黃土高原地區農村供水管道中減壓措施探討

李鵬軍

（定西市安定區水務局，甘肅 定西 743000）

隨著國家對脫貧攻堅成果和鄉村振興有效銜接的大力支持，農業農村工作顯得尤為重要。解決好居民供水問題對于做好“十四五”期間的鄉村振興工作非常重要。在西北黃土高原農村供水管網中，其主要突出的問題是三農問題，直接關系到我國社會發展的穩定性，因此，我國高度重視農村發展情況，并且促進了農村系統的發展。但是在農村改革階段存在較多的問題，因此需要加強水利工程建設，保障社會發展的穩定性，從而改善民眾服務條件，促進美麗鄉村的建設發展。輸水管道工程運行主要是利用地形落差，但是在運行過程中如果突然關閉管道閘閥，將會引發水錘現象，還會對管道壁厚的磨損較大；如果管道靜水壓壓力超過了管道承受壓力，將會破壞管道正常運行，造成供水的不穩定性。因此需提高管道耐壓性，但是也會隨之增加工程造價。因此在農村供水管道中利用采取減壓措施，進一步完善農村供水系統，有效節約工程成本。

1 農村供水管道布置和壓力特點概述

西北黃土高原地區農村地勢變化相對較大，在山區或者半丘陵地區的村落具有陡峭的地勢，水源地和供水區的高差較大。因此需要利用地形落差供水，結合樹枝狀布置農村供水管道。農村供水管道系統主要包括各級壓力管道，同時需要根據施工現場實際情況劃分供水管道為配水干管和配水支管以及管網三級供水，在設計管道供水的過程中，綜合考慮地形落差。在設計布置配水干管過程中，布置垂直等高線，保障農村供水線路順直性，同時需要控制線路距離，在輸水階段要及時獲得壓力水頭。注意沿著等高線布置配水支管和村級管網，在輸水階段需要提高管網水頭壓力的均勻性[1]。

建立科學的供水方案，有利于提高運行控制的便利性，保障供水過程的靈活性，同時方便控制管道工作壓力，降低管道運行安全事故發生率，節省農村供水管道成本。例如落差在100 m以內，可以利用1.6 MPa管材，無需實施減壓。如果供水區域高差超過了100 m，需要考慮靜壓差帶來的壓力，如果壓力比較大，可能會引發漏損和爆管等問題，極大地減少管道壽命，還會影響到供水過程的安全性。因此需要在農村供水管道中利用減壓措施，提高供水的合理性[2]。

2 農村供水管道供水減壓方法

2.1 減壓閥

減壓閥是當前常用的方法，例如某村的供水管道主要是利用可調式減壓閥和比例式減壓閥。在供水安全工程建設過程中選用可調式減壓閥。根據減壓閥工作需求，有效應對管道承載力，嚴格控制減壓閥后的輸出壓力在0.3 MPa范圍內。閥前壓力主要是利用自由靜水壓力，進入到吃水高峰期，將會轉變為動水壓力。閥后壓力和閥前壓力之間具有較大的差異性，進口流量不會產生負面影響，因此需要維持出口壓力。相關工作人員需要根據工程要求合理調節設定值，從而實現減壓目標。經過工作實踐可以發現，如果管線距離較長，停水之后將會在管道中存在空氣，影響到運行安全性，因此工作人員需要全面排查管網。但是在排查過程中選擇利用手動調節方式，將會增加整體工作量，此外修理農村地區管線的過程中，因為山路地勢崎嶇，為了提高工作安全性，可以利用比例式減壓閥。例如安定區偏遠山區供水涉及的供水公司向當地13個村莊供水，由于涉及到較多的村莊，因此整體供水線路比較長，落差超過了500 m[2]。利用減壓閥發揮的較大優勢，有利于節省人力資源和時間等[3]。

