供水減壓閥與減壓池選擇

【資料簡介】

供水減壓閥與減壓池選擇本文結(jié)合咸陽市石頭河水庫供水工程實(shí)例的升壓分析,闡述了恒速減壓閥在長距離重力流輸水管道系統(tǒng)的防水錘升壓作用,提出了分兩段設(shè)減壓閥方案大大降低了管道內(nèi)壓力值,使管道內(nèi)壓力接近設(shè)計(jì)工作壓力值的結(jié)論,使得選擇管道耐壓等級問題得以解決,對降低工程造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用、保證此類管道系統(tǒng)安全運(yùn)行提供借鑒。本文結(jié)合咸陽市石頭河水庫供水工程實(shí)例的升壓分析,闡述了恒速減壓閥在長距離重力流輸水管道系統(tǒng)的防水錘升壓作用,提出了分兩段設(shè)減壓閥方案大大降低了管道內(nèi)壓力值,使管道內(nèi)壓力接近設(shè)計(jì)工作壓力值的結(jié)論,使得選擇管道耐壓等級問題得以解決,對降低工程造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用、保證此類管道系統(tǒng)安全運(yùn)行提供借鑒。在西南山區(qū)村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)中，常利用地形條件采用重力自流供水，而山區(qū)海拔高差較大，常需要采取減壓措施。本文通過村鎮(zhèn)供水工程實(shí)例，對供水工程中常用的兩種減壓方式進(jìn)行了分析比較，希望能對同類工程提供一定的參考。
關(guān)鍵詞：大落差；重力自流；村鎮(zhèn)供水；減壓；

0 供水減壓閥與減壓池選擇引言
        村鎮(zhèn)供水工程作為國家扶貧的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)建設(shè)內(nèi)容，各種新建及鞏固提升工程越來越多，輸配水管道的壓力安全問題日益突出。西南地區(qū)多山區(qū)，供水工程落差大，多采用重力自流供水，必須對輸配水管道采取一定的減壓措施。本文主要結(jié)合西南山區(qū)村鎮(zhèn)供水工程實(shí)例，對常用的兩種減壓方式（減壓閥和減壓池）進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較。
對重力給水系統(tǒng)管理的合理減壓方式和布置形式進(jìn)行屯分析討論,用遞推法導(dǎo)出減壓池的經(jīng)濟(jì)位置及級數(shù)的計(jì)算公式,為管道減壓的設(shè)計(jì)提供了方法和依據(jù).
1 工程概況
        村鎮(zhèn)供水工程位于四川省阿壩州境內(nèi)，主要解決當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)人飲用水，取水流量為67.49m3/h。主要建設(shè)內(nèi)容為：新建低壩取水口1處，新建輸配水管道14.907km，新建200m3蓄水池一座。
減壓閥主要應(yīng)用于挖方或傍山襯砌的混凝土渠道和砌石防滲渠道。減壓閥基本構(gòu)造為：在聚乙烯硬塑管模內(nèi)，裝入單向排水的逆止閥，管的兩端用土工織物封蓋，其性能良好，能有效地排除地下水壓力對防滲層的破壞，而渠內(nèi)過水時(shí)水流不外滲。本文通過減壓閥在博斯騰湖東泵站輸水干渠工程中的應(yīng)用，介紹了減壓閥的基本構(gòu)造、功用、安裝方法并針對其耐久性作了初探。

2 供水減壓閥與減壓池選擇輸水管道減壓方式比選
        供水工程輸水管道長度6.061km，落差351m，采用的管材參數(shù)為PE100，DN160，1.6MPa。管道縱剖面整體基本呈下降趨勢，采用重力有壓流輸水。對輸水管道減壓方式進(jìn)行比較。
        選用的管材壓力等級為1.6MPa，根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL687-2014），設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力不大于1.6MPa，而對PE管，設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力為1.5倍大工作壓力，則選定的管材大工作壓力為1.6MPa/1.5=1.07MPa，需控制管道實(shí)際內(nèi)水壓力在大工作壓力1.07MPa以內(nèi)，據(jù)此進(jìn)行減壓方式的比選。工程中常用的減壓方式有傳統(tǒng)的減壓池和減壓閥兩種形式。
2.1 減壓池
        減壓池一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其工作原理是：設(shè)置一小型鋼筋混凝土水池，通過管道將高壓水引入水池內(nèi)，強(qiáng)烈沖擊到水池底部（可在池底增設(shè)防沖措施），使水流與池底、內(nèi)壁激烈碰撞，翻滾，消除絕大部分能量后再從出水管排走。在水力計(jì)算中常以減壓池為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該處自由水頭按零考慮。其特點(diǎn)是基本消除管道自由水頭，減壓效果明顯，水池前后管道水壓互不影響。典型減壓池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見下圖。

