農村供水管網中氣體產生的原因及排除辦法

柳繼民

（洛南縣城關水務中心站 陜西 洛南 726100）

1 概況

洛南縣位于秦嶺東段南麓，伊洛河上游，屬典型的土石山區。城關鎮是全縣政治經濟文化中心，全鎮總土地面積148km2，轄51個社區（村），常住人口9.4萬人。城區及周邊20個社區、村的供水任務由縣供水公司承擔，其余31個村的安全飲水工程，由鎮水務中心站負責技術指導，所在村組織實施。截至2013年底，全鎮共修建農村供水工程24處，其中聯村供水7處，單村供水17處，共計修建泵站6座，10m3～100m3混凝土調節池29座，敷設PE100級Φ160～Φ25輸配水管道380.6km，安裝供水栓8350套，解決了8350戶，3.1萬人的安全飲水問題。

2 農村供水工程管網氣體產生的原因

建設的農村供水工程在初期運行過程中，大多數自流引水工程由于地形起伏變化極大，地質構造復雜，人口居住分散，且居住地距離水源地較遠，輸配水管道不時跨河、跨溝、翻山越嶺，導致工程供水出現水量減小、時有時無甚至斷水現象，嚴重影響工程正常發揮作用。經過多次詳細排查，翻閱資料，請教專家，反復實驗，分析探討，最后發現管道內產生氣體是導致管網供水不正常的主要原因之一。以石塬村供水工程為例，該供水工程屬自流供水最具代表性的工程項目之一，涉及石塬村12個村民小組，410戶，供水人口1580人。采用柴峪溝腦泉水作為供水水源，修建30m3調節池一座，敷設Φ90倒虹吸輸水管道4.7km，配水管道15.7km。工程于2009年5月建成投入試運行，2011年8月正常通水。在試運行的過程中，主管道先后3次出現暴管，通水40天左右時發現來水量減少，60天左右時出現斷流，經多次分析，出現問題的原因是由于管網內產生氣體所致。隨后就如何排除管網氣體進行了多次探索，反復實驗，最終采用在關鍵部位多處安裝排氣閥的辦法解決了問題。

據長期觀察分析，管道內氣體產生的原因主要有：施工完畢通水前或因停水維修，管道內積存氣體；溶解在水中釋放出來的空氣，在輸水過程中，特別是水在通過管道的一些附件時，這些空氣隨著溫度和壓力的不同由水中不斷地釋放出來，聚集在管道的高點或閉氣處，形成氣囊；管道系統全部或某段突然停水，形成負壓，通過排氣閥進入空氣；輸水管道輸水流量大于來水量時，管道進水口瞬間露出水面，進入空氣；單個或多個大用戶流量調節過快，使管道出現負壓，從排氣閥及管道不嚴處進氣。

供水管道中產生的氣體對供水工程造成巨大的危害。首先，當空管第一次充水過快，管內形成氣囊，管道出水逐漸向管末延伸，延長了管道出水時間。如果管道內氣囊聚集，可使管道局部阻力增大，過流斷面減小，甚至隔斷，增加了水頭損失，管道出現水量減小，甚至不出水。其次是管道內的氣體可引起管道振動、失穩、漏水甚至爆管。管道內有大量的氣體存在時，管內的壓力水流并非柱狀，而呈浪涌，大量的氣體被壓縮，并被浪涌分割成較大的分散氣囊，這些氣囊因水流夾帶而運動、聚集和分裂，引起水流速度的變化和管道中壓力的急劇升降，造成管道局部振動、失穩，時間長了，可能導致管道接頭松動，使管道漏水量增大，故障增多，維護管理量增加，使用壽命降低，甚至造成爆管的危險。同時，管道內的氣體還可使水表計量發生偏差。當管道中存在氣體時，氣體流速比同樣壓力下水體流速快，加上計量位置的原因，將會使水表計量發生偏差，導致供用水量不平衡。

3 排除管道內氣體的辦法

當供水管道運行時，管道中的氣體一般會聚集在管道的最高點或閉氣的地方。供水管道最大的病根就是管道排氣問題，解決問題的最重要途徑就是排凈管道內的存氣。經過一年多時間的不斷摸索、總結與實踐，采取安裝排氣閥等措施，排除管道內的氣體，效果良好。因此說，在管網中科學、合理地設計、安裝和使用排氣閥，是有效并隨時排出管道內的氣體，確保供水管道安全和正常使用的主要措施。

