農(nóng)村供水工程管網(wǎng)更新設(shè)計研究

摘要：農(nóng)村供水管網(wǎng)已成為農(nóng)村供水保障階段提升農(nóng)村供水安全性、穩(wěn)定性的重要因素，目前卻存在管網(wǎng)布局不合理、管徑選擇不當(dāng)、管網(wǎng)材質(zhì)劣質(zhì)、設(shè)計理念滯后等問題。為研究農(nóng)村供水工程管網(wǎng)更新設(shè)計工作，從規(guī)劃、設(shè)計方案理念、評估指標等方面深入分析了農(nóng)村供水管網(wǎng)的現(xiàn)狀及其在設(shè)計中存在的問題，提出農(nóng)村供水管網(wǎng)更新設(shè)計策略要落實“節(jié)水優(yōu)先，空間均衡，系統(tǒng)治理，兩手發(fā)力”的治水思路，管網(wǎng)更新設(shè)計方案同時要兼顧物理層面和功能層面的需要，引入量化供水、分區(qū)供水與漏損測度與管壓、流量動態(tài)調(diào)整等技術(shù)，輔之以管網(wǎng)合理布局，管材因地制宜，進而形成整體設(shè)計框架。研究成果可為農(nóng)村供水保障階段的農(nóng)村供水管網(wǎng)設(shè)計與實施提供理論和實踐借鑒。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村供水； 供水保障； 管網(wǎng)設(shè)計； 管網(wǎng)更新

中圖法分類號：TU991

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.09.010

文章編號：1006-0081（2024）09-0058-05

0 引 言

截至2023年，全國農(nóng)村自來水普及率90%，規(guī)?；┧こ谭?wù)農(nóng)村人口比例達到60%，在水質(zhì)達標率和供水保證率方面得到了明顯改善，大大提高了農(nóng)村人民群眾的生活質(zhì)量。農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施投資增加較快，2023年1～11月各地共完成農(nóng)村供水工程建設(shè)投資1 090.5億元，同期增長了18%。農(nóng)村供水工程中管網(wǎng)投資占比達到工程總投資的50%～80%，是農(nóng)村供水工程建設(shè)的重要組成部分。

農(nóng)村供水經(jīng)歷了起步發(fā)展階段、飲水解困階段、飲水安全階段、飲水安全鞏固提升階段，現(xiàn)在已經(jīng)進入農(nóng)村供水保障階段，對農(nóng)村供水體系提出了新的挑戰(zhàn)，同樣也對管網(wǎng)設(shè)計工作提出了新的要求。從研究來看，李云玲等［1］從新形勢下農(nóng)村供水保障水平的新要求出發(fā)，研究管網(wǎng)設(shè)計的總體思路、基本原則和分區(qū)重點，提出了堅守安全底線、合理優(yōu)化工程布局、因地制宜實施建設(shè)改造工作和強化水質(zhì)保障的建議。王躍國等［2］根據(jù)農(nóng)村供水發(fā)展階段和工作特點，通過分析農(nóng)村供水對數(shù)字化的需求，提出了“一張圖”戰(zhàn)略思想，構(gòu)建縣級、水廠級和用戶的三層應(yīng)用體系，為管網(wǎng)設(shè)計提供了框架支撐。蔡茗泉［3］分析了管網(wǎng)漏損中出現(xiàn)的問題，從管理角度提出了管材換代及維護的措施。胡良明、聶玉明等使用遺傳算法建立兼顧經(jīng)濟性和可靠性的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，提高了管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的實用性和有效性［4-5］。馬衛(wèi)東［6］運用分區(qū)計量技術(shù)（DMA），采取觀望區(qū)塊化、封閉疊壓供水相結(jié)合的模式，解決供水管網(wǎng)水壓過低的現(xiàn)象。劉子葉等［7-8］基于貪心算法、枚舉算法、蒙特卡洛算法的分區(qū)調(diào)整方法，結(jié)合改進儀表安置方法、水力模擬、優(yōu)劣解距離法改進圖劃分算法，輔助供水管網(wǎng)管理和漏損識別。史貴強［9］通過使用模糊層次分析法，針對管網(wǎng)綜合設(shè)計進行定量與定性分析，選擇較優(yōu)方案提高整體用水情況。何晶晶、李福強、謝千津、邢亞鵬、宋淑紅通過對現(xiàn)狀的分析、水力計算、管材選擇，進行整體管網(wǎng)及附屬設(shè)施設(shè)計［10-14］。馬杰［15］針對供水管網(wǎng)改造中存在的問題，提出了基于TRIZ理論和基于LINGO軟件的數(shù)學(xué)尋優(yōu)方法的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計和新型供水管材優(yōu)選方案。王磊［16］從解決城鄉(xiāng)供水一體化調(diào)度系統(tǒng)的問題出發(fā)，對硬件和軟件兩方面進行優(yōu)化，使得投資成本降低了20%～30%。趙美玲等［17］通過基于在線模型的供水管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，輔助實現(xiàn)科學(xué)合理的供水調(diào)度，提高經(jīng)濟效益，為管網(wǎng)供水提供信息化技術(shù)支撐。吳儀［18］通過對多水廠聯(lián)合供水系統(tǒng)進行運行成本優(yōu)化和事故狀態(tài)的應(yīng)急預(yù)案優(yōu)選，使得供水成本降低12.03%，能耗降低11.15%，驗證了基于指標偏好和多目標模糊原理對應(yīng)急預(yù)案優(yōu)選方法的有效性。

