農村集中式供水工程管網優(yōu)化方法與應用研究

周維平

（馬鞍山市博望區(qū)農業(yè)委員會，安徽 馬鞍山 243000）

農村集中式供水工程管網優(yōu)化方法與應用研究

周維平

（馬鞍山市博望區(qū)農業(yè)委員會，安徽 馬鞍山 243000）

現階段，農戶房屋的分散性在很大程度上決定了農村飲水工程管網線路的特點，即輻射廣、線路長，這無疑會增加集中供水的難度系數。因此，本文主要分析農村集中供水工程管網的現狀，提出管網優(yōu)化方法。

管網優(yōu)化；供水工程；集中供水；農村飲水安全

近年來，我國逐漸增加對農村經濟發(fā)展和建設的資金投入，其中一項不可忽視的民生項目就是農村飲水安全工程，這有助于改善農村生活條件，推進新農村建設，具有一定的現實意義［1］。在農村飲水安全工程中，供水管網的應用是重點，其主要作用是向每家每戶安全地輸送飲用水。但是，隨著農村供水管網的逐漸增多，在供水工程中就會增加相應的工作量。此外，農村居民的實際用水量并不大，其供水規(guī)模也不大，導致會出現供水條件差、水塔溢流等問題。因此，農村集中式供水管網系統如何合理的優(yōu)化，如何促進農村供水工程的可持續(xù)發(fā)展將成為重要難題。

1 農村供水管網供水特點

1.1 供水工程分散且規(guī)模小

農村居民的居住特點有地形復雜、居住點多且分散，因此決定了農村供水工程具有數量多、規(guī)模小的特點。集中供水的形式并不適合所有的地區(qū)，經濟條件好一些的可以采取上述方法；如果是經濟條件欠發(fā)達的地區(qū)，復雜的地形且沒有資金的支持，實際上很難實現集中供水，在這種情況下，可以選擇分散式供水方式。

1.2 主要采用集中式供水模式

針對農村薄弱的經濟基礎，通常選用集中供水，如居住點在城鎮(zhèn)附近的農村居民，可以采用城鎮(zhèn)供水管網延伸的形式；而居住點距城鎮(zhèn)較為偏遠的居民，可以采用規(guī)?；泄┧问健Ａ硗?，由于我國地域遼闊，農村居民居住地分散，村與村之間的距離相隔較遠，可以采用村內單獨供水的形式［2］。

2 農村供水工程管網應用存在的問題

2.1 實際供水中難以應用供水管網的設計

現階段，農村飲水安全集中式供水工程的方案設計、決策，大多是由專家、決策人員根據供水影響因素的技術分析及主觀經驗得到的，通過這種方式所選定的最終供水工程應用方案實際上會存在主觀性的見解偏差，供水方案不可避免地就會存在一定的局限性，不符合農村供水的實際情況，導致在實際供水中難以應用供水管網的設計。

2.2 缺少技術人才的支持

農村供水工程的運行管理缺乏技術人才的支持，這一問題似乎是農村供水工程的通病，勢必會影響供水設施的正常運行。究其原因是過多的農村供水工程建設項目，任務重、時間緊張，沒有對工程技術人員和管理人員進行必要的崗前培訓工作，沒有掌握足夠的技術。此外，農村供水工程選址一般是較為偏遠的鄉(xiāng)村，相較于城市而言，這里的福利待遇和生活條件都比較差，對技術人員、管理人員沒有吸引力。因此，在農村供水工程運行中，加強對技術人員、管理人員的培訓工作是至關重要的，使其技術水準得到提高，才能夠及時有效地解決農村供水工程運行中遇到的問題。

3 農村供水工程輸水管道系統優(yōu)化

在農村供水工程中，需要根據當地的自然條件，結合當地的實際情況來選擇輸水管道系統。比如，根據水源地與居民村莊點的高程差別，可以將輸水管道系統分為泵站加壓式輸水管道系統和重力輸水管道系統。而根據水源地與居民住點輸水距離長度的不同，輸水管道系統的優(yōu)化主要分為管道管徑和管道線路兩個方面的優(yōu)化，但由于這兩者既各自獨立又互相聯系，所以只有處理好這兩方面的優(yōu)化，才能夠做好輸水管道系統的優(yōu)化。

