浅析农村供水管道中的减压措施

牛晓勇

（甘肃省甘谷县水务局，甘肃甘谷741200）

1 概况

甘谷县位于甘肃省东南部，渭河上游。甘谷属黄土高原地区，渭河由西向东横贯全县，两岸为川台地，地势平坦，土层深厚，境内长度41.6 km。南部山区为秦岭山脉西延，北部山区为六盘山余脉。境内梁、峁、沟、壑起伏纵横，湾、坪、川、滩交错如棋。全县平均海拔1972 m，最低1228 m（六峰镇觉皇寺村东），最高2716 m（古坡乡大条梁），相对高差1488 m，山体为西东走向，西高东低，地势后缘高前沿低，均向渭河倾斜。黄土高原的丘陵沟壑地形以及水资源的相对贫乏，长期以来形成了广大群众生活用水极为不便的现状，农村饮水困难、饮水安全没有保障是多年来甘谷县农村群众面临的首要问题，也是制约农村生产力和农村经济发展的重要因素。县委、县政府对解决农村群众饮水安全工作高度重视，先后组织技术人员编制完成了《甘谷县“十二五”农村饮水安全建设规划》和《甘谷县“十三五”农村饮水安全建设规划》，以铺设管道为主，全面完成了甘谷县农村饮水安全工程，让当地群众吃上了便利、安全、健康、放心的自来水。

农村饮水工程供水由水源井通过潜水泵输送至水厂，经水厂水处理后输送至清水池，清水池直接经一级泵站扬水至坡地高位水池，再由高位水池至配水干支管供水到户。本工程配水管线长、输水落差大，是一项利用地形落差进行重力流输水的管道工程。

2 供水管道的布置及压力特点

项目区地势变化较大，山区和半山丘陵地区的村落地势比较陡峭，水源地与供水区高程相差较大，所以利用地形落差进行重力流供水，树枝状布置。农村自压供水管道系统由各级压力管道组成，根据现场施工情况，供水管道分为配水干管、配水支管和村级管网三级供水，在管道供水设计时要重点考虑地形落差等因素。此外，在配水干管设计布置时，应考虑垂直等高线布置，供水线路尽量做到短而直，确保在输水过程中能够尽快地获得压力水头。配水支管和村级管网也要沿等高线布置，确保输水过程中管网水头压力均匀。

重力供水的方案安全可靠，便于运行控制，无需任何动力，既能保证供水，又能使管道工作压力控制在合理范围内，使管道运行安全且投资少。例如：落差在100 m 以内，选用1.6 MPa 管材，不进行减压。但当供水区域高程相差在百米以上时，就必须考虑静压差过大给输水管道带来的压力。压力过大往往出现爆管和漏损的现象，使管道寿命大大降低，无法保障供水安全。因此，要在供水管路的适当位置采取减压措施，合理供水。

3 管道供水减压措施

管道供水减压措施可分为减压阀减压、减压蓄水池减压和减压阀及减压水池串联减压3 种方法。

3.1 减压阀减压

甘谷县供水管道中常用的有比例式减压阀和可调式减压阀，在2017年以前的西北部农村饮水安全工程、东北部农村饮水安全工程南部一期饮水安全工程管网施工中，采用了可调式减压措施，工作人员可以自行调节阀后压力。为了控制管道承载力，阀后输出压力一般为0.3 MPa，阀前进口压力为静水压力，尤其在吃水高峰期供水时，阀前进口压力为动水压力，变化较大，但阀后压力不因阀前压力、进口流量的变化而变化，而是安全可靠地将出口压力维持在设定上，根据需要调节设定值达到减压的目的。经过几个工程项目的运行实践，农村管线长，经常停水会导致管道中充满空气，需要工作人员不断去排查各路管网，手动调节出水阀，加大水管人员的工作量，而且山路长不好走。南部农村饮水安全巩固提升管网延伸工程开始尝试比例式减压阀。例如武家河尖山寺管网，供水12 个村庄，由于管线长，落差达500 m 左右，又是国家森林保护区域，考虑水管员管理难度大，因此采用比例式2∶1 减压阀。当阀前压力变化时，阀后压力按比例相应变化，不再人工调节，这样减少了维护人员的工作量，但也有一定的弊端，当设计阀门落差小时，阀前动力冲不开阀后挡水板，导致不过水，也会造成人力和时间的浪费。

3.2 减压蓄水池减压

蓄水池可以减小静压差，安装在压差过大管道中间，起到降低静压差的作用，其原理是通过水垫的方式，消耗水流的大量能量，从而起到降压的效果。减压蓄水池结构可以为圆形、方形或长方形，在数学计算中，圆形蓄水池的容积最大，钢筋砼结构具有结实坚固的特点，池底防渗效果好。因此，减压蓄水池选用圆形钢筋砼结构。减压一般可以分为直接减压和多级减压，主要由输水管总落差的大小和管道的承压能力来决定。对应的落差越大，管道允许承压能力越低，需要设置减压的级数也就越多。如果供水管线落差小，可采用减压阀或减压蓄水池直接减压。

3.3 减压阀及减压水池串联减压

减压串联布置能保证其中一个减压阀出现故障时，其他减压阀正常工作，防止出现大面积爆管。但在地形陡峭、地形复杂、落差上百米或落差几百米时，单独使用减压阀来控制水压，只能治标不能治本，并不能从根本上解决管道压力。当供水管道沿线2 个或2 个以上减压阀同时出现故障时，超过管道承载能力就会出现危险，所以在适当位置建立减压调蓄池直接降低静压差是非常必要的，不仅可以减缓管道的压力，也能在一定程度上杜绝水锤现象。

南部尖山寺管网长8 km 左右，地理落差较大，经现场勘查决定采用减压阀和减压蓄水池串联运行，沿线设置8 个减压阀串联，并在武家河吕家岘庄顶60 m 处设置100 m3减压调蓄池，确保管道供水连续调节，以降低大落差对管材承载能力的要求，节省了工程投资。

4 结语

综上所述，在重力流供水管网落差较大时，供水要根据地形条件，合理选用减压措施，降低大落差时管材的压力等级，既可以延长管道的使用寿命、节约工程投资，又可以保障供水管道安全、高效的运行。