改進(jìn)型氣閥式給水栓在暗管輸水工程中的應(yīng)用

楊建飛，李隨安，何蘇寧

（1.周至縣農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目辦公室，陜西 周至 710400；2.周至縣園藝蠶桑站，陜西 周至 710400）

1 目前低壓管道中的進(jìn)排氣裝置主要類型

目前，在農(nóng)田水利灌溉低壓管道輸水過程中，常見的進(jìn)排氣裝置主要有：調(diào)壓管型進(jìn)排氣裝置（圖1）；球閥型進(jìn)排氣裝置（圖2）；平板型進(jìn)排氣裝置（圖3）；給水栓焊接生鐵套管并倒置單流門型（圖 4）。

圖1 調(diào)壓管型進(jìn)排氣裝置

圖2 球閥型進(jìn)排氣裝置

圖3 平板型進(jìn)排氣裝置

圖4 給水栓焊接生鐵套管

2 幾種進(jìn)排氣裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）調(diào)壓管型進(jìn)排氣裝置：結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝，造價較低[1]。缺點(diǎn)是調(diào)壓管高度一般在2m 以上，工程形象差，且易遭受破壞。

（2）球閥型進(jìn)排氣裝置：一般設(shè)置于管道首部，閥球回彈快，止水效果好，且可更換。缺點(diǎn)是易堵塞，易損，更換麻煩，不及時更換易漏水，造成水資源浪費(fèi)。

（3）平板型進(jìn)排氣裝置：一般安置于機(jī)井水泵出水管（泵管）上，在機(jī)井水泵啟動或停機(jī)時避免水泵發(fā)生汽蝕或產(chǎn)生水錘（水擊），進(jìn)排氣量大，防止水錘效果明顯。缺點(diǎn)是工程造價大，施工難度高。

（4）給水栓焊接生鐵套管倒置單流門型：設(shè)置于給水栓上，起到了雙向作用（進(jìn)排氣與放水共用），降低了工程造價。缺點(diǎn)是易堵塞、漏水。

3 改進(jìn)型氣閥式給水栓

為改進(jìn)現(xiàn)有進(jìn)排氣裝置的不足，在工程實(shí)踐中不斷摸索，對螺旋絲杠平板式給水栓和球閥型進(jìn)排氣裝置組合處理，改進(jìn)成新型氣閥式給水栓，達(dá)到給水與進(jìn)排氣相互結(jié)合，避免管路形成負(fù)壓，減少工程成本的作用。通過戶縣水利機(jī)械廠生產(chǎn)成型，并在周至縣農(nóng)田水利建設(shè)工程中進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用，試驗(yàn)表明，改造后的氣閥式給水栓有效地彌補(bǔ)了螺旋式給水栓在灌溉結(jié)束時給氣的不足，做到了給水與進(jìn)排氣兩不誤，對輸水管道起到了良好保護(hù)的作用。

圖5 螺旋絲杠平板式給水栓

圖6 改進(jìn)型氣閥式給水栓

（1）螺旋絲杠平板式給水栓的組成：方牙開啟桿、蓋板、橡膠墊、閘板、鍍鋅螺桿、膠墊、銅螺帽、水管接頭、塑料三通、PVC 豎桿組成（圖5）。

（2）改進(jìn)型氣閥式給水栓的組成：空氣閥體、橡膠球、橡膠墊、閘板、氣孔、鍍鋅螺桿、閥體、膠墊、銅螺帽、方牙開啟桿、蓋板、水管接頭、塑料三通、PVC豎桿組成（圖6）。

（3）改進(jìn)型氣閥式給水栓工作原理：利用水壓自封開啟式進(jìn)行進(jìn)排氣，手動鍍鋅螺桿壓力式截止閘閥來完成放水進(jìn)排氣工作。即：灌溉時利用鑰匙提起給水栓鍍鋅螺桿，空氣從放水口進(jìn)入，避免管道壓力瞬時增大，引起管道爆裂；灌溉結(jié)束，閥門關(guān)閉后，空氣從放水口進(jìn)入，途經(jīng)氣孔流入到空氣閥體，進(jìn)入管道，避免管道形成負(fù)壓，被大氣壓壓癟。

