農(nóng)村供水管網(wǎng)中氣體產(chǎn)生的原因及排除辦法

柳繼民

（洛南縣城關(guān)水務(wù)中心站 陜西 洛南 726100）

1 概況

洛南縣位于秦嶺東段南麓，伊洛河上游，屬典型的土石山區(qū)。城關(guān)鎮(zhèn)是全縣政治經(jīng)濟(jì)文化中心，全鎮(zhèn)總土地面積148km2，轄51個(gè)社區(qū)（村），常住人口9.4萬(wàn)人。城區(qū)及周邊20個(gè)社區(qū)、村的供水任務(wù)由縣供水公司承擔(dān)，其余31個(gè)村的安全飲水工程，由鎮(zhèn)水務(wù)中心站負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)，所在村組織實(shí)施。截至2013年底，全鎮(zhèn)共修建農(nóng)村供水工程24處，其中聯(lián)村供水7處，單村供水17處，共計(jì)修建泵站6座，10m3～100m3混凝土調(diào)節(jié)池29座，敷設(shè)PE100級(jí)Φ160～Φ25輸配水管道380.6km，安裝供水栓8350套，解決了8350戶，3.1萬(wàn)人的安全飲水問(wèn)題。

2 農(nóng)村供水工程管網(wǎng)氣體產(chǎn)生的原因

建設(shè)的農(nóng)村供水工程在初期運(yùn)行過(guò)程中，大多數(shù)自流引水工程由于地形起伏變化極大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，人口居住分散，且居住地距離水源地較遠(yuǎn)，輸配水管道不時(shí)跨河、跨溝、翻山越嶺，導(dǎo)致工程供水出現(xiàn)水量減小、時(shí)有時(shí)無(wú)甚至斷水現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工程正常發(fā)揮作用。經(jīng)過(guò)多次詳細(xì)排查，翻閱資料，請(qǐng)教專家，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，分析探討，最后發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)產(chǎn)生氣體是導(dǎo)致管網(wǎng)供水不正常的主要原因之一。以石塬村供水工程為例，該供水工程屬自流供水最具代表性的工程項(xiàng)目之一，涉及石塬村12個(gè)村民小組，410戶，供水人口1580人。采用柴峪溝腦泉水作為供水水源，修建30m3調(diào)節(jié)池一座，敷設(shè)Φ90倒虹吸輸水管道4.7km，配水管道15.7km。工程于2009年5月建成投入試運(yùn)行，2011年8月正常通水。在試運(yùn)行的過(guò)程中，主管道先后3次出現(xiàn)暴管，通水40天左右時(shí)發(fā)現(xiàn)來(lái)水量減少，60天左右時(shí)出現(xiàn)斷流，經(jīng)多次分析，出現(xiàn)問(wèn)題的原因是由于管網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生氣體所致。隨后就如何排除管網(wǎng)氣體進(jìn)行了多次探索，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終采用在關(guān)鍵部位多處安裝排氣閥的辦法解決了問(wèn)題。

據(jù)長(zhǎng)期觀察分析，管道內(nèi)氣體產(chǎn)生的原因主要有：施工完畢通水前或因停水維修，管道內(nèi)積存氣體；溶解在水中釋放出來(lái)的空氣，在輸水過(guò)程中，特別是水在通過(guò)管道的一些附件時(shí)，這些空氣隨著溫度和壓力的不同由水中不斷地釋放出來(lái)，聚集在管道的高點(diǎn)或閉氣處，形成氣囊；管道系統(tǒng)全部或某段突然停水，形成負(fù)壓，通過(guò)排氣閥進(jìn)入空氣；輸水管道輸水流量大于來(lái)水量時(shí)，管道進(jìn)水口瞬間露出水面，進(jìn)入空氣；單個(gè)或多個(gè)大用戶流量調(diào)節(jié)過(guò)快，使管道出現(xiàn)負(fù)壓，從排氣閥及管道不嚴(yán)處進(jìn)氣。

供水管道中產(chǎn)生的氣體對(duì)供水工程造成巨大的危害。首先，當(dāng)空管第一次充水過(guò)快，管內(nèi)形成氣囊，管道出水逐漸向管末延伸，延長(zhǎng)了管道出水時(shí)間。如果管道內(nèi)氣囊聚集，可使管道局部阻力增大，過(guò)流斷面減小，甚至隔斷，增加了水頭損失，管道出現(xiàn)水量減小，甚至不出水。其次是管道內(nèi)的氣體可引起管道振動(dòng)、失穩(wěn)、漏水甚至爆管。管道內(nèi)有大量的氣體存在時(shí)，管內(nèi)的壓力水流并非柱狀，而呈浪涌，大量的氣體被壓縮，并被浪涌分割成較大的分散氣囊，這些氣囊因水流夾帶而運(yùn)動(dòng)、聚集和分裂，引起水流速度的變化和管道中壓力的急劇升降，造成管道局部振動(dòng)、失穩(wěn)，時(shí)間長(zhǎng)了，可能導(dǎo)致管道接頭松動(dòng)，使管道漏水量增大，故障增多，維護(hù)管理量增加，使用壽命降低，甚至造成爆管的危險(xiǎn)。同時(shí)，管道內(nèi)的氣體還可使水表計(jì)量發(fā)生偏差。當(dāng)管道中存在氣體時(shí)，氣體流速比同樣壓力下水體流速快，加上計(jì)量位置的原因，將會(huì)使水表計(jì)量發(fā)生偏差，導(dǎo)致供用水量不平衡。

