邢台市南水北调工程建设委员会办公室邢台054000
摘要：我国很大一部分的山区村庄具有地势高差大、地形变化较复杂、水源流量不稳定等特点，无法实现人饮工程的联村集中供水，很多都是采用单村供水的模式。其中将机井、截潜流、泉水等水源的水集中引至高位水池，然后通过高位水池与目标村之间的自然高差实现自流供水，是山区单村人饮工程中比较常见的一种型式。本文通过对邯郸市辛庄村人饮供水系统的修复设计，梳理单村人饮供水系统设计的要点和思路。
关键词：山区农村；单村供水；设计
1．工程概况
辛庄村属于邯郸市都党乡，位于太行山脚下，村内有446户住户，1607口人，现状人饮管道铺设于上世纪80年代，年久失修，部分管道已被“7•19”特大洪水冲毁。该村人饮水源为一眼机井，供水模式为井水通过水泵抽送至井旁的高位水池，然后再利用高差通过输水管道输送至村内管网。本次人饮工程的恢复主要设计内容包括：对现有水源井及高位水池供水能力进行复核、恢复蓄水池至村内的配水主管以及提升村改造内供水管网。
2．供水规模确定
设计供水规模包括居民生活用水量、公共建筑用水量、饲养畜禽用水量、企业用水量、浇撒道路和绿地用水量、管网漏失水量及未预见用水量等几部分。其中居民生活用水量根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）中公式（4.1.2-1）和（4.1.2-2）计算。
式中：Q——居民生活用水量，m3/d；
P——设计用水居民数，人；
q——最高日居民生活用水定额，L/（人•d）；
P0——供水范围内现状人口数，1607人；
r——设计年限内人口自然增长率，5‰；
n——工程设计年限，15年。
根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）以及《“7•19”特大洪水农村饮水工程灾后重建实施方案》中对最高日居民生活用水定额中规定，结合当地实际情况，确定本工程供水区域范围居民最高日生活用水定额为80L/（人•d），据此计算出辛庄居民生活用水量设计值为138.55m3/d。
单村供水系统涵盖的公共建筑主要指村委会、卫生室、学校等。根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）相关规定及结合辛庄的实际情况，确定辛庄公共建筑用水量取居民生活用水量的10%。饲养畜禽等其他用水量根据按照居民用水量的5%计算。管网漏损水量及未预见水量按居民生活用水量、公共建筑用水量及饲养畜禽用水量三者之和的18%计算。本工程不考虑企业用水量、浇撒道路和绿地用水量。
3．入村配水干管管径确定
蓄水池与目标村之间的配水干管设计流量应根据最高日最高时用水量计算。本供水工程时变化系数根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）表4.1.9确定为Kh=2.5，据此计算最高日最高时流量为Q1=Kh•ω/24=19.58m³/h。输配水管道流速宜为经济流速，不宜大于2.0m/s，据此计算出干管理论内径为0.06m。考虑到当地使用习惯及以后系统扩增的因素，拟选定辛庄村入村配水干管为公称外径为100mm的PE100级聚乙烯管，压力等级为1.0MPa，壁厚为6.6mm。
4．村内管网各级管道管径确定
村内管网各级管道设计流量按照《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）规范中公式（3.6.4-1）～（3.6.4-5）计算。
计算结果见下表。
5．管网水力计算
供水系统应满足配水管网中用户接管点的最小服务水头的要求，《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）中规定配水管网中用户接管点的最小服务水头，单层建筑物为10m，两层建筑物为12m。结合辛庄既有单层建筑物又有双层建筑物的实际情况，确定该村用户接水点最小服务水头为12m。
由于该村供水系统中水源井及蓄水池为已建工程，供水原理为利用蓄水池与村子的高差进行自流供水，为达到全村各户服务水头≥12m的目的，首先选取全村最不利配水点，通过以下步骤计算蓄水池至村内最不利配水点之间输水线路上各节点的自由水头，以核实现有蓄水池位置是否能达到设计要求。
1）布设村内管网，选取最不利配水点，确定该点至高位水池之间的管路为最不利配水管路，由最不利配水点沿管道向上游逐段计算出各管段设计流量及水头损失；
2）在地形图上量出选定的最不利配水管线上各节点高程；
3）以管线上游第一个节点高程（蓄水池底板顶高程）为基准，沿最不利配水管线向下游逐一减去各管段水头损失，得出各节点的水压标高；
4）各节点水压标高减去各自的实际高程即可得出各节点的自由水头
5）判断各节点自由水头是否满足大于最小服务水头的足要求。
经计算，按照村内原供水管网布设管道，在现有高位水池位置不变的条件下，村内各节点服务水头和静水头均能满足要求。
6．输水管网附属设施设计
辛庄单村人饮供水工程输水管道附属设施布置原则如下：
1）在输水干管凸起点设置空气阀；长距离无凸起点的管段，每隔1.0km左右设空气阀，空气阀直径为DN10。
2）在管道低凹处设置泄水井，泄水井直径为DN12。
3）机井至蓄水池输水钢管始端和末端均设控制阀。
4）地埋管道在水平转弯、穿越公路等障碍物处设标志。
5）由干管向巷子里分水的支管始端布设闸阀和倒流防止器。
6）入户管道上设置分水器及水表
本工程中布置的阀件包括：闸阀、排气阀、泄水阀、水表、倒流防止器等，各类阀件均设阀件井。
7．结束语
山区单村人饮供水工程设计的重点和难点是管网水利计算，对于人口比较多，或者地形变化较大的村庄，最不利配水点往往不是一处，准确的选定最不利配水点是整个供水系统合理设计的基础和前提。水利计算过程中在核实管线各节点处自由水头大于最小服务水头的同时，也要注意最大静水头不宜超过40m，对于村内地势高差较大的村庄，有可能会出现二者不能同时满足的情况，此时就要采取相应的工程措施进行完善工程系统，比如在管道系统中设置加压泵，或者供水管网与集中供水点相结合。
作者简介：贾兆梅，女，汉族，邢台市南水北调工程建设委员会办公室