2.2 減壓蓄水池減壓

利用蓄水池可以控制靜壓差，在大壓差管道中安裝蓄水池，有利于控制靜壓差。在工作過程中，利用水電消耗水流能量，實現降壓的目的。減壓蓄水池主要是利用圓形或者方形以及長方形等形狀，其中圓形蓄水池應用率比較高，主要是建設鋼筋混凝土結構，可以保障整體結構的穩固性，同時可以優化池底的防滲性。因此在農村供水管道中可以推廣利用圓形鋼筋混凝土結構的減壓蓄水池。減壓蓄水池的減壓措施主要包括直接減壓和多級減壓，需要工作人員根據輸水管總落差和管道承壓能力選擇減壓方式。例如輸水管落差比較大，并且管道的承壓力比較低，因此需要利用多級減壓方式。如果供水管線的落差比較小，工作人員可以安裝減水閥，也可以建設減壓蓄水池實現減壓的目標。

2.3 串聯減壓

串聯減壓指的是融合上述兩種方法，如果一種減壓手段失效，可以正常操作另外一種方法，避免發生大面積爆管問題。串聯減壓方式適合在農村地區使用，因為相比城市，農村地區的落差較大，地形也更加復雜，單獨利用一種方法水壓控制效果不明顯，無法有效消除管道壓力。如果農村供水管道線路中存在較多的減壓閥故障，提高了線路運行的危險性，因此需要建設蓄水池，可以有效控制水壓，避免發生水錘問題[4]。

例如，某工程管網長度超過了8 km，整體地理落差比較大，通過現場勘查之后確定配合利用蓄水池和減壓閥，使用串聯方式控制農村供水管道壓力，串聯減壓方法對于管材的要求比較低，同時可以節省工程投入。

3 合理設計減壓系統

為了提高水利工程項目運行的穩定性和合理性，利用串聯減壓方式具有顯著的作用，在實際操作階段需要綜合考慮各方面因素，尤其需要考慮當地落差和線路距離等。例如安定區東干管某工程處于山區，山區地形條件比較復雜，因此增加了工程施工難度。管道需要多次穿越隧道高山和溝壑，自然落差超過了200 m，同時需要穿越河流，根據高差情況，計算局部壓力為1.8 MPa，因此工程投資量比較大，不利于保障管道運行的安全性，因此需要在合適的位置選擇適合的減壓方法。

3.1 合理選擇設備

本工程的任務是向農村地區供應水資源，在農業生產中供應足夠的水。在灌溉口部位降低工作壓力，同時會改變管道壓力和灌溉地點用水量。在選擇減壓閥的過程中，工作人員需要綜合上下游壓力和流量的變化[5]。

綜合各方面因素，選用720可調式減壓閥，其中包含一臺直徑500 mm減壓閥，另一臺直徑200 mm減壓閥，并且還準備了直徑100 mm的設備作為備用設備。

3.2 設備構造和性能

720減壓閥利用流體動力學原理，主要包括雙室隔膜傳動機，其中包含止水彈性密封盤和可拆卸閥座，在設備底部沒有設置導管。在設備工作中，利用壓差的驅動作用，設備可以實現運行，隨后利用小孔連接控制室和下面的壓力，可以對壓力起到緩沖作用，提高運行的穩定性。此外可以雙向控制設備，方便工作人員掌握壓力變化情況。如果下游壓力值超過設定值，可以自動關掉導閥，調整壓力，反之會自動開啟閥門。利用這一設備可以轉化上游壓力為下游壓力，而改變上游流量和上游壓力不會對下游壓力產生干擾[3]。

3.3 標準設計減壓系統

農村地區供水管道的壓力和流量比較大，變化幅度比較明顯，針對項目降壓系統的上游壓力，其變化幅度處于0.6～0.92 MPa范圍內，而流量變動幅度處于0～1.1 m3·s-1范圍內。當下游壓力達到最大壓力0.33 MPa，流量將會處于最大化0.66 m3·s-1的工作狀態，改變灌溉情況之后，也會隨之改變壓力和流量。

