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(rùn)地區(qū)，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(fā)量2200 mm，無(wú)霜期125d，最大凍土深度1.8m。多年來(lái)，建平縣從縣域水資源短缺的實(shí)際出發(fā)，堅(jiān)持不懈地推廣不同的節(jié)水灌溉技術(shù)，發(fā)展精準(zhǔn)灌溉，擴(kuò)增灌溉面積，使節(jié)水灌溉面積得以迅猛發(fā)展。截至2021年末，全縣累計(jì)發(fā)展節(jié)水滴灌面積92萬(wàn)畝，鋪設(shè)地埋PVC管路5.1萬(wàn)km。

1 管道爆裂原因及解決措施

1.1 管道內(nèi)負(fù)壓造成的爆裂問(wèn)題

1.1.1 爆裂原因。建平縣昌隆鎮(zhèn)東景村節(jié)水灌溉工程面積200畝，鋪設(shè)地埋輸水管路1 560 m，采用PVC管路順坡向下輸水，在管路進(jìn)口安裝1個(gè)控制流量的閘閥。2019年11月工程投入運(yùn)行時(shí)，開(kāi)閘灌溉輸水，水泵工作6 h后停止供水，閘閥前段突然出現(xiàn)管道爆裂。破碎管路挖出后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是由于管道收縮產(chǎn)生破裂，一旦供水停止，管道內(nèi)水流回流，管道內(nèi)部產(chǎn)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(jīng)濟(jì)適用最佳選擇。②可以在閘閥前段安裝1個(gè)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(shí)，使氣體及時(shí)補(bǔ)充到管道內(nèi)，保證管道內(nèi)部達(dá)到壓力平衡，管道不會(huì)破裂。

1.2 管道氣阻造成爆裂問(wèn)題

1.2.1 爆裂原因。管道出現(xiàn)爆裂問(wèn)題多在上水管道上，或者鋪設(shè)輸水管道時(shí)，地勢(shì)有高低起伏，在管道上升段的高處很容易出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。建平縣黑水鎮(zhèn)節(jié)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(shè)管路時(shí)沿路向北爬坡，至地塊最高處約310 m，高差達(dá)到28 m，順地塊下坡又鋪設(shè)管路約300 m至地塊最低處，干管管長(zhǎng)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?shù)钠戒伓喂艿罋怏w聚集，氣體找不到出路排泄，壓縮到一定時(shí)間，產(chǎn)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(gè)直徑25 mm排氣閥，就可保證工程管路運(yùn)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(gè)方向，阻止水流回流。通常逆止閥是自動(dòng)工作的，在同一方向水流壓力的作用下，閥門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，水流回流時(shí)，由于水流壓力作用閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，切斷回流。

1.3.1 爆裂原因。建平縣黑水鎮(zhèn)東臺(tái)提水站是一個(gè)小型供水站，該工程水源是地下水，輸水管道采用硬質(zhì)直徑315 mm·PVC管路，管路總長(zhǎng)2 750 m。提水站配套潛水泵(250QJ230-30)2臺(tái)，(250QJ165-25)1臺(tái)，在水泵出水口處安裝φ315 mm鋼管，安裝閘閥1個(gè)，然后連接φ315 mm鑄鐵管，順地形向前平鋪100 m長(zhǎng)，然后與φ315 mm塑料管聯(lián)接。在管路開(kāi)始爬坡處安裝1個(gè)φ200 mm逆止閥，管路爬坡鋪設(shè)至坡頂，出現(xiàn)一段平鋪管路，再下坡鋪設(shè)至地塊低洼處，最低處安裝排水閥1個(gè)，然后再爬坡鋪設(shè)管路，此爬坡處要安裝第2個(gè)逆止閥，爬坡到第2個(gè)坡頂結(jié)束。提水站投入使用后，在第1個(gè)管路爬坡處的逆止閥后發(fā)生管道爆裂，更換逆止閥后，不久又在管路平鋪段出現(xiàn)爆管，經(jīng)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，把第1個(gè)逆止閥蓋打開(kāi)，發(fā)現(xiàn)閥門(mén)不能正常開(kāi)啟，而且存在水汽，產(chǎn)生混流，造成逆止閥閥門(mén)阻水，造成爆管。

1.3.2 處理措施。因?yàn)闈撍贸鏊谔幇惭b了1個(gè)閘閥，所以管路第1個(gè)逆止閥不需要安裝，可以摘掉逆止閥閥門(mén)。為了不在管路高處出現(xiàn)阻水問(wèn)題，可以在坡地的高點(diǎn)安裝1個(gè)排氣閥保證工程運(yùn)行正常。

2 小結(jié)

輸水管道在灌溉過(guò)程中爆裂，從實(shí)例分析中可以總結(jié)到主要原因有3個(gè)：一是負(fù)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(shè)計(jì)階段考慮到地形影響，做到管路平緩，管道內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)積水段，避免輸水管道內(nèi)出現(xiàn)氣水混流現(xiàn)象，造成管道氣阻。

2.2 輸水管道安裝時(shí)，如果沒(méi)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(kāi)啟靈活好用，還要在逆止閥后0.5 m左右安裝1個(gè)φ20 mm的排氣閥。

2.3 在輸水管道鋪設(shè)時(shí)，盡量保持同一順坡鋪設(shè)，保證水泵停機(jī)后管道內(nèi)水流能夠全部回流到底部，管內(nèi)不會(huì)存在積水。

2.4 如果地形有起伏，鋪設(shè)輸水管道造成起伏，無(wú)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(gè)排氣閥，阻止水流回流。