农村安全饮水工程管网优化设计分析

农村安全饮水工程管网优化设计分析
摘要：随着我国新农村建设的深入推进，国家及各级政府对于农村安全饮水工
程建设也给予了高度的重视，不仅要保证工程的实际应用性能，而且还要优化工
程管网设计，使之更为经济性和科学性。

因为传统农村饮水工程建设，都要在管
网设计中投入较大的资金成本，才能实现线长、点多、面广的工程特点，满足广
大农村用户的饮水需求。

因此，怎样在有限物质资源基础上，设计出合理规范的
饮水管网，是当下各级供水单位必须引以为重的重点工作项目。

关键词：农村安全饮水工程；管网设计；优化分析
在农村安全饮水工程建设过程中，管网系统设计是其最为关键的施工工序，
做好该项施工任务，不仅可以满足农民的基本用水需求，改善其生活条件，而且
对于农村经济发展也有着很大的促进作用。

但是在工程运行过程中，由于很多施
工单位都会在管网建设中花费大量的成本，进而常常导致工程后期运行和维护出
现资金供给不足的现象，进而严重影响着引水工程实效作用的全面发挥。

因此，
要想改善这种不良局面，首要任务就是要对农村安全饮水工程的管网系统进行优
化设计，本文也会针对此问题做着重分析。

1.意义分析
在农村安全饮水工程中，供水管网系统是其不可缺少的重要组成部分，该系
统对于农村经济建设以及农民生活水平提升都有着很大的促进作用，在实际运行时，管网系统主要是通过分项配水管网将水安全可靠的输送到供水点，进以充分
满足农民的用水需求。

据相关调查显示，在我国农村安全饮水工程资金投入项目中，用于管网建设的投资费用就要占到总工程投资的50％-80％以上，同样，在
管理资金成本中，大多数的费用支出也都是用于配水系统的电能输出，由此可见，管网投资在供水系统总投资的占比是最为突出的，若想改善这种现状，就要对整
体管网系统进行全面的优化，这样才能提高农村安全饮水工程的应用性能，增强
其运行效益和社会效益。

据相关实践证明，经管网优化设计后的饮水工程，不仅
每年所产生的经济效益十分明显，而且可以帮助工程总投资节省5%-10%左右的
资金成本。

另外，随着近年来城乡结合的不断发展，新建的供水工程数量也在日
渐增多，相对这就使得工程建设的资金投入量不断加大，因此，要想在有限的物
质资源基础上，实现农村供水工程的科学稳定发展，关键任务就是要对其进行科
学规划、设计、运行管理，这样才能减轻政府和农民的经济负担，提高农村饮水
资源的利用率。

2.Excel的运用
在对农村安全饮水工程管网系统进行全面优化设计时，最为重要的两大设计
程序就是管径的优化计算和管网的水力计算。

现阶段，很多设计人员在面对这两
项工作时，依然会采用传统手算方法来进行，这样不仅会增加自身的工作量，而
且在计算过程中，也常常出现人为失误情况。

另外，在进行编程计算时，由于各
地饮水工程管网结构不同，所以管网的布置规划和管径组合很难做到完全统一，
所以只能将大部分程序应用到一个工程项目中，而通常，编程计算程序十分复杂，若是相关设计人员水平偏低，则不仅对该程序做不到全面掌握，而且管网优化设
计中的水力计算和管径优化计算等问题也是很难得到彻底解决。

因此，针对这些
设计难题，只有采用Excel系统，才能迎刃而解。

Excel系统在实际应用时，可以为用户提供两种求解措施，即单变量求解和规
划求解。

其中，前者措施主要针对多变量问题，在对问题进行有效分析的基础上，
使用户得到满意的解决效果。

后者则是针对一些实质性问题，其运用思路是先指
定想要最优化的目标单元格，然后再指定若干个可变单元格，这样通过对变化的
单元格反复进行调整，就可找到最佳解决方案。

同时，还要保证约束单元格与某种特定约束条件或特定目标值相一致，这样
才能进行后续求解。

具体求解程序可以从以下几点进行分析：第一，要将规划后
的求解工具进行加载；第二，将已知方程的关系式和数据输入到事先拟定的工作
表中，并打开规划求解参数对话框，设置相应的目标单元格。