綜合所有的因素，需要協調減壓系統壓力和最大壓力。在流量范圍內利用V型節流塞，可以有效控制農村供水管道的流量變化，隨后設計減壓閥，在旁邊再配置支路旁通減壓閥，可以有效控制減壓閥的工作狀態，保障下游工作壓力接近于最大工作壓力[4]。如果流量較小，可以獨立完成相關工作，提高下游管道運行的安全性。

在減壓系統中，每隔一段距離可以根據高壓情況設置一個蓄水池，因此提高整體運行的安全性。如果管網的落差比較大，可以根據實際情況采取針對性的應對方法，有效控制壓力。壓力問題直接關系到工程壽命和工程投資。為了提高管道運行的安全性，保障水利資源運輸的穩定性。

4 農村供水管道常見故障的處理措施及建議

4.1 排除管道堵塞措施

管道堵塞會影響到管道水量，工作人員需要根據調查分析結果切斷堵塞部位，清除堵塞物體，利用管道搶修配件等完成修復工作。選用接頭的過程中，需要合理分清壓力等級，選用的配件要符合壓力要求。管道淤泥會引發管道堵塞，在農村供水工程中這是常見的故障。管道中淤泥長度比較長，淤泥部位水壓比較小，淤泥物主要是泥沙。在排除過程中，需要利用流水自然沖淤排除方法，可以切斷淤積部位，在管道水流自流狀態中完成沖淤工作，在實際處理過程中可以結合實際情況利用人工或者機械震動方法，及時排出淤積物。此外可以利用水泵加壓沖淤方式，如果管道淤積情況比較嚴重，利用自然沖淤方式很難清理，需要利用水泵加壓方式沖淤，需要根據當地地形高差選用水泵揚程，同時需要控制水泵出水量，要應對沖淤管道過水能力。在實際運行中，沖淤可以從上游向下游沖，在實際操作階段可以利用當地水源和電源等。如果利用上述方法無法排除管道中的淤積，則需要徹底更換管道[5]。

4.2 排除管道滲漏措施

管道滲漏問題形成的原因比較多，需要根據實際情況選擇排水管道。在實際施工中熱熔對接和柔性接頭發生滲漏問題，需要在停水狀態中利用伸縮接頭處理問題，結束之后需要利用通水試驗，確定沒有滲漏問題之后恢復正常運行。如果鋼制配件發生滲漏問題，需要徹底更換配件。如果安裝難度比較大，可以利用塑料配件。針對管道先天性問題，可以利用搶修扣件完成搶修工作，完成搶修工作之后可以恢復運行。

4.3 建議

農村供水管道常見的故障比較多，包括施工質量問題或者管材質量問題等。針對施工問題，需要根據規范要求合理設計，有效克服故障問題，以下是具體的建議：（1）合理選擇施工單位和設計單位，及時消除問題。（2）制定科學的管理制度，明確不同工作人員的責任，根據制度操作。（3）加強管控原材料質量，同時需要做好安裝和保管工作，保障材料質量符合標準，提高安裝規范性。（4）加強宣傳工程各個環節，落實培訓指導工作，因為很多農村供水工程是基層群眾自建，因此施工人員和管理人員素質較低，同時缺乏管理經驗，相關技術比較落后，因此需要積極宣傳相應的規范和規程以及技術要點等，進一步提高工程建設和管理水平[6]。

5 結束語

針對農村供水管道，如果重力流供水管網具有較大的落差，需要根據西北黃土高原農村地區供水管道的地形條件，合理選擇農村供水管道的減壓措施，有效降低管材壓力等級。因此延長農村供水管道的使用壽命，有效節省農村供水工程的成本，提高農村供水管道運行的安全性和高效性。同時需要注重加強排除管道堵塞和滲漏等問題，實現為用水戶可持續性的輸送水資源。