當(dāng)前研究大多著力于供水管網(wǎng)更新設(shè)計部分，缺乏全面整體的研究。鑒于此，本文在原有設(shè)計理念的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)、全面地分析農(nóng)村供水管網(wǎng)更新設(shè)計的現(xiàn)狀及問題，提出管網(wǎng)更新設(shè)計策略和方案，并展望其未來的發(fā)展趨勢和方向。

1 農(nóng)村供水管網(wǎng)現(xiàn)狀分析

隨著農(nóng)村供水的發(fā)展，農(nóng)村供水基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)范圍不斷擴大，供水能力不斷提升，但是早期建設(shè)的供水工程因年代久遠逐漸暴露問題，尤其是管網(wǎng)老化嚴重。據(jù)統(tǒng)計，約10%的農(nóng)村集中供水工程建于2005年之前，部分工程已達到使用年限，有的甚至超期服役，部分管網(wǎng)老化嚴重、漏損率高、冬季易凍損，每年約5%的工程需要更新改造，具體分析如下。

（1） 規(guī)劃設(shè)計層面。缺少新技術(shù)引入，導(dǎo)致管網(wǎng)規(guī)劃之初未考慮遠期發(fā)展，理念落后。隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，以及農(nóng)村供水水源置換、水質(zhì)提升等專項工作的開展，管網(wǎng)的原有設(shè)計已經(jīng)無法匹配當(dāng)前的供水需求，直接導(dǎo)致早期建設(shè)的農(nóng)村供水工程，其水源取水、管網(wǎng)供水、終端用水、水質(zhì)處理等環(huán)節(jié)無法在設(shè)計層面實現(xiàn)技術(shù)上的同頻提升，已經(jīng)成為整體供水工程設(shè)計的短板。

（2） 施工與使用層面。由于施工現(xiàn)場與施工標準的偏差，導(dǎo)致管網(wǎng)承壓強度不高，管線掩埋深度不夠等問題；同時，農(nóng)村供水環(huán)境復(fù)雜，部分用水戶位置偏遠，加大了實際的管網(wǎng)供水難度，對相應(yīng)的管材與管網(wǎng)施工要求較高。從管理現(xiàn)狀看，農(nóng)村供水管網(wǎng)缺乏專業(yè)的技術(shù)和管理人員，現(xiàn)有的管理人員缺乏專業(yè)培訓(xùn)和經(jīng)驗，無法有效進行管網(wǎng)的維護和管理。部分地區(qū)缺乏專業(yè)人員定期進行管線檢查和維護，也增加了管網(wǎng)故障的風(fēng)險。農(nóng)村供水管網(wǎng)的建設(shè)和維護需要大量的資金投入，包括初期工程建設(shè)、日常維護、設(shè)備更新等。由于資金不足，很多農(nóng)村地區(qū)的供水設(shè)施得不到及時有效的更新和維護，導(dǎo)致管網(wǎng)漏損和水資源浪費嚴重。

