在大落差重力自流供水管道中减压池与减压阀的选择

在大落差重力自流供水管道中减压池与减压阀的选择

魏巍

四川万合工程咨询有限公司，四川成都610036

摘要：在西南山区村镇供水工程设计中，常利用地形条件采用重力自流供水，而山区海拔高差较大，常需要采取减压措施。本文通过村镇供水工程实例，对供水工程中常用的两种减压方式进行了分析比较，希望能对同类工程提供一定的参考。

关键词：大落差；重力自流；村镇供水；减压；

0引言

村镇供水工程作为国家精准扶贫的一项重要基础建设内容，各种新建及巩固提升工程越来越多，输配水管道的压力安全问题日益突出。西南地区多山区，供水工程落差大，多采用重力自流供水，必须对输配水管道采取一定的减压措施。本文主要结合西南山区村镇供水工程实例，对常用的两种减压方式（减压阀和减压池）进行了技术经济分析比较。

1工程概况

村镇供水工程位于四川省阿坝州境内，主要解决当地村镇人饮用水，取水流量为67.49m3/h。主要建设内容为：新建低坝取水口1处，新建输配水管道14.907km，新建200m3蓄水池一座。

2输水管道减压方式比选

供水工程输水管道长度6.061km，落差351m，采用的管材参数为PE100，DN160，1.6MPa。管道纵剖面整体基本呈下降趋势，采用重力有压流输水。对输水管道减压方式进行比较。

选用的管材压力等级为1.6MPa，根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014），设计内水压力不大于1.6MPa，而对PE管，设计内水压力为1.5倍最大工作压力，则选定的管材最大工作压力为1.6MPa/1.5=1.07MPa，需控制管道实际内水压力在最大工作压力1.07MPa以内，据此进行减压方式的比选。工程中常用的减压方式有传统的减压池和减压阀两种形式。

2.1减压池

减压池一般为钢筋混凝土结构，其工作原理是：设置一小型钢筋混凝土水池，通过管道将高压水引入水池内，强烈冲击到水池底部（可在池底增设防冲措施），使水流与池底、内壁激烈碰撞，翻滚，消除绝大部分能量后再从出水管排走。在水力计算中常以减压池为一个节点，该处自由水头按零考虑。其特点是基本消除管道自由水头，减压效果明显，水池前后管道水压互不影响。典型减压池结构设计见下图。

2.2减压阀

减压阀是一种管道阀件，其基本工作原理是通过控制阀件内部的启闭件来改变管道流体面积，从而改变流体的流速和动能，造成压力损失，达到减压的目的。

根据其工作原理，减压阀有两种工作状态：一是减静压（流量为0时），二是减动压（液体流动时）。减压阀通过连接阀瓣的薄膜或活塞两侧的进出口水压差自动调节阀内流道面积，降低水压至设计水压。如果管道控制闸关闭，流量为0，则减压阀处于关闭状态，隔断管道上下游液体，此时其作用等同于关闭的控制闸。

2.3减压方式比较

输水管道长度6.061km，落差（总静压）为351m，采用1.6MPa的PE管，管道最大工作压力为1.07MPa，故整条管道分为4段以上，保证每段管道静水压力小于100m。

方案一采用减压池，共设置3座，分别位于桩号K1+850、桩号K3+500和桩号K4+450处；方案二采用减压阀，共设置4座，分别位于桩号桩号K1+700、桩号K2+600、桩号K3+850和桩号K4+600处。

两种方式均能达到减压消能的作用。减压池为传统减压方式，土建投资较大，无水锤，输水系统不完全封闭不利于饮水安全，输水管共需设置3处减压池，概算投资为18.06万元。减压阀为20世纪新兴减压方式，直接在输水主管上设置，减少修建水池占地，完全封闭避免水质二次污染，投资底，可减动压和静压，有水锤压力（但是管道压力等级有富裕度，并且新型减压阀的启闭件能延长启闭时间，有效降低水锤压力），维修更换方便，输水管共需设置4处减压阀，概算投资为0.65万元，投资远低于减压池。

另外，本供水工程输水管道沿线无道路，交通不便，如采用减压池，一是日常维修管理不便，二是如遇停水，管道内的水会通过减压池的溢流管基本放空，极大可能需要维护人员深入山林，重新调节排气阀和泄水阀，使管道重新形成重力有压流供水，给管理维护工作带来极大不便。综合考虑，本供水工程选用减压阀进行减压。

3结语

在大落差供水管道中采用多个减压阀串联运行，能保证用水水压要求，同时相较于传统的减压池，具有减压稳定、管理方便、占地少、投资低、节能节水的特点，目前已广泛应用于村镇供水工程，具有很大的实用意义。

参考文献

[1]《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）

[2]宋乃硕施永生周文庆齐欣，《大落差重力输水在供水工程中的应用》

[3]雷宪任娟英，《减压阀在大落差供水管网中的串联应用》

[4]孙万功，《长距离输水管道减压措施研究》

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[6]吴珊;刘彦辉;张申海;王维燕;马则中;;供水管道压力调控对漏水量影响的试验研究[J];水利水电科技进展;2007年03期

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