淺析農(nóng)村供水管道中的減壓措施

牛曉勇

（甘肅省甘谷縣水務(wù)局，甘肅甘谷741200）

1 概況

甘谷縣位于甘肅省東南部，渭河上游。甘谷屬黃土高原地區(qū)，渭河由西向東橫貫全縣，兩岸為川臺地，地勢平坦，土層深厚，境內(nèi)長度41.6 km。南部山區(qū)為秦嶺山脈西延，北部山區(qū)為六盤山余脈。境內(nèi)梁、峁、溝、壑起伏縱橫，灣、坪、川、灘交錯如棋。全縣平均海拔1972 m，最低1228 m（六峰鎮(zhèn)覺皇寺村東），最高2716 m（古坡鄉(xiāng)大條梁），相對高差1488 m，山體為西東走向，西高東低，地勢后緣高前沿低，均向渭河傾斜。黃土高原的丘陵溝壑地形以及水資源的相對貧乏，長期以來形成了廣大群眾生活用水極為不便的現(xiàn)狀，農(nóng)村飲水困難、飲水安全沒有保障是多年來甘谷縣農(nóng)村群眾面臨的首要問題，也是制約農(nóng)村生產(chǎn)力和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。縣委、縣政府對解決農(nóng)村群眾飲水安全工作高度重視，先后組織技術(shù)人員編制完成了《甘谷縣“十二五”農(nóng)村飲水安全建設(shè)規(guī)劃》和《甘谷縣“十三五”農(nóng)村飲水安全建設(shè)規(guī)劃》，以鋪設(shè)管道為主，全面完成了甘谷縣農(nóng)村飲水安全工程，讓當(dāng)?shù)厝罕姵陨狭吮憷踩⒔】怠⒎判牡淖詠硭?/p>

農(nóng)村飲水工程供水由水源井通過潛水泵輸送至水廠，經(jīng)水廠水處理后輸送至清水池，清水池直接經(jīng)一級泵站揚(yáng)水至坡地高位水池，再由高位水池至配水干支管供水到戶。本工程配水管線長、輸水落差大，是一項(xiàng)利用地形落差進(jìn)行重力流輸水的管道工程。

2 供水管道的布置及壓力特點(diǎn)

項(xiàng)目區(qū)地勢變化較大，山區(qū)和半山丘陵地區(qū)的村落地勢比較陡峭，水源地與供水區(qū)高程相差較大，所以利用地形落差進(jìn)行重力流供水，樹枝狀布置。農(nóng)村自壓供水管道系統(tǒng)由各級壓力管道組成，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，供水管道分為配水干管、配水支管和村級管網(wǎng)三級供水，在管道供水設(shè)計(jì)時要重點(diǎn)考慮地形落差等因素。此外，在配水干管設(shè)計(jì)布置時，應(yīng)考慮垂直等高線布置，供水線路盡量做到短而直，確保在輸水過程中能夠盡快地獲得壓力水頭。配水支管和村級管網(wǎng)也要沿等高線布置，確保輸水過程中管網(wǎng)水頭壓力均勻。

重力供水的方案安全可靠，便于運(yùn)行控制，無需任何動力，既能保證供水，又能使管道工作壓力控制在合理范圍內(nèi)，使管道運(yùn)行安全且投資少。例如：落差在100 m 以內(nèi)，選用1.6 MPa 管材，不進(jìn)行減壓。但當(dāng)供水區(qū)域高程相差在百米以上時，就必須考慮靜壓差過大給輸水管道帶來的壓力。壓力過大往往出現(xiàn)爆管和漏損的現(xiàn)象，使管道壽命大大降低，無法保障供水安全。因此，要在供水管路的適當(dāng)位置采取減壓措施，合理供水。