從現(xiàn)狀可以看出，管網(wǎng)在規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行管理各階段都存在不同程度的問題，而且隨著農(nóng)村供水發(fā)展與要求的提升，當(dāng)前供水管網(wǎng)設(shè)計理念與相關(guān)施工要求也需要隨著新技術(shù)的普及與應(yīng)用進行更新，尤其是要導(dǎo)入分區(qū)計量供水概念，在管網(wǎng)設(shè)計與施工過程中統(tǒng)籌考慮管網(wǎng)的建設(shè)、使用與維修。

2 管網(wǎng)設(shè)計中存在的問題

從當(dāng)前農(nóng)村供水管網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀看，其設(shè)計層面存在3個方面問題。

（1） 供水管網(wǎng)設(shè)計理念保守滯后。當(dāng)前的管網(wǎng)設(shè)計普遍缺乏遠期設(shè)想，多基于供水現(xiàn)狀，沒有進行合理有效的遠期規(guī)劃，導(dǎo)致漏損測度、智慧水務(wù)等一些服務(wù)于城鄉(xiāng)供水一體化的新技術(shù)未能有效納入設(shè)計，比如DMA分區(qū)計量管理理念對于分區(qū)供水、精準供水與管網(wǎng)漏損計量有非常大的助益，但該理念目前尚未成為管網(wǎng)設(shè)計的核心主流理念。隨著近年來國家政策的重視與調(diào)度，從水源取水到用水終端，包括水質(zhì)提升等方面，應(yīng)用了大量新技術(shù)、新理念，如數(shù)字化智能化的應(yīng)用、系統(tǒng)治理理念的全面貫徹等，但是管網(wǎng)設(shè)計在理念和技術(shù)應(yīng)用上明顯落后。

（2） 管理設(shè)計布局不夠合理。農(nóng)村供水管網(wǎng)的設(shè)計布局直接關(guān)系到供水系統(tǒng)的運行效率和供水質(zhì)量。在實際操作中，由于規(guī)劃設(shè)計人員對地形、地質(zhì)、水文條件等因素認識不足，如缺乏對農(nóng)村地形的全面詳細了解，特別是忽視特殊地質(zhì)條件，忽略了農(nóng)村地區(qū)特殊的風(fēng)土人情，對當(dāng)?shù)鼐用竦闹饔^想法了解不夠深入全面等，都會導(dǎo)致設(shè)計圖紙表象合理，但實際實施存在各種問題。尤其是農(nóng)村地區(qū)人口結(jié)構(gòu)、社群組織各不相同，對于飲水和用水等基本需求地方差異性很大，最終導(dǎo)致管網(wǎng)設(shè)計的布局不合理，或多或少影響供水系統(tǒng)正常運行。

（3） 管網(wǎng)選材不合理。農(nóng)村供水管網(wǎng)的設(shè)計往往受到設(shè)計人員水平、基礎(chǔ)資料完備度、地形地理環(huán)境、水源水質(zhì)調(diào)查、經(jīng)濟技術(shù)條件和管理維護條件的限制，導(dǎo)致在管網(wǎng)設(shè)計時管網(wǎng)材料選擇不合理。目前，農(nóng)村供水管網(wǎng)常用的管材有鋼管（SP）、球墨鑄鐵管（DIP）、預(yù)應(yīng)力混凝土管（PCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、玻璃纖維增強塑料夾砂管（FRPM）、硬聚氯乙烯塑料管（PVC-U）、聚乙烯管（PE）和ABS工程塑料管等。這些管材在價格、性能和使用方面存在較大差異，但在實際設(shè)計中，往往只考慮價格因素，忽略了管材的性能和使用要求，導(dǎo)致管網(wǎng)的使用壽命降低，維修成本增加。使用不合理的管網(wǎng)材料會影響管網(wǎng)的使用壽命和供水安全，導(dǎo)致管網(wǎng)安裝困難，降低施工效率，影響施工質(zhì)量，接口處出現(xiàn)滲漏和裂縫，影響管網(wǎng)正常運行。

