刍议农村人饮安全工程设计

一、输水工程

1.输水工程概念

农村人饮安全工程中的输水工程是指从水源地将水体运送至调节的建筑物。输水工程也同样应因地制宜的布置、选择。当经实地测量水源出露高程高于供水片区高程10m左右时，能实现重力式给水时应尽量采用重力式给水，重力式给水在工程建后有运行成本低、管理方便的效果，同时在很大一定程度上减轻了农村居民的水费负担。如实地测量后，不能实现重力式给水时，就设计采用电力泵站扬水至所需给水高度，这种需用泵站电力提水的方式称为机械输水。

2.重力式输水建筑物主要型式

主要形式有2种:①输水管道;②引水隧洞及明渠。输水管道的管径选择应以24h的输水量来确定其管径大小，在计算其管道沿程损失时可视为长管计算，在计算选择其管径大小时可按《村镇供水工程技术规范》(SL310—2004)，规定使用的沿程水头损失公式为:hi=iL(1)式中:L为管长;i为单位管长的水头损失，i=0.000912V2［(1+0.086)/V］0.3/d1.3，(V＜1.2m3/s)和《水力学》上沿程水损失计算公式为:hf=6.35×n2v2L/d4/3(2)用这两个方法的计算结果中的大者为设计选择管径的依据;输水隧洞(无压)和明渠，其输水流量完全按时渠流公式计算其过水断面。

3.二级项目

当采用输机械输水—泵站输水时，相对于重力式输水要复杂一点，其二级项目可划分为:

3.1泵房建筑

泵房建筑面积是根据所选水泵机组的基本尺寸为基础，再结合所需的安装运行空间，检修空间等因素来拟设泵站房屋建筑，同时应考虑设计有采光、通风孔，要求泵房大门向外开启，室内高度参照工民建筑≥2.8m等诸多要素。

3.2水泵机组安装

由扬水高度、水泵的单机运行时间、上水量和上水管(压力管)的距离、管径来拟设选定水泵机组的型号，其中的配套电机功率在初设时，可按水力发电工程中选择发电机组装机容量公式为:P=ηQH(3)式中:η为效率因素，取0.7左右。

3.3上水管(压力管)道

上水管道是指水泵进口至扬水高程出口的这段管长，其中水泵进口前这段管又称为吸水管，它要求比水泵的进口口径要大2个型号以上。上水管径的选择仍可按前述的输水管径选择方法一致。

3.4电力配给系统

电力配给系统是电力提水泵站的一项重要组成部分，采用的一般电压最好等级10kV，动力配给电压等级为380V。该部分又可划分第三级项目为:1)10kv配电拉线架设。2)电力变压器的安装，这可根据水泵的电机容量来配置，鉴于农村人饮安全工程的特殊性，也应因地制宜的考虑泵站附近500m距离内的民用变压器是否有多余容量，或者可错开用电高峰时，应优先考虑利用此民用变压器，从而还可省掉前述a条。3)380V线路拉线安装。4)低压动力配电控制成套设备安装等。

二、水处理及调节工程

水处理及调节工程设计中，一般布置在供水片区附近高台地上的输水工程的出水口处，水处理工序就设在此水口处，水处理在农村人饮安全别应注因地制宜，应根据水源的水质化验结果，有针对性的设计安装具有先进性的一体化水处理设备。如水质结果化验可直接饮用时，该部分就不设置，处理设备应安装在室内，该室应注意遗水的排放、卫生问题，同时应具备相对可行的电源(自备小型些油发电机)，其供电系统应与前述泵站输水中的电力配给一致，但仅考虑380V一次拉线的架设安装。调节工程是经过水处理后在设计配置具有日调节能力的蓄水建筑，此建筑一般为水池、水塔。由于是建在供水片区附近某处的一高台地上，故又称之为高位水池。此建筑物以满足农村人饮安全日制供水的调节能力和压力目的。在我国南方一般建在供水区周边的某一山坡处，而在北方平原地区则设置在塔架上，其塔架的高度要求满足供水区管网的压力而定，由于是在塔架上设蓄水罐，故而又称之为水塔。此建筑物在农村人饮安全设计中，其结构型式不是主要问题，而关键是如何因地制宜的来确定其容积的大小。因为它对工程的投资、技术难易有一个比较重大的影响，而在今后的运行中又是一个关键的建筑物。

在电力泵站给水中，其调节建筑可参考《给排水》，其中对调节水池的容积大小确定分两种情况:1)在电力保证率高(双电源)的情况下，可将调节建筑的容积设计为日最高用水总量的1/3。2)在电力保证率差(单电源)的情况下，调节建筑物的容积设计为日最高用水总量。我国南方大部分山区的农村，有很多给水是重力式给水，因经查对重力式给水方式供水的调节建筑的容积确定尚无正式的理论，对此本人总结了自己10多年来设计农村人饮的经验:认为如果将这种重力式给水，按电源不保情况下来确定调节建筑物的容积，则重力式给水的调节水容积，就应为最高日用水总量。即假设有某一农村人饮安全项目是一个重力式给水，其人口为2000人，日最高用水量为80L/d，最高日用水总量:2000×80=160m3，高位水池的容积应为160m3。可蓄160m3的调节建筑物在我国山地很容易建设，如在我国平原地方建时，则在高塔架上，这个高塔架的造价比160m3的调节建筑要高出至少2倍以上，因此为了因地制宜设计农村人饮安全工程中遇到的这种力式给水的项目时，其调节水池的容积根据本人的实践和理论推断，应确定为最高日用水量的一半(此论另有本文专述)，在上述中提及的最高日用水量为160m3时，则其调节建筑物的容积设计为80m3即可。不难看出80m3的水池这一定比160m3水池的造价节约至少1/3以上，这就是在农村人饮安全工程设计中注重因地制宜的实际效果。

三、配水工程

按本文的项目划分该部分为最后一个工艺环节，该部分很简单，主要是安装配水管网(给水管网)，配水管网的设计应该遵循镇、村的居住地理环境因地制宜地布置配水管网。在我国大部分农村的自然村落是依山布置在不同的高程、不同的地点上。一个村镇农村人饮安全工程可能涉及到10多个自然村落，考虑好配水管网的布置、走向、分枝都很重要。配水管网中又可划分为:①配水主管;②配水第一级、第二级支管;③配水进户管。农村人饮安全工程一般多采用支状分布。如采用网状时则不现实、也不经济。配水工程是指从调节水池出口至各自然村落居民家中的这一切管道。配水主管是从调节水池至第一级分支配水管这段距离，第一级分支配水管配是在第一级分支配水管道上分支至第二级配水管分支的这段距离，这样以此类推就可分第二级、第三级等支配水管。在末级配水管上分支进入农户居民家中为进户配水管(含用水设备的控制)。配水部分的建筑一般全为管道铺埋安装，其管径的设计选择计算方法与述“输水管”使用的公式一样。但设计计算时是“本末倒置”，即是从各进户管网开始，逐级向上至主配水管。其流量以最高日用水量为基本，按《规范》要求乘以2～3的同时供水系数，得供水流量后逐级向上叠加为总需水量来选择主配水管、支配水管等，以便确定管径的大小口径。

四、结语

综上所述饮水资源对人类的生命及生存有着息息相关的关系，也告诉我们要加强对水资源的管理。同时也让我们要因地制宜的去开发和利用水资源，保证水资源的合理利用。

作者：曾凡江 单位：福泉市水利局