黄土高原地区农村供水管道中减压措施探讨

李鹏军

（定西市安定区水务局，甘肃 定西 743000）

随着国家对脱贫攻坚成果和乡村振兴有效衔接的大力支持，农业农村工作显得尤为重要。解决好居民供水问题对于做好“十四五”期间的乡村振兴工作非常重要。在西北黄土高原农村供水管网中，其主要突出的问题是三农问题，直接关系到我国社会发展的稳定性，因此，我国高度重视农村发展情况，并且促进了农村系统的发展。但是在农村改革阶段存在较多的问题，因此需要加强水利工程建设，保障社会发展的稳定性，从而改善民众服务条件，促进美丽乡村的建设发展。输水管道工程运行主要是利用地形落差，但是在运行过程中如果突然关闭管道闸阀，将会引发水锤现象，还会对管道壁厚的磨损较大；如果管道静水压压力超过了管道承受压力，将会破坏管道正常运行，造成供水的不稳定性。因此需提高管道耐压性，但是也会随之增加工程造价。因此在农村供水管道中利用采取减压措施，进一步完善农村供水系统，有效节约工程成本。

1 农村供水管道布置和压力特点概述

西北黄土高原地区农村地势变化相对较大，在山区或者半丘陵地区的村落具有陡峭的地势，水源地和供水区的高差较大。因此需要利用地形落差供水，结合树枝状布置农村供水管道。农村供水管道系统主要包括各级压力管道，同时需要根据施工现场实际情况划分供水管道为配水干管和配水支管以及管网三级供水，在设计管道供水的过程中，综合考虑地形落差。在设计布置配水干管过程中，布置垂直等高线，保障农村供水线路顺直性，同时需要控制线路距离，在输水阶段要及时获得压力水头。注意沿着等高线布置配水支管和村级管网，在输水阶段需要提高管网水头压力的均匀性[1]。

建立科学的供水方案，有利于提高运行控制的便利性，保障供水过程的灵活性，同时方便控制管道工作压力，降低管道运行安全事故发生率，节省农村供水管道成本。例如落差在100 m以内，可以利用1.6 MPa管材，无需实施减压。如果供水区域高差超过了100 m，需要考虑静压差带来的压力，如果压力比较大，可能会引发漏损和爆管等问题，极大地减少管道寿命，还会影响到供水过程的安全性。因此需要在农村供水管道中利用减压措施，提高供水的合理性[2]。

2 农村供水管道供水减压方法

2.1 减压阀

减压阀是当前常用的方法，例如某村的供水管道主要是利用可调式减压阀和比例式减压阀。在供水安全工程建设过程中选用可调式减压阀。根据减压阀工作需求，有效应对管道承载力，严格控制减压阀后的输出压力在0.3 MPa范围内。阀前压力主要是利用自由静水压力，进入到吃水高峰期，将会转变为动水压力。阀后压力和阀前压力之间具有较大的差异性，进口流量不会产生负面影响，因此需要维持出口压力。相关工作人员需要根据工程要求合理调节设定值，从而实现减压目标。经过工作实践可以发现，如果管线距离较长，停水之后将会在管道中存在空气，影响到运行安全性，因此工作人员需要全面排查管网。但是在排查过程中选择利用手动调节方式，将会增加整体工作量，此外修理农村地区管线的过程中，因为山路地势崎岖，为了提高工作安全性，可以利用比例式减压阀。例如安定区偏远山区供水涉及的供水公司向当地13个村庄供水，由于涉及到较多的村庄，因此整体供水线路比较长，落差超过了500 m[2]。利用减压阀发挥的较大优势，有利于节省人力资源和时间等[3]。

2.2 减压蓄水池减压

利用蓄水池可以控制静压差，在大压差管道中安装蓄水池，有利于控制静压差。在工作过程中，利用水电消耗水流能量，实现降压的目的。减压蓄水池主要是利用圆形或者方形以及长方形等形状，其中圆形蓄水池应用率比较高，主要是建设钢筋混凝土结构，可以保障整体结构的稳固性，同时可以优化池底的防渗性。因此在农村供水管道中可以推广利用圆形钢筋混凝土结构的减压蓄水池。减压蓄水池的减压措施主要包括直接减压和多级减压，需要工作人员根据输水管总落差和管道承压能力选择减压方式。例如输水管落差比较大，并且管道的承压力比较低，因此需要利用多级减压方式。如果供水管线的落差比较小，工作人员可以安装减水阀，也可以建设减压蓄水池实现减压的目标。

2.3 串联减压

串联减压指的是融合上述两种方法，如果一种减压手段失效，可以正常操作另外一种方法，避免发生大面积爆管问题。串联减压方式适合在农村地区使用，因为相比城市，农村地区的落差较大，地形也更加复杂，单独利用一种方法水压控制效果不明显，无法有效消除管道压力。如果农村供水管道线路中存在较多的减压阀故障，提高了线路运行的危险性，因此需要建设蓄水池，可以有效控制水压，避免发生水锤问题[4]。

例如，某工程管网长度超过了8 km，整体地理落差比较大，通过现场勘查之后确定配合利用蓄水池和减压阀，使用串联方式控制农村供水管道压力，串联减压方法对于管材的要求比较低，同时可以节省工程投入。