3 管網(wǎng)更新設(shè)計策略

總體來看，供水管網(wǎng)的設(shè)計策略要以“節(jié)水優(yōu)先，空間均衡，系統(tǒng)治理，兩手發(fā)力”治水思路為引領(lǐng)，要充分考慮到農(nóng)村供水的特性與需求，引入新理念，應(yīng)用新技術(shù)，在設(shè)計階段就將節(jié)水理念、節(jié)省成本等基本要求融入其中。

（1） 管網(wǎng)設(shè)計要突出“節(jié)水”理念。節(jié)水優(yōu)先是整個農(nóng)村供水工作的重中之重，農(nóng)村地區(qū)地形地貌復(fù)雜，地質(zhì)條件多變，居民生活習(xí)慣差異較大，因此，管網(wǎng)作為供水體系的重要一環(huán)，尤其要將“節(jié)水”理念貫穿始終。具體來看，除應(yīng)充分收集和分析農(nóng)村現(xiàn)有用水資料以及現(xiàn)有供水管網(wǎng)資料，深入了解農(nóng)村供水管網(wǎng)的輸配水能力與凈化設(shè)施處理能力的配套情況，以及造成農(nóng)村缺水的瓶頸部位外，還要應(yīng)用新的技術(shù)手段，通過測度用水需求，進行精確的管網(wǎng)物理設(shè)計，如管徑管壓，管網(wǎng)材料應(yīng)用等，更重要的是要引入新技術(shù)對農(nóng)村供水管網(wǎng)的漏損實現(xiàn)線上智能監(jiān)測與實時預(yù)警，如DMA分區(qū)管理的應(yīng)用，即在供水系統(tǒng)中建立一個個被切割分離的獨立區(qū)域，采取關(guān)閉閥門或安裝流量儀表的方式形成虛擬或?qū)嶋H獨立區(qū)域，對進入或流出這一區(qū)域的水進行計量，評定管網(wǎng)是否有泄漏，從而達到主動的防泄漏控制，讓檢修人員明確在何時何處對管網(wǎng)進行檢漏和修復(fù)。這兩方面的設(shè)計就將供水源頭的“用多少供多少”和供水過程中的“少漏少損”有效結(jié)合，最終實現(xiàn)節(jié)水理念在供水管網(wǎng)設(shè)計中的全面落實。

（2） 管網(wǎng)設(shè)計要重視“空間”概念。這個空間主要體現(xiàn)在分區(qū)供水上，也是為未來城鄉(xiāng)供水一體化做的前置設(shè)計和安排。管網(wǎng)設(shè)計也要匹配整體農(nóng)村供水體系，在設(shè)計過程中要充分體現(xiàn)出空間概念。管網(wǎng)設(shè)計的分區(qū)原則按照目前較為先進的DMA分區(qū)管理系統(tǒng)來看，更多的是一個虛擬概念，分區(qū)主要體現(xiàn)在功能層面，不同于農(nóng)村供水體系的物理分區(qū)。從管網(wǎng)分區(qū)的功能上來看，主要包含如下4個要素：① 考慮水源的穩(wěn)定性和可靠性；② 以農(nóng)村未來發(fā)展的需要預(yù)測供水需求；③ 供水壓力的穩(wěn)定性，同時也是供水系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的重要因素；④ 為應(yīng)對突發(fā)事件或設(shè)備故障等情況，供水管網(wǎng)設(shè)計應(yīng)具有的冗余性。這些“未來”功能在設(shè)計中的定量化和精確化，是實現(xiàn)管網(wǎng)設(shè)計虛擬分區(qū)管理與農(nóng)村供水體系物理分區(qū)管理契合的關(guān)鍵，也是保證新技術(shù)能應(yīng)用于管網(wǎng)運行檢測的前提。