3 排除管道內(nèi)氣體的辦法

當(dāng)供水管道運(yùn)行時(shí)，管道中的氣體一般會(huì)聚集在管道的最高點(diǎn)或閉氣的地方。供水管道最大的病根就是管道排氣問(wèn)題，解決問(wèn)題的最重要途徑就是排凈管道內(nèi)的存氣。經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的不斷摸索、總結(jié)與實(shí)踐，采取安裝排氣閥等措施，排除管道內(nèi)的氣體，效果良好。因此說(shuō)，在管網(wǎng)中科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)、安裝和使用排氣閥，是有效并隨時(shí)排出管道內(nèi)的氣體，確保供水管道安全和正常使用的主要措施。

排氣閥的安裝使用要有一定的技巧，否則會(huì)事倍功半，甚至達(dá)不到預(yù)期效果。排氣閥的安裝使用應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）正確選擇排氣閥的種類(lèi)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在局部最高點(diǎn)應(yīng)選用復(fù)合式排氣閥；長(zhǎng)距離水平管段，長(zhǎng)距離無(wú)折點(diǎn)下降管段宜選用復(fù)合式排氣閥或微量排氣閥；下降坡度變化大，上升坡度變化小的管段宜選用微量排氣閥；需要真空保護(hù)時(shí)，宜選用高速排氣吸氣閥或復(fù)合式排氣閥；長(zhǎng)距離無(wú)折點(diǎn)上升管段宜選用高速排氣吸氣閥或復(fù)合式排氣閥。

（2）合理確定排氣閥的安裝位置。選擇排氣閥合適的安裝位置，是保證整個(gè)供水管道系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，安裝位置直接影響著排氣效果和管道的運(yùn)行狀態(tài)。工程設(shè)計(jì)時(shí)，往往只局限于局部最高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，但在石塬供水工程實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，排氣閥的安裝位置有多種，只有綜合考慮整個(gè)管路的具體情況，因地制宜，才能使排氣效果達(dá)到最佳。①在供水管道最上游調(diào)節(jié)池出口處的閘閥下游，可以安裝一個(gè)通氣管，末端敞口帶彎頭且高出調(diào)節(jié)池最高水位，此管當(dāng)開(kāi)關(guān)主管道閘閥時(shí)起排進(jìn)氣作用，管網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，此管中水位與調(diào)節(jié)池中水位相同。②在管道下降坡度變大處應(yīng)安裝排氣閥。供水管道延著下降坡度敷設(shè)時(shí)，由于管道中氣體受到水流推力及浮力的共同作用，氣體易集聚在下游傾斜下降管段靠近隆起“水平”管段附近，應(yīng)在水平段變?yōu)橄陆刀魏拖陆灯露韧蝗蛔兇筇幇惭b排氣閥。③供水管道沿著上升坡度敷設(shè)時(shí)，坡度突然變小處（工程最高點(diǎn)）應(yīng)安裝復(fù)合式排氣閥。④在無(wú)折點(diǎn)下降、上升管段和水平管段可每800m左右安裝一個(gè)排氣閥。⑤在管道水平段變?yōu)樯仙位蛏仙露韧蝗蛔兇筇帲瑧?yīng)安裝排氣閥。⑥在支管道上適量安裝排氣閥。根據(jù)工程實(shí)踐，支管道也應(yīng)安裝排氣閥，支管道管徑小，又臨近用戶供水栓，根據(jù)實(shí)際情況可以少安裝。

（3）排氣閥選擇、安裝和維護(hù)應(yīng)掌握技巧。在管道中安裝排氣閥是排除管道內(nèi)氣體的最有效措施，在選擇、安裝和維護(hù)過(guò)程中應(yīng)注意：所選排氣閥應(yīng)有較大的排氣量，以實(shí)現(xiàn)管道空管充水時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)快速排氣，恢復(fù)至正常供水能力，但充水速度≤排氣速度；排氣閥應(yīng)啟閉靈活，在管道內(nèi)有負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)，能迅速開(kāi)啟，快速大量吸入外界空氣，以保證管道不會(huì)因負(fù)壓而產(chǎn)生損害，在較低的水壓下能關(guān)閉，從而避免水的大量涌出；最好選擇浮球?yàn)椴讳P鋼、閥體上有防沖擊保護(hù)件的排氣閥，防止浮球過(guò)早損傷，造成漏水；排氣閥口徑與供水管道直徑之比一般采用1∶8～1∶12。

排氣閥安裝應(yīng)由熟練的技術(shù)人員操作，先將閥體上蓋打開(kāi)，檢查、清理內(nèi)部各零部件，確保動(dòng)作靈活可靠，方可按規(guī)定垂直的安裝于管道之上。排氣閥下端應(yīng)安裝一個(gè)同口徑的閥門(mén)，以備檢修之用。排氣閥應(yīng)安裝在通氣的閥井內(nèi)，以保護(hù)排氣閥不被人為損壞、冬季防凍和遠(yuǎn)離雜物。排氣閥的維護(hù)周期較長(zhǎng)，應(yīng)納入日常巡查范圍，定期進(jìn)行校驗(yàn)，并保證周?chē)潘?、通氣暢通，又遠(yuǎn)離雜物。

4 結(jié)論

農(nóng)村供水工程，作為農(nóng)村居民生活用水的公共服務(wù)項(xiàng)目，直接影響著廣大農(nóng)村居民的生活質(zhì)量和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。通過(guò)石塬村供水工程實(shí)踐證明，在供水管網(wǎng)中合理的安裝自動(dòng)排氣裝置，真正做到從源頭上切斷管道中氣體的來(lái)源，既解決了供水管網(wǎng)氣阻、爆管的問(wèn)題，又解決了管網(wǎng)維修工作中一直面臨著排氣難，排氣時(shí)間長(zhǎng)，影響供水時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)了供水管網(wǎng)暢通無(wú)阻，保證了供水管網(wǎng)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。陜西水利