這種設(shè)置方式?jīng)r下尤為適合。缺點(diǎn)是減壓閥設(shè)置數(shù)量多且分設(shè)備集中,便于管理,但輸水管多,管網(wǎng)復(fù)雜。散,不利于管理。設(shè)置在低區(qū)消火栓環(huán)形給水人日處,綜上所述,三種減壓閥的設(shè)置方式都各有如圖3所示。優(yōu)缺點(diǎn)。近年來,隨著房地產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,多減壓閥不是設(shè)在消防泵的出水管上,而是采用后兩種設(shè)備少,管網(wǎng)簡單,占地少的設(shè)置設(shè)在管網(wǎng)上下分區(qū)的低區(qū)環(huán)網(wǎng)人口處,使輸水方式。而減壓閥以其經(jīng)濟(jì)有效,使用方便的優(yōu)管數(shù)量減少,管網(wǎng)簡單,占地少,而供水一樣安點(diǎn),必將大派用場,其性能和使用方法也會日全可靠,近年多采用此種設(shè)置方法。

2.2 減壓閥
        減壓閥是一種管道閥件，其基本工作原理是通過控制閥件內(nèi)部的啟閉件來改變管道流體面積，從而改變流體的流速和動(dòng)能，造成壓力損失，達(dá)到減壓的目的。
        根據(jù)其工作原理，減壓閥有兩種工作狀態(tài)：一是減靜壓（流量為0時(shí)），二是減動(dòng)壓（液體流動(dòng)時(shí)）。減壓閥通過連接閥瓣的薄膜或活塞兩側(cè)的進(jìn)出口水壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)流道面積，降低水壓至設(shè)計(jì)水壓。如果管道控制閘關(guān)閉，流量為0，則減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)，隔斷管道上下游液體，此時(shí)其作用等同于關(guān)閉的控制閘。

2.3 減壓方式比較
        輸水管道長度6.061km，落差（總靜壓）為351m，采用1.6MPa的PE管，管道大工作壓力為1.07MPa，故整條管道分為4段以上，保證每段管道靜水壓力小于100m。
        方案一采用減壓池，共設(shè)置3座，分別位于樁號K1+850、樁號K3+500和樁號K4+450處；方案二采用減壓閥，共設(shè)置4座，分別位于樁號樁號K1+700、樁號K2+600、樁號K3+850和樁號K4+600處。
        兩種方式均能達(dá)到減壓消能的作用。減壓池為傳統(tǒng)減壓方式，土建投資較大，無水錘，輸水系統(tǒng)不*封閉不利于飲水安全，輸水管共需設(shè)置3處減壓池，概算投資為18.06萬元。減壓閥為20世紀(jì)新興減壓方式，直接在輸水主管上設(shè)置，減少修建水池占地，*封閉避免水質(zhì)二次污染，投資底，可減動(dòng)壓和靜壓，有水錘壓力（但是管道壓力等級有富裕度，并且新型減壓閥的啟閉件能延長啟閉時(shí)間，有效降低水錘壓力），維修更換方便，輸水管共需設(shè)置4處減壓閥，概算投資為0.65萬元，投資遠(yuǎn)低于減壓池。
        另外，本供水工程輸水管道沿線無道路，交通不便，如采用減壓池，一是日常維修管理不便，二是如遇停水，管道內(nèi)的水會通過減壓池的溢流管基本放空，極大可能需要維護(hù)人員深入山林，重新調(diào)節(jié)排氣閥和泄水閥，使管道重新形成重力有壓流供水，給管理維護(hù)工作帶來極大不便。綜合考慮，本供水工程選用減壓閥進(jìn)行減壓。

3 供水減壓閥與減壓池選擇結(jié)語
        在大落差供水管道中采用多個(gè)減壓閥串聯(lián)運(yùn)行，能保證用水水壓要求，同時(shí)相較于傳統(tǒng)的減壓池，具有減壓穩(wěn)定、管理方便、占地少、投資低、節(jié)能節(jié)水的特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于村鎮(zhèn)供水工程，具有很大的實(shí)用意義。結(jié)合工程實(shí)例,對長距離重力流輸水工程中減壓消能技術(shù)進(jìn)行了分析,介紹了減壓閥的設(shè)置方式,并對其口徑選擇及配套設(shè)施進(jìn)行了分析。根據(jù)可調(diào)式減壓閥的特點(diǎn),結(jié)合典型工程實(shí)例,對減壓方案進(jìn)行了比選,采用兩級減壓方案較為經(jīng)濟(jì)合理。本文結(jié)合咸陽市石頭河水庫供水工程實(shí)例的升壓分析,闡述了恒速減壓閥在長距離重力流輸水管道系統(tǒng)的防水錘升壓作用,提出了分兩段設(shè)減壓閥方案大大降低了管道內(nèi)壓力值,使管道內(nèi)壓力接近設(shè)計(jì)工作壓力值的結(jié)論,使得選擇管道耐壓等級問題得以解決,對降低工程造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用、保證此類管道系統(tǒng)安全運(yùn)行提供借鑒。