（3） 管網(wǎng)設(shè)計要明確“系統(tǒng)”思維。系統(tǒng)治理是解決農(nóng)村供水鞏固提升的關(guān)鍵手段，系統(tǒng)治理實際上是將條塊狀的農(nóng)村供水體系通過水源置換、水質(zhì)提升、終端用水、管網(wǎng)更新改造等環(huán)節(jié)將供水工程打造成一個有機整體，通過系統(tǒng)思維，將原來較為分散、差別化明顯的農(nóng)村供水工程，從水質(zhì)、水量、水價等多個層面實現(xiàn)統(tǒng)一管理和運維。從現(xiàn)狀發(fā)展來看，水源置換、水質(zhì)提升，包括水價管理等軟硬件層面，近年來均有了較大程度的提升，但是由于農(nóng)村供水管網(wǎng)的復(fù)雜性和長期性，這一供水“血脈”尚存在較大的提升空間，也是農(nóng)村供水工作實現(xiàn)系統(tǒng)治理的主要短板。因此，從設(shè)計開始，管網(wǎng)的更新改造就要將系統(tǒng)原則納入其中，要在物理層面考慮整個供水區(qū)域和不同地區(qū)供水分區(qū)的基本特點。功能層面要考慮到新的技術(shù)應(yīng)用，包括漏損的實時監(jiān)測，管壓的動態(tài)調(diào)整等，突出管網(wǎng)的節(jié)水功能，并將管網(wǎng)在功能層面呈現(xiàn)的空間布局理念納入整體設(shè)計，實現(xiàn)管網(wǎng)設(shè)計的系統(tǒng)要求，最終有效支撐農(nóng)村供水的系統(tǒng)治理。

將節(jié)水優(yōu)先、空間均衡與系統(tǒng)治理作為管網(wǎng)設(shè)計的前置性和整體性要求，才能真正從物理層面到功能層面打通供水管網(wǎng)這一農(nóng)村供水體系的“血脈”，也才有長期安全穩(wěn)定的水質(zhì)和精準高效的供水。達到這種程度，才能談及農(nóng)村供水與城市供水的一體化供應(yīng)、一體化管理，才能做到工程建設(shè)和運行管理“兩手發(fā)力”，實現(xiàn)工程良性運行，保障農(nóng)村居民飲水安全。

4 管網(wǎng)更新設(shè)計方案分析及確定

具體到管理設(shè)計方案，應(yīng)逐層進行分解，首先是設(shè)計中需要兼顧到的物理層次和功能層次，其次要引入新的DMA分區(qū)理念，通過虛擬分區(qū)，將漏損監(jiān)測與管壓、流量動態(tài)調(diào)整等新的技術(shù)手段融合進整體設(shè)計，輔之以管網(wǎng)合理布局，管材因地制宜，形成整體設(shè)計框架后，結(jié)合當(dāng)?shù)氐乩怼⒆匀画h(huán)境、人文特點進行細節(jié)設(shè)計，最后考慮到遠期擴展需求以及整體農(nóng)村供水工程的提升改造進行投資概算。

4.1 總體原則

由于中國水情的復(fù)雜性以及地域差異性，當(dāng)前全國部分農(nóng)村地區(qū)還存在水量水質(zhì)保障水平不高等問題，在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)立足于農(nóng)村供水現(xiàn)狀，著重解決目前供水管網(wǎng)存在的問題，遵循以下4個原則進一步提升農(nóng)村供水保障水平。

（1） 經(jīng)濟原則。在保障供水質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量降低工程造價，提高投資回報率。

（2） 安全原則。確保供水管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，避免水污染和漏水事故的發(fā)生。