3.1 輸水管道系統線路的優(yōu)化

在布置輸水管道線路之前，應做好輸水系統設計工作，供水工程整體性能是否得到發(fā)揮在很大程度上取決于線路的優(yōu)劣。因此，要想實現輸水管道系統線路優(yōu)化，實際上要先解決輸水管道鋪設的問題［3］。本文設最小目標函數為輸水管道總投資F，決策變量為輸水管道各管段的線路方案Xi，這樣管道線路優(yōu)化模型就建立起來。3.1.1 數學模型。首先，目標函數為其次，首末水頭約束為 。其中，第i管段水頭的損失為hi，節(jié)點N與水源點允許水頭損失為Hi。

3.1.2 算例分析。如圖1所示，某條農村供水系統輸水線路的管道線路優(yōu)化中，水源供水點的水位為133.06 m，管道沿線出水口將主輸水管道劃分為6個管段，按照2 m來控制管道末端最小服務的水頭。主要各個管段之間的流量和各節(jié)點之間的高程、流量等見圖1，各個節(jié)點之間的水流量、高程、各個管段的水流量見圖1。

圖1 某供水系統輸水線路概化圖

首先，管道線路方案定性。上述輸水管道系統共有管段6個、節(jié)點7個，在充分考慮當地的地質環(huán)境條件、水源位置、分水口分布等情況之后，每條管道線路有4個備選設計方案。例如管段1，方案一，在管道鋪設中可以采用玻璃鋼夾砂管的方式來穿過軟土地區(qū)；可以采用套管的方式來穿越公路地區(qū)；可以采用管橋的方式來穿越河道地區(qū)。方案二，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)經途中，管道可以直接鋪設；在穿越公路時，可以采用套管的方式；在穿越鐵路時，可以采用專門的混凝土套管施工。方案三，管道沿線經過鄉(xiāng)鎮(zhèn)則直接鋪設；采用套管的方式直接穿越三處公路；采用管橋的方式直接穿越河道。方案四，穿越鐵路用專門的混凝土套管，穿越三處河道采用管橋的方式。

3.2 輸水管道系統管徑的優(yōu)化

輸水管道優(yōu)化設計主要解決如何在確定輸水管道走向、材質的情況下，解決最優(yōu)管徑的問題，只有滿足約束性因素如水壓，才能夠最大程度地降低輸水管道的資金投入，在已經確定各管段允許水頭損失的情況下，可以建立決策變量為管段管徑，目標函數為最小的管道系統總投資，來解析最佳方案。

4 結語

在農村飲水安全集中式供水管網的優(yōu)化過程中，應格外重視供水管道的管徑和線路。因此，在這一過程中要選擇最符合實際情況的方案，因地制宜地選取供水管道的管徑和供水管道的線路［4］。此外，隨著我國科技和經濟的飛速發(fā)展，在優(yōu)化過程中應充分利用各種新技術、新材料。只有這樣，才能夠實現農村飲水安全集中式供水管網的優(yōu)化，推進新農村的建設步伐，為我國農村經濟的發(fā)展奠定良好的基礎。

［1］楊志紅.淺析靈武市農村飲水安全工程建設的主要措施［J］.科技視界，2013（33）：397.

［2］賈燕南，楊繼富，趙翠.農村飲水安全消毒集成技術研究及應用前景分析［J］.中國水利，2013（14）：66-68.

［3］廖曉清.農村飲水安全集中式供水工程管網優(yōu)化方法與應用研究［J］.四川水泥，2015（10）：87，81.

［4］潘麗雯，徐佳.我國小型集中式和分散式供水工程現狀及發(fā)展對策［J］.中國農村水利水電，2014（3）：169-171.

S277.7

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1674-7909（2016）35-67-2