排氣閥的安裝使用要有一定的技巧，否則會事倍功半，甚至達不到預期效果。排氣閥的安裝使用應注意以下幾點：

（1）正確選擇排氣閥的種類。根據實踐經驗，在局部最高點應選用復合式排氣閥；長距離水平管段，長距離無折點下降管段宜選用復合式排氣閥或微量排氣閥；下降坡度變化大，上升坡度變化小的管段宜選用微量排氣閥；需要真空保護時，宜選用高速排氣吸氣閥或復合式排氣閥；長距離無折點上升管段宜選用高速排氣吸氣閥或復合式排氣閥。

（2）合理確定排氣閥的安裝位置。選擇排氣閥合適的安裝位置，是保證整個供水管道系統安全運行的基礎，安裝位置直接影響著排氣效果和管道的運行狀態。工程設計時，往往只局限于局部最高點設置排氣閥，但在石塬供水工程實際中發現，排氣閥的安裝位置有多種，只有綜合考慮整個管路的具體情況，因地制宜，才能使排氣效果達到最佳。①在供水管道最上游調節池出口處的閘閥下游，可以安裝一個通氣管，末端敞口帶彎頭且高出調節池最高水位，此管當開關主管道閘閥時起排進氣作用，管網正常運行時，此管中水位與調節池中水位相同。②在管道下降坡度變大處應安裝排氣閥。供水管道延著下降坡度敷設時，由于管道中氣體受到水流推力及浮力的共同作用，氣體易集聚在下游傾斜下降管段靠近隆起“水平”管段附近，應在水平段變為下降段和下降坡度突然變大處安裝排氣閥。③供水管道沿著上升坡度敷設時，坡度突然變小處（工程最高點）應安裝復合式排氣閥。④在無折點下降、上升管段和水平管段可每800m左右安裝一個排氣閥。⑤在管道水平段變為上升段或上升坡度突然變大處，應安裝排氣閥。⑥在支管道上適量安裝排氣閥。根據工程實踐，支管道也應安裝排氣閥，支管道管徑小，又臨近用戶供水栓，根據實際情況可以少安裝。

（3）排氣閥選擇、安裝和維護應掌握技巧。在管道中安裝排氣閥是排除管道內氣體的最有效措施，在選擇、安裝和維護過程中應注意：所選排氣閥應有較大的排氣量，以實現管道空管充水時，在短時間內快速排氣，恢復至正常供水能力，但充水速度≤排氣速度；排氣閥應啟閉靈活，在管道內有負壓產生時，能迅速開啟，快速大量吸入外界空氣，以保證管道不會因負壓而產生損害，在較低的水壓下能關閉，從而避免水的大量涌出；最好選擇浮球為不銹鋼、閥體上有防沖擊保護件的排氣閥，防止浮球過早損傷，造成漏水；排氣閥口徑與供水管道直徑之比一般采用1∶8～1∶12。

排氣閥安裝應由熟練的技術人員操作，先將閥體上蓋打開，檢查、清理內部各零部件，確保動作靈活可靠，方可按規定垂直的安裝于管道之上。排氣閥下端應安裝一個同口徑的閥門，以備檢修之用。排氣閥應安裝在通氣的閥井內，以保護排氣閥不被人為損壞、冬季防凍和遠離雜物。排氣閥的維護周期較長，應納入日常巡查范圍，定期進行校驗，并保證周圍排水、通氣暢通，又遠離雜物。

4 結論

農村供水工程，作為農村居民生活用水的公共服務項目，直接影響著廣大農村居民的生活質量和地方經濟的發展。通過石塬村供水工程實踐證明，在供水管網中合理的安裝自動排氣裝置，真正做到從源頭上切斷管道中氣體的來源，既解決了供水管網氣阻、爆管的問題，又解決了管網維修工作中一直面臨著排氣難，排氣時間長，影響供水時間長的問題，真正實現了供水管網暢通無阻，保證了供水管網安全、高效、穩定運行。陜西水利