3 管道供水減壓措施

管道供水減壓措施可分為減壓閥減壓、減壓蓄水池減壓和減壓閥及減壓水池串聯(lián)減壓3 種方法。

3.1 減壓閥減壓

甘谷縣供水管道中常用的有比例式減壓閥和可調(diào)式減壓閥，在2017年以前的西北部農(nóng)村飲水安全工程、東北部農(nóng)村飲水安全工程南部一期飲水安全工程管網(wǎng)施工中，采用了可調(diào)式減壓措施，工作人員可以自行調(diào)節(jié)閥后壓力。為了控制管道承載力，閥后輸出壓力一般為0.3 MPa，閥前進(jìn)口壓力為靜水壓力，尤其在吃水高峰期供水時，閥前進(jìn)口壓力為動水壓力，變化較大，但閥后壓力不因閥前壓力、進(jìn)口流量的變化而變化，而是安全可靠地將出口壓力維持在設(shè)定上，根據(jù)需要調(diào)節(jié)設(shè)定值達(dá)到減壓的目的。經(jīng)過幾個工程項(xiàng)目的運(yùn)行實(shí)踐，農(nóng)村管線長，經(jīng)常停水會導(dǎo)致管道中充滿空氣，需要工作人員不斷去排查各路管網(wǎng)，手動調(diào)節(jié)出水閥，加大水管人員的工作量，而且山路長不好走。南部農(nóng)村飲水安全鞏固提升管網(wǎng)延伸工程開始嘗試比例式減壓閥。例如武家河尖山寺管網(wǎng)，供水12 個村莊，由于管線長，落差達(dá)500 m 左右，又是國家森林保護(hù)區(qū)域，考慮水管員管理難度大，因此采用比例式2∶1 減壓閥。當(dāng)閥前壓力變化時，閥后壓力按比例相應(yīng)變化，不再人工調(diào)節(jié)，這樣減少了維護(hù)人員的工作量，但也有一定的弊端，當(dāng)設(shè)計(jì)閥門落差小時，閥前動力沖不開閥后擋水板，導(dǎo)致不過水，也會造成人力和時間的浪費(fèi)。

3.2 減壓蓄水池減壓

蓄水池可以減小靜壓差，安裝在壓差過大管道中間，起到降低靜壓差的作用，其原理是通過水墊的方式，消耗水流的大量能量，從而起到降壓的效果。減壓蓄水池結(jié)構(gòu)可以為圓形、方形或長方形，在數(shù)學(xué)計(jì)算中，圓形蓄水池的容積最大，鋼筋砼結(jié)構(gòu)具有結(jié)實(shí)堅(jiān)固的特點(diǎn)，池底防滲效果好。因此，減壓蓄水池選用圓形鋼筋砼結(jié)構(gòu)。減壓一般可以分為直接減壓和多級減壓，主要由輸水管總落差的大小和管道的承壓能力來決定。對應(yīng)的落差越大，管道允許承壓能力越低，需要設(shè)置減壓的級數(shù)也就越多。如果供水管線落差小，可采用減壓閥或減壓蓄水池直接減壓。

3.3 減壓閥及減壓水池串聯(lián)減壓

減壓串聯(lián)布置能保證其中一個減壓閥出現(xiàn)故障時，其他減壓閥正常工作，防止出現(xiàn)大面積爆管。但在地形陡峭、地形復(fù)雜、落差上百米或落差幾百米時，單獨(dú)使用減壓閥來控制水壓，只能治標(biāo)不能治本，并不能從根本上解決管道壓力。當(dāng)供水管道沿線2 個或2 個以上減壓閥同時出現(xiàn)故障時，超過管道承載能力就會出現(xiàn)危險(xiǎn)，所以在適當(dāng)位置建立減壓調(diào)蓄池直接降低靜壓差是非常必要的，不僅可以減緩管道的壓力，也能在一定程度上杜絕水錘現(xiàn)象。

南部尖山寺管網(wǎng)長8 km 左右，地理落差較大，經(jīng)現(xiàn)場勘查決定采用減壓閥和減壓蓄水池串聯(lián)運(yùn)行，沿線設(shè)置8 個減壓閥串聯(lián)，并在武家河呂家峴莊頂60 m 處設(shè)置100 m3減壓調(diào)蓄池，確保管道供水連續(xù)調(diào)節(jié)，以降低大落差對管材承載能力的要求，節(jié)省了工程投資。

4 結(jié)語

綜上所述，在重力流供水管網(wǎng)落差較大時，供水要根據(jù)地形條件，合理選用減壓措施，降低大落差時管材的壓力等級，既可以延長管道的使用壽命、節(jié)約工程投資，又可以保障供水管道安全、高效的運(yùn)行。