3 合理设计减压系统

为了提高水利工程项目运行的稳定性和合理性，利用串联减压方式具有显著的作用，在实际操作阶段需要综合考虑各方面因素，尤其需要考虑当地落差和线路距离等。例如安定区东干管某工程处于山区，山区地形条件比较复杂，因此增加了工程施工难度。管道需要多次穿越隧道高山和沟壑，自然落差超过了200 m，同时需要穿越河流，根据高差情况，计算局部压力为1.8 MPa，因此工程投资量比较大，不利于保障管道运行的安全性，因此需要在合适的位置选择适合的减压方法。

3.1 合理选择设备

本工程的任务是向农村地区供应水资源，在农业生产中供应足够的水。在灌溉口部位降低工作压力，同时会改变管道压力和灌溉地点用水量。在选择减压阀的过程中，工作人员需要综合上下游压力和流量的变化[5]。

综合各方面因素，选用720可调式减压阀，其中包含一台直径500 mm减压阀，另一台直径200 mm减压阀，并且还准备了直径100 mm的设备作为备用设备。

3.2 设备构造和性能

720减压阀利用流体动力学原理，主要包括双室隔膜传动机，其中包含止水弹性密封盘和可拆卸阀座，在设备底部没有设置导管。在设备工作中，利用压差的驱动作用，设备可以实现运行，随后利用小孔连接控制室和下面的压力，可以对压力起到缓冲作用，提高运行的稳定性。此外可以双向控制设备，方便工作人员掌握压力变化情况。如果下游压力值超过设定值，可以自动关掉导阀，调整压力，反之会自动开启阀门。利用这一设备可以转化上游压力为下游压力，而改变上游流量和上游压力不会对下游压力产生干扰[3]。

3.3 标准设计减压系统

农村地区供水管道的压力和流量比较大，变化幅度比较明显，针对项目降压系统的上游压力，其变化幅度处于0.6～0.92 MPa范围内，而流量变动幅度处于0～1.1 m3·s-1范围内。当下游压力达到最大压力0.33 MPa，流量将会处于最大化0.66 m3·s-1的工作状态，改变灌溉情况之后，也会随之改变压力和流量。

综合所有的因素，需要协调减压系统压力和最大压力。在流量范围内利用V型节流塞，可以有效控制农村供水管道的流量变化，随后设计减压阀，在旁边再配置支路旁通减压阀，可以有效控制减压阀的工作状态，保障下游工作压力接近于最大工作压力[4]。如果流量较小，可以独立完成相关工作，提高下游管道运行的安全性。

在减压系统中，每隔一段距离可以根据高压情况设置一个蓄水池，因此提高整体运行的安全性。如果管网的落差比较大，可以根据实际情况采取针对性的应对方法，有效控制压力。压力问题直接关系到工程寿命和工程投资。为了提高管道运行的安全性，保障水利资源运输的稳定性。

4 农村供水管道常见故障的处理措施及建议

4.1 排除管道堵塞措施

管道堵塞会影响到管道水量，工作人员需要根据调查分析结果切断堵塞部位，清除堵塞物体，利用管道抢修配件等完成修复工作。选用接头的过程中，需要合理分清压力等级，选用的配件要符合压力要求。管道淤泥会引发管道堵塞，在农村供水工程中这是常见的故障。管道中淤泥长度比较长，淤泥部位水压比较小，淤泥物主要是泥沙。在排除过程中，需要利用流水自然冲淤排除方法，可以切断淤积部位，在管道水流自流状态中完成冲淤工作，在实际处理过程中可以结合实际情况利用人工或者机械震动方法，及时排出淤积物。此外可以利用水泵加压冲淤方式，如果管道淤积情况比较严重，利用自然冲淤方式很难清理，需要利用水泵加压方式冲淤，需要根据当地地形高差选用水泵扬程，同时需要控制水泵出水量，要应对冲淤管道过水能力。在实际运行中，冲淤可以从上游向下游冲，在实际操作阶段可以利用当地水源和电源等。如果利用上述方法无法排除管道中的淤积，则需要彻底更换管道[5]。

4.2 排除管道渗漏措施

管道渗漏问题形成的原因比较多，需要根据实际情况选择排水管道。在实际施工中热熔对接和柔性接头发生渗漏问题，需要在停水状态中利用伸缩接头处理问题，结束之后需要利用通水试验，确定没有渗漏问题之后恢复正常运行。如果钢制配件发生渗漏问题，需要彻底更换配件。如果安装难度比较大，可以利用塑料配件。针对管道先天性问题，可以利用抢修扣件完成抢修工作，完成抢修工作之后可以恢复运行。

4.3 建议

农村供水管道常见的故障比较多，包括施工质量问题或者管材质量问题等。针对施工问题，需要根据规范要求合理设计，有效克服故障问题，以下是具体的建议：（1）合理选择施工单位和设计单位，及时消除问题。（2）制定科学的管理制度，明确不同工作人员的责任，根据制度操作。（3）加强管控原材料质量，同时需要做好安装和保管工作，保障材料质量符合标准，提高安装规范性。（4）加强宣传工程各个环节，落实培训指导工作，因为很多农村供水工程是基层群众自建，因此施工人员和管理人员素质较低，同时缺乏管理经验，相关技术比较落后，因此需要积极宣传相应的规范和规程以及技术要点等，进一步提高工程建设和管理水平[6]。

5 结束语

针对农村供水管道，如果重力流供水管网具有较大的落差，需要根据西北黄土高原农村地区供水管道的地形条件，合理选择农村供水管道的减压措施，有效降低管材压力等级。因此延长农村供水管道的使用寿命，有效节省农村供水工程的成本，提高农村供水管道运行的安全性和高效性。同时需要注重加强排除管道堵塞和渗漏等问题，实现为用水户可持续性的输送水资源。