（4）改進(jìn)型氣閥式給水栓的優(yōu)點(diǎn)：①安裝操作簡單。閥體可更換，維護(hù)方便；進(jìn)氣充足，排氣干凈，不損失水流。②工作效率高。鍍鋅螺桿防銹，螺桿大螺距加快了使用中的提升速度，節(jié)省時間，提高了效率。③使用壽命長。閘板和螺桿銜接為靜接觸，降低了密封膠圈的磨損度，同比延長使用壽命5～10年；螺桿鍍鋅，增強(qiáng)了防銹功能和螺桿的強(qiáng)度，延長了使用壽命。④工程造價低。改進(jìn)型氣閥式給水栓實(shí)現(xiàn)了一閥多用，既起到了給水栓的功能，又起到了進(jìn)排氣裝置的作用，降低了工程費(fèi)用，減少了設(shè)施重復(fù)。經(jīng)估算，1 公里低壓輸水管道可降低工程成本1000 元左右。

4 工程實(shí)例

4.1 基本情況

周至縣九峰鎮(zhèn)虎峪村5 號機(jī)井出水量50m3/h，設(shè)計灌溉面積170 畝，埋設(shè)輸水管網(wǎng)1620m，給水栓27 座，具體布設(shè)見圖7。

圖7 周至縣九峰鎮(zhèn)虎峪村5 號機(jī)井埋設(shè)管網(wǎng)布設(shè)圖

4.2 管網(wǎng)不利位置確定

由周至縣九峰鎮(zhèn)虎峪村5 號機(jī)井埋設(shè)管網(wǎng)布設(shè)圖可以看出，管網(wǎng)易發(fā)生氣蝕地方高程分別為532.2、535.3、535.3、536、532.3 等 5 處，故該高程處應(yīng)安裝給排氣裝置?，F(xiàn)結(jié)合管網(wǎng)水力計算公式hf=1.13×109L/D4.871×(Q/C)1.852[2]，經(jīng)計算，一號管路高程530.9m 處，水頭損失2.92m。為防止繁盛氣蝕，故在管路115m 處（距530.9m，高程70m 處）設(shè)置給排氣裝置1 座。五號管路200m 處（距離534.8m，高程75m 處）處需設(shè)置給排氣裝置1 座。以上合計設(shè)置給排氣裝置7 處。

4.3 工程造價比較

表1 改進(jìn)型氣閥式給水栓工程造價估算表 單位：（元）

表2 采用其它給排氣裝置工程造價估算表 單位：（元）

通過表1 與表2 比較可知，采用改進(jìn)型氣閥式給水栓有效地降低了暗管輸水工程造價，每公里可減少工程造價1000 元左右。

4.4 新型氣閥式給水栓在低壓暗管施工中應(yīng)注意的問題

（1）氣閥式給水栓應(yīng)設(shè)置于管道高點(diǎn)位置。

（2）安裝氣閥式給水栓時，溝槽底部應(yīng)平整、壓實(shí)，避免不均勻沉陷引起給水栓傾斜，造成管材與給水栓連接處斷裂，影響管道輸水。

（3）順坡時，地形高差超過1.5m，應(yīng)考慮設(shè)置進(jìn)氣閥式給水栓；逆坡時氣閥式給水栓應(yīng)設(shè)置于地形高點(diǎn)，便于灌溉結(jié)束管道進(jìn)氣。

（4）地形有陡升陡降時，應(yīng)在地形高點(diǎn)設(shè)置新型氣閥式給水栓（不需要給水栓時，也可設(shè)置平板型進(jìn)排氣裝置）。

5 結(jié) 語

與其它進(jìn)排氣裝置相比，改進(jìn)型氣閥式給水栓不僅具備有效地降低暗管輸水工程造價，避免管道因突然停泵形成負(fù)壓，造成管道破損，延長了工程使用壽命的作用，而且具有安裝簡易、效率高、壽命長、造價低的特點(diǎn)，在農(nóng)田水利建設(shè)工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。