改進型氣閥式給水栓在暗管輸水工程中的應用

楊建飛，李隨安，何蘇寧

（1.周至縣農業綜合開發項目辦公室，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排氣裝置主要類型

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

圖1 調壓管型進排氣裝置

圖2 球閥型進排氣裝置

圖3 平板型進排氣裝置

圖4 給水栓焊接生鐵套管

2 幾種進排氣裝置的優缺點

（1）調壓管型進排氣裝置：結構簡單，易于安裝，造價較低[1]。缺點是調壓管高度一般在2m 以上，工程形象差，且易遭受破壞。

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

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

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

3 改進型氣閥式給水栓

為改進現有進排氣裝置的不足，在工程實踐中不斷摸索，對螺旋絲杠平板式給水栓和球閥型進排氣裝置組合處理，改進成新型氣閥式給水栓，達到給水與進排氣相互結合，避免管路形成負壓，減少工程成本的作用。通過戶縣水利機械廠生產成型，并在周至縣農田水利建設工程中進行試驗應用，試驗表明，改造后的氣閥式給水栓有效地彌補了螺旋式給水栓在灌溉結束時給氣的不足，做到了給水與進排氣兩不誤，對輸水管道起到了良好保護的作用。

圖5 螺旋絲杠平板式給水栓

圖6 改進型氣閥式給水栓

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

（4）改進型氣閥式給水栓的優點：①安裝操作簡單。閥體可更換，維護方便；進氣充足，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，增強了防銹功能和螺桿的強度，延長了使用壽命。④工程造價低。改進型氣閥式給水栓實現了一閥多用，既起到了給水栓的功能，又起到了進排氣裝置的作用，降低了工程費用，減少了設施重復。經估算，1 公里低壓輸水管道可降低工程成本1000 元左右。

4 工程實例

4.1 基本情況

周至縣九峰鎮虎峪村5 號機井出水量50m3/h，設計灌溉面積170 畝，埋設輸水管網1620m，給水栓27 座，具體布設見圖7。

圖7 周至縣九峰鎮虎峪村5 號機井埋設管網布設圖

4.2 管網不利位置確定

由周至縣九峰鎮虎峪村5 號機井埋設管網布設圖可以看出，管網易發生氣蝕地方高程分別為532.2、535.3、535.3、536、532.3 等 5 處，故該高程處應安裝給排氣裝置。現結合管網水力計算公式hf=1.13×109L/D4.871×(Q/C)1.852[2]，經計算，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）處需設置給排氣裝置1 座。以上合計設置給排氣裝置7 處。

4.3 工程造價比較

表1 改進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注意的問題

（1）氣閥式給水栓應設置于管道高點位置。

（2）安裝氣閥式給水栓時，溝槽底部應平整、壓實，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，應考慮設置進氣閥式給水栓；逆坡時氣閥式給水栓應設置于地形高點，便于灌溉結束管道進氣。

（4）地形有陡升陡降時，應在地形高點設置新型氣閥式給水栓（不需要給水栓時，也可設置平板型進排氣裝置）。

5 結 語

與其它進排氣裝置相比，改進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，在農田水利建設工程實踐中得到了廣泛的應用和推廣。