據(jù)實際的施工情況來定。我國大多數(shù)的農(nóng)村自來水工程都把供水管道分為主干、分干和支管三級。由于山區(qū)和半山丘陵區(qū)的地形比較復(fù)雜，地面坡度較大，是影響自來水工程供水管道設(shè)計的主要因。因此，在該村建設(shè)自來水工程的過程中，管道設(shè)計及人員應(yīng)以地形因素為主，進(jìn)行輸水管道設(shè)計。此外，自來水管道中的干管或分干管應(yīng)垂直等高線布置，供水線路盡量做到短而直，確保在輸水過程中能夠盡快的獲得壓力水頭，同時支管應(yīng)沿著等高線布置，確保支管水頭壓力在輸水過程中的壓力均勻[5]。

2.2 輸水管道管徑的選擇

要確保選擇管徑的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)人員就需要分別計算出各種輸水管道的管徑年生產(chǎn)費和年運行費用。管徑的年生產(chǎn)費是指管道的投資折合成每年的總費用，而年運行費用則是指輸水管道易損件及管道維修的費用水頭損失造成的油、電損失的費用。計算這兩種費用的過程非常復(fù)雜困難，管道設(shè)計人員通常按經(jīng)驗公式推求最經(jīng)濟(jì)管徑，并把管內(nèi)流速1.5～3.0m/s作為經(jīng)濟(jì)流速。

2.3 輸水管道的壓力分區(qū)和減壓措施

2.3.1 農(nóng)村自來水工程的壓力分區(qū)

山區(qū)和半山丘陵區(qū)復(fù)雜的地形，導(dǎo)致自來水工程輸水管道承受的壓力發(fā)生變化，尤其是干管沿程壓力水頭的變化。為了能夠充分利用上部和下部的壓力水頭，應(yīng)按照水流壓力形成的特點，沿坡面進(jìn)行壓力分區(qū)。

2.3.2 農(nóng)村自來水工程的減壓措施

山區(qū)和半山丘陵地區(qū)的村落地勢比較陡，自來水輸水工程的管道較長，輸水過程中具有落差大的特點，導(dǎo)致自來水工程坡面下的壓力水頭變化大，很可能超過輸水管道所能承受的壓力。此時如果不采取及時的減壓措施，輸水管道就會遭到壓力的破壞。

目前我國農(nóng)村自來水工程減壓措施主要有兩種：一種是采用簡單易行的減壓池進(jìn)行減壓。在山區(qū)設(shè)置減壓池時，需要根據(jù)地形和坡度把減壓池分成若干個小面積的減壓池，分別由不同程度的水池供水，實現(xiàn)降低水頭壓力的目的。另一種是在引水區(qū)的山頂上安置一個引水閥和一個排氣閥，通過引水閥的使用，緩解水頭的壓力，當(dāng)輸水管道形成一定的壓力時，排氣閥的活塞可以迅速開啟，大量并且迅速的吸收外界的空氣，以避免輸水管道內(nèi)受到較大的壓強而引發(fā)的破壞問題，能夠有效的提高輸水速率[6]。

農(nóng)村自壓自來水工程管道較長，地形交陡，用水過程中輸水管道的壓力變化較大，為保證農(nóng)村自來水工程的安全運行，在自來水輸水工程運行前，應(yīng)分級按照主、干、分支、支的順序逐漸開啟閘門，防止出現(xiàn)水擊，停止運行時，首先關(guān)閉進(jìn)口控制閘門，放空輸水管道，防止輸水閘門和輸水管道凍裂。

3 結(jié)語

在山區(qū)和半山丘陵區(qū)建設(shè)自壓農(nóng)村自來水工程，有效的改善了傳統(tǒng)的打井取水方式帶來的弊端，減少了污水亂排和植被破壞的現(xiàn)象，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要作用。此外，在山區(qū)和半山丘陵區(qū)的農(nóng)村建設(shè)自來水工程，有效解決了山村居民的用水困難問題，提高了農(nóng)村居民的生活水平，促進(jìn)了我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 楊中旭.對農(nóng)村自來水供水水壓不足問題的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，11（12）：143.

[3] 徐洪法，張宏圖.淺談農(nóng)村自來水管道設(shè)計[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014，3（18）：34-35.

[4] 李娟，杜爭光.新農(nóng)村建設(shè)中自來水管道線路的設(shè)計與研究[J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，5（3）：22-25.

[5] 周志坤，文玉梅，李平，等.自來水管道泄漏相關(guān)檢測定位系統(tǒng)研究[J].儀器儀表學(xué)報，2004，5（S2）：241-244.

[6]孫麗杰，吳波新.農(nóng)村自來水的管道設(shè)計和工程施工技術(shù)要點分析[J].吉林水利，2011（12）：68-70.