（3） 可持續(xù)原則。充分考慮水資源的可持續(xù)利用，合理配置水資源，降低供水管網(wǎng)對環(huán)境的影響。

（4） 節(jié)水原則。應(yīng)引入分區(qū)設(shè)計與優(yōu)化理念，根據(jù)農(nóng)村供水特點對管網(wǎng)進行虛擬分區(qū)，實時進行水壓、水量及漏損點監(jiān)測，確保水盡其用。

4.2 物理層面設(shè)計

物理層面設(shè)計主要包括管網(wǎng)合理布局，管材合理選擇以及水質(zhì)保障措施等方面。

（1） 合理規(guī)劃管網(wǎng)布局。管網(wǎng)的布局需要全面考慮，綜合規(guī)劃，并做到因地制宜，遠近結(jié)合。在確定供水方案時，需要分析供水工程所在地區(qū)的自然條件、經(jīng)濟狀況、供用水現(xiàn)狀、水資源狀況、用戶用水需求等多個方面，以近期需求為主，同時考慮未來的發(fā)展需求。在輸配水管網(wǎng)定線時，應(yīng)盡量減少線路長度和管網(wǎng)水頭損失，以降低供水能耗和成本。管網(wǎng)應(yīng)盡量沿現(xiàn)有或規(guī)劃道路鋪設(shè)，以便于施工和維護，在保證供水可靠性的前提下，應(yīng)盡量減少占地面積、少拆遷、不占或少占良田。此外，應(yīng)盡量利用現(xiàn)有的地形高差，以便降低能源消耗。供水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)簡單可靠、安全供水、運行靈活、易于維護并確保供水水質(zhì)的衛(wèi)生要求。考慮分期建設(shè)供水系統(tǒng)的可能性，以盡量減少對原管網(wǎng)系統(tǒng)的改動和對生產(chǎn)生活的影響。管網(wǎng)布置應(yīng)盡量使主要供水干管和配水干管沿河流、道路等自然障礙物布置，以便于施工和維護。根據(jù)地理條件、水量和水壓要求、地區(qū)規(guī)劃、經(jīng)濟因素等條件，配水管網(wǎng)設(shè)計時合理選擇環(huán)狀和樹狀管網(wǎng)，必要時兩者結(jié)合使用。在確定管段流量時，應(yīng)采用比流量法等簡化方法確定管段流量。

（2） 科學(xué)選擇管材配件。在選擇管材時，應(yīng)參照GB/T 43824-2024《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》和GB 5749-2022《生活飲用水衛(wèi)生標準》等標準。需要綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病⒐┧膶嶋H需求、當(dāng)?shù)氐乃礂l件以及原有的供水管網(wǎng)狀況。對于新建的供水管網(wǎng)，應(yīng)嚴格遵循相關(guān)的標準和規(guī)范進行規(guī)劃建設(shè)，采用先進、適用、質(zhì)量可靠、符合衛(wèi)生標準的供水管材和施工工藝。嚴禁使用國家已明令禁止使用的水泥管網(wǎng)、石棉管網(wǎng)、無防腐內(nèi)襯的灰口鑄鐵管網(wǎng)等，以確保建設(shè)的質(zhì)量和安全性。

（3） 水質(zhì)保障關(guān)鍵措施。為了確保水質(zhì)安全，有以下5個關(guān)鍵措施：① 要保證管網(wǎng)內(nèi)的流速，以防止細菌在管內(nèi)繁殖以及微粒沉積。② 在配水管網(wǎng)中設(shè)置倒流防止器、隔菌器、帶止水器的水表等防污染設(shè)備，同時設(shè)立水質(zhì)采樣口以加強水質(zhì)監(jiān)控。③ 系統(tǒng)應(yīng)具備水力強制沖洗、消毒和置換內(nèi)水的功能，并在管網(wǎng)設(shè)計中預(yù)留沖洗水的進出口，定期對管網(wǎng)進行水力沖洗，確保管網(wǎng)內(nèi)壁清潔。④ 在正式啟用前，管網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)進行徹底的消毒和清洗。⑤ 管材、閥門、連接件及連接件內(nèi)密封圈不僅要滿足自來水供水要求，還應(yīng)達到衛(wèi)生食品級要求，以確保飲用水的安全性。

