建平縣灌溉工程PVC輸水管道爆裂原因分析及解決措施

黃志剛

（建平縣水資源辦公室 遼寧 建平 122400）

建平縣屬于半干旱半濕潤地區，具有“十年九旱”的氣候特征，多年平均降雨量438.7 mm，多年平均蒸發量2200 mm，無霜期125d，最大凍土深度1.8m。多年來，建平縣從縣域水資源短缺的實際出發，堅持不懈地推廣不同的節水灌溉技術，發展精準灌溉，擴增灌溉面積，使節水灌溉面積得以迅猛發展。截至2021年末，全縣累計發展節水滴灌面積92萬畝，鋪設地埋PVC管路5.1萬km。

1 管道爆裂原因及解決措施

1.1 管道內負壓造成的爆裂問題

1.1.1 爆裂原因。建平縣昌隆鎮東景村節水灌溉工程面積200畝，鋪設地埋輸水管路1 560 m，采用PVC管路順坡向下輸水，在管路進口安裝1個控制流量的閘閥。2019年11月工程投入運行時，開閘灌溉輸水，水泵工作6 h后停止供水，閘閥前段突然出現管道爆裂。破碎管路挖出后，發現問題是由于管道收縮產生破裂，一旦供水停止，管道內水流回流，管道內部產生真空，造成輸水管道破裂。

1.1.2 采取措施。①增加管路管壁厚度。但投資加大，不是經濟適用最佳選擇。②可以在閘閥前段安裝1個φ20 mm的排氣閥，一般管徑100～200 mm的管道，都可以安裝直徑20 mm的排氣閥。安裝管道排氣閥可以保證管路供水停止時，使氣體及時補充到管道內，保證管道內部達到壓力平衡，管道不會破裂。

1.2 管道氣阻造成爆裂問題

1.2.1 爆裂原因。管道出現爆裂問題多在上水管道上，或者鋪設輸水管道時，地勢有高低起伏，在管道上升段的高處很容易出現爆裂現象。建平縣黑水鎮節水滴灌工程灌溉面積220畝，選用φ110 mm PVC輸水管路。由于地形高差較大，在鋪設管路時沿路向北爬坡，至地塊最高處約310 m，高差達到28 m，順地塊下坡又鋪設管路約300 m至地塊最低處，干管管長約700 m。該工程投入使用通水灌溉后，曾2次在坡頂平坦地段爆管。爆管原因是由于水流在下坡段流速增快，水體在管道的上部存在許多氣體，隨著管道水體的不斷涌入，坡頂的平鋪段管道氣體聚集，氣體找不到出路排泄，壓縮到一定時間，產生氣阻而造成輸水管道爆裂。

1.2.2 正確解決措施。在管道坡頂平鋪段安裝一個直徑25 mm排氣閥，就可保證工程管路運行正常。

1.3 逆止閥阻水造成爆管。管路逆止閥作用是保證水流向同一個方向，阻止水流回流。通常逆止閥是自動工作的，在同一方向水流壓力的作用下，閥門自動打開，水流回流時，由于水流壓力作用閥門自動關閉，切斷回流。

1.3.1 爆裂原因。建平縣黑水鎮東臺提水站是一個小型供水站，該工程水源是地下水，輸水管道采用硬質直徑315 mm·PVC管路，管路總長2 750 m。提水站配套潛水泵(250QJ230-30)2臺，(250QJ165-25)1臺，在水泵出水口處安裝φ315 mm鋼管，安裝閘閥1個，然后連接φ315 mm鑄鐵管，順地形向前平鋪100 m長，然后與φ315 mm塑料管聯接。在管路開始爬坡處安裝1個φ200 mm逆止閥，管路爬坡鋪設至坡頂，出現一段平鋪管路，再下坡鋪設至地塊低洼處，最低處安裝排水閥1個，然后再爬坡鋪設管路，此爬坡處要安裝第2個逆止閥，爬坡到第2個坡頂結束。提水站投入使用后，在第1個管路爬坡處的逆止閥后發生管道爆裂，更換逆止閥后，不久又在管路平鋪段出現爆管，經技術人員現場檢查，把第1個逆止閥蓋打開，發現閥門不能正常開啟，而且存在水汽，產生混流，造成逆止閥閥門阻水，造成爆管。

1.3.2 處理措施。因為潛水泵出水口處安裝了1個閘閥，所以管路第1個逆止閥不需要安裝，可以摘掉逆止閥閥門。為了不在管路高處出現阻水問題，可以在坡地的高點安裝1個排氣閥保證工程運行正常。

2 小結

輸水管道在灌溉過程中爆裂，從實例分析中可以總結到主要原因有3個：一是負壓爆管，二是氣阻爆管，三是逆止閥阻水爆管。解決辦法是：

2.1 設計階段考慮到地形影響，做到管路平緩，管道內不會出現積水段，避免輸水管道內出現氣水混流現象，造成管道氣阻。

2.2 輸水管道安裝時，如果沒有特殊要求，不要在輸水管道中間安裝逆止閥。如果工程需要安裝逆止閥，要保證逆止閥開啟靈活好用，還要在逆止閥后0.5 m左右安裝1個φ20 mm的排氣閥。

2.3 在輸水管道鋪設時，盡量保持同一順坡鋪設，保證水泵停機后管道內水流能夠全部回流到底部，管內不會存在積水。

2.4 如果地形有起伏，鋪設輸水管道造成起伏，無法改變管路走向，這種情況下必須在輸水管道的最高處安裝1個排氣閥，阻止水流回流。