第三，确定可变单
元格和相应的约束条件，然后再删除或更改约束条件；第四，规划求解后，要对
求解结果进行综合性评估，看其是否与基准参数相吻合。

3.优化设计要点
3.1管道设计流量
工程管道优化设计流量必须按照相应的农村饮水安全卫生评价指标来进行确定，进以将村民最高日、最大时的用水流量作为管道的设计流量。

3.2管道布置要求
首先，大多数农村饮水安全工程供水管网都是以树枝状布置形式为主，其在
优化设计阶段，要选择最短线路，以便最大化减少农田占用面积，避免出现交叉
建筑物。

其次，供水管网主、分支管道水流方向要尽量保持一致，不仅要能够满
足村民现下饮水需求，而且还要从长远发展目标去考虑问题，尽可能将管线沿道
路布置，并，预留出接口，以便可以保证管网输水量的充足性和通畅性。

再次，
供水主管道每隔1-2千米处要设置一个检修阀，并在隆起点与低凹处设排气阀，
保证排气阀直径与管道直径比处在1：2-1：5的设计范围内，同时，还要在管道
最低处设置泄水阀，并根据用水要求，合理设计管线走向，使之可以覆盖整个给
水区，争取供水到户，使人们都可以享受到安全可靠的饮水资源。

最后，在管道
拐弯处和纵断面起伏处要设置镇墩，且管道转弯角度要呈90。

或以上的角度。

3.3管材要求
第一，要保证管材质量和工作压力都能够达到相关基准要求，并确保管材具
有较高的抗腐蚀性和环保性，能够最大限度降低二次污染，且对水质进行净化处理。

第二，管材的使用年限要长，且内壁光滑，以免水头出现漏水现象，造成大
量水资源浪费。

第三，管材材质要尽量以U-PVC、PE、PPR等饮水专用管材为主。

3.4管道水力计算
管道水力计算，应采用先进的计算机技术，首先要将管网节点流量计算出来，然后再按节点流量平衡条件，计算出各管道流量，最后再根据经济流速选定合适
的管径参数。

其次，要根据流量、管径、管长计算结果，来预测管段水头损失率，再由控制点要求的自由水压和地面标高，推理出各节点水压，进而求出水塔高度
或水泵扬程等。

3.5施工注意事项
其一，根据管道埋深要求，来控制管道管顶覆土厚度，使之必须大于当地冻
土层深度，同时，还要将管壁周围的一切杂物进行及时清理。

其二，管道铺设前，要先检查好管材、管件、橡胶圈、粘接溶剂等辅助设施
的质量，尤其是管材管口，一定要保持光滑平整且垂直于轴线，这样才能有助于
管道铺设的顺利开展。

其三，若是管道处在河道、铁路及公路等复杂环境中时，一定要在管道外围
设置相应的防护措施，可增设钢管套管，并对套管进行防腐处理。

其四，阀门井和户表井的设计要结合所安装的附件种类、
大小和实际操作程序来进行确定，一般情况下，闸阀井及户表井都会设在路
边向阳处，这样可以减少大型车辆的承压和外界气温变化所带来的影响。

其五，为了便于管网系统的维护和管理，有条件的地区可以在系统中增设总
闸阀和水表，切记在施工时，不要在主管道上开口进户，以免影响管材的承重力。

其六，在管网运行前，要对管道进行试压测试，确保合格后，还要对管道内
进行冲洗消毒。

最后，还要用含量高于2050毫克/升的氯离子浓度的清洁水将管
材浸泡24小时，然后再次进行冲洗干净，这样才能确保水质，满足人们的安全
饮水需求。

结束语
为了进一步满足农村饮水需求，促进农村饮水工程的全面建设，相关单位在
进行工程管网设计时，应尽量考虑其经济性和功能性，制定完善、科学的优化设
计方案，这样才能在有限的物质基础上，设计出更为安全、更为可靠的农村引用
水工程。

参考文献：
[1]刘莉莉，宁夏农村饮水安全工程管网优化设计研究[J]宁夏大学，2017，02：23-24
[2]陈鹏，济南市农村饮水安全工程绩效评价研究[J]山东大学，2016，05：22-23。