4.3 功能層面設(shè)計

功能層面設(shè)計，主要是漏損的實時監(jiān)測，管壓與流量的動態(tài)調(diào)整以及涉及到后期整個供水系統(tǒng)管理與運維的部分功能模塊。

（1） 漏損監(jiān)測與預(yù)警。設(shè)計時依據(jù)DMA分區(qū)計量思路，力爭達到有效降低管網(wǎng)漏損率、配合智能化系統(tǒng)和設(shè)備達到有效預(yù)警的效果。具體的分區(qū)思路為通過在供水系統(tǒng)中建立一個個被切割分離的獨立區(qū)域，采取關(guān)閉閥門或安裝流量儀表來形成虛擬或?qū)嶋H獨立區(qū)域。對進入或流出這一區(qū)域的水進行計量，用來評定管網(wǎng)是否有泄漏，從而達到主動的防泄漏控制，同時利用最小夜間流量法、總分表差法以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對各區(qū)域的供水量與用水量差進行實時監(jiān)控和計算分析，通過發(fā)現(xiàn)異常流量、用水量變化等實現(xiàn)漏損的實時監(jiān)測與預(yù)警，以及對水表選型進行智能分析，在功能上實現(xiàn)節(jié)水目的。

（2） 供水壓力需求。為了確保供水的穩(wěn)定性和可靠性，在設(shè)計時需要進行嚴謹?shù)牧髁坑嬎愫退τ嬎悖员苊獬霈F(xiàn)水壓不足或無水可用的狀況。在進行農(nóng)村供水管網(wǎng)的更新改造設(shè)計時，需要根據(jù)不同地區(qū)、不同建筑物的高度以及用戶的實際用水需求進行綜合考量與適當(dāng)調(diào)整，通過合理的水量平衡調(diào)節(jié)，確保用戶的正常用水需求得到滿足，并維護供水系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。

（3） 調(diào)度與應(yīng)急保障。在管網(wǎng)設(shè)計時可引入供水調(diào)度系統(tǒng)，配合調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)管網(wǎng)壓力、流量等運行參數(shù)的實時監(jiān)測，根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分析結(jié)果，自動智能調(diào)整水泵的運行狀態(tài)、控制閥門的開啟程度等，以確保供水的穩(wěn)定和可靠。設(shè)計時還需要考慮應(yīng)急供水保障功能，完善農(nóng)村供水工程多水源應(yīng)急備用取水管道建設(shè)，打通跨分區(qū)供水管網(wǎng)互聯(lián)互通干管工程［19］，并配備臨時輸配水應(yīng)急管道和相應(yīng)的應(yīng)急供水設(shè)施等，以提高供水突發(fā)事件情況下管網(wǎng)輸配水保障能力［20］。

5 結(jié) 語

本文通過對農(nóng)村供水管網(wǎng)的深入研究，從當(dāng)前農(nóng)村供水管網(wǎng)的現(xiàn)狀出發(fā)，針對如何優(yōu)化提升管網(wǎng)設(shè)計，提出了針對農(nóng)村供水管網(wǎng)設(shè)計的優(yōu)化方案。研究成果可為未來城鄉(xiāng)供水一體化的全面實施提供參考。

參考文獻：

［1］ 李云玲，孫素艷.關(guān)于鞏固提升脫貧地區(qū)農(nóng)村供水保障水平的思考 ［J］.中國水利，2022（3）：18-20.

［2］ 王躍國，趙翠，高奇奇.農(nóng)村供水?dāng)?shù)字化戰(zhàn)略分析與應(yīng)用 ［J］.中國水利，2021（5）：50-51.

［3］ 蔡茗泉.城市供水管網(wǎng)的漏損原因分析及控制措施 ［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2021（8）：100-101.

［4］ 胡良明，李仟，鄭佩佩，等.基于遺傳算法的農(nóng)村供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計 ［J］.人民黃河，2017，39 （1）：102-105.

［5］ 聶玉明.平原地區(qū)農(nóng)村供水管網(wǎng)建設(shè)及水資源調(diào)配研究 ［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2020（6）：146-150.

［6］ 馬衛(wèi)東.基于DMA的漢陽供水管網(wǎng)低壓解決方案設(shè)計 ［J］.中國給水排水，2014，30 （22）：23-25.

［7］ 劉子葉，謝予婕，李樹平，等.供水管網(wǎng)DMA優(yōu)化分區(qū)設(shè)計方案 ［J］.凈水技術(shù)，2021，40 （10）：62-69.

［8］ 劉子葉，姜燦鵬，許麗達，等.供水管網(wǎng)DMA分區(qū)與壓力控制 ［J］.給水排水，2023，59 （7）：119-124.

［9］ 史貴強.供水管網(wǎng)綜合設(shè)計性能評價［D］.大連：東北財經(jīng)大學(xué)，2022.

［10］ 何晶晶，施永生，鄭滿水.高原地區(qū)典型城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計 ［J］.中國給水排水，2014，30 （4）：32-34.

［11］ 李福強.農(nóng)村供水管網(wǎng)設(shè)計探討 ［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2018（6）：137-140.

［12］ 謝千津.村鎮(zhèn)供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計 ［J］.河南水利與南水北調(diào)，2020，49 （1）：16-17.

［13］ 邢亞鵬.飲用水供水項目集中供水管網(wǎng)設(shè)計研究 ［J］.黑龍江水利科技，2023，51 （4）：66-68.

［14］ 宋淑紅.農(nóng)村飲水工程管網(wǎng)設(shè)計探討 ［J］.中國設(shè)備工程，2020（18）：236-237.

［15］ 馬杰.供水管網(wǎng)改造中新型給水管材的優(yōu)選方案研究［D］.天津：天津大學(xué)，2019.

［16］ 王磊.考慮管網(wǎng)壓力的城鄉(xiāng)供水一體化調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計 ［J］.海河水利，2023（2）：58-62.

［17］ 趙美玲，張巧珍，朱俊，等.基于在線模型的供水管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計 ［J］.中國給水排水，2022，38 （16）：35-39.

［18］ 吳儀.城市供水系統(tǒng)多水廠聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2022.

［19］ 高澤晨.基于水力模型的城市供水主干管網(wǎng)聯(lián)通工程研究 ［J］.中國給水排水，2023，39 （11）：35-41.

［20］ 楊洪營.城市供水安全性及應(yīng)急能力措施探討 ［J］.城鎮(zhèn)供水，2020（5）：3-8.

（編輯：李 晗）

Research on renewal design of rural water supply engineering pipe network

WANG Yueguo1，ZHAO Cui2，3，SUN Fuzeng2，3

（1.Anhui Rural Drinking Water Safety Technology Center，Hefei 230022，China； 2.Department of Irrigation and Drainage，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China； 3.National Center for Efficient Irrigation Engineering and Technology Research，Beijing 100048，China）

Abstract：

Rural water supply networks have become an important factor in improving the safety and stability of rural water supply during the rural water supply guarantee stage.However，there are currently issues such as unreasonable network layout，improper selection of pipe diameters，inferior network materials，and lagging design concepts.To study the renewal design of rural water supply engineering networks，an in-depth analysis of the current status and problems in the design of rural water supply networks had been conducted from the aspects of planning，design concepts，evaluation indicators and so on.The strategy for the renewal design of rural water supply networks should adopt a water management approach that prioritize water conservation，balance spatial distribution，take systematic approaches and give full play to the roles of both government and market.The design scheme of the pipe network renewal should take into account the needs of both physical and functional levels.The technologies such as quantitative water supply，zonal water supply，leakage measurement，dynamic adjustment of pipe pressure and flow rate should be introduced.And the overall design framework was formed with considering the rational layout of pipe network，and the selection of pipe materials based on local conditions.The results can provide a reference for the design and implementation of rural water supply networks during the rural water supply guarantee stage.

Key words：

rural water supply； water supply guarantee； pipe network design； pipe network update