建平县灌溉工程PVC输水管道爆裂原因分析及解决措施

黄志刚

（建平县水资源办公室 辽宁 建平 122400）

建平县属于半干旱半湿润地区，具有“十年九旱”的气候特征，多年平均降雨量438.7 mm，多年平均蒸发量2200 mm，无霜期125d，最大冻土深度1.8m。多年来，建平县从县域水资源短缺的实际出发，坚持不懈地推广不同的节水灌溉技术，发展精准灌溉，扩增灌溉面积，使节水灌溉面积得以迅猛发展。截至2021年末，全县累计发展节水滴灌面积92万亩，铺设地埋PVC管路5.1万km。

1 管道爆裂原因及解决措施

1.1 管道内负压造成的爆裂问题

1.1.1 爆裂原因。建平县昌隆镇东景村节水灌溉工程面积200亩，铺设地埋输水管路1 560 m，采用PVC管路顺坡向下输水，在管路进口安装1个控制流量的闸阀。2019年11月工程投入运行时，开闸灌溉输水，水泵工作6 h后停止供水，闸阀前段突然出现管道爆裂。破碎管路挖出后，发现问题是由于管道收缩产生破裂，一旦供水停止，管道内水流回流，管道内部产生真空，造成输水管道破裂。

1.1.2 采取措施。①增加管路管壁厚度。但投资加大，不是经济适用最佳选择。②可以在闸阀前段安装1个φ20 mm的排气阀，一般管径100～200 mm的管道，都可以安装直径20 mm的排气阀。安装管道排气阀可以保证管路供水停止时，使气体及时补充到管道内，保证管道内部达到压力平衡，管道不会破裂。

1.2 管道气阻造成爆裂问题

1.2.1 爆裂原因。管道出现爆裂问题多在上水管道上，或者铺设输水管道时，地势有高低起伏，在管道上升段的高处很容易出现爆裂现象。建平县黑水镇节水滴灌工程灌溉面积220亩，选用φ110 mm PVC输水管路。由于地形高差较大，在铺设管路时沿路向北爬坡，至地块最高处约310 m，高差达到28 m，顺地块下坡又铺设管路约300 m至地块最低处，干管管长约700 m。该工程投入使用通水灌溉后，曾2次在坡顶平坦地段爆管。爆管原因是由于水流在下坡段流速增快，水体在管道的上部存在许多气体，随着管道水体的不断涌入，坡顶的平铺段管道气体聚集，气体找不到出路排泄，压缩到一定时间，产生气阻而造成输水管道爆裂。

1.2.2 正确解决措施。在管道坡顶平铺段安装一个直径25 mm排气阀，就可保证工程管路运行正常。

1.3 逆止阀阻水造成爆管。管路逆止阀作用是保证水流向同一个方向，阻止水流回流。通常逆止阀是自动工作的，在同一方向水流压力的作用下，阀门自动打开，水流回流时，由于水流压力作用阀门自动关闭，切断回流。

1.3.1 爆裂原因。建平县黑水镇东台提水站是一个小型供水站，该工程水源是地下水，输水管道采用硬质直径315 mm·PVC管路，管路总长2 750 m。提水站配套潜水泵(250QJ230-30)2台，(250QJ165-25)1台，在水泵出水口处安装φ315 mm钢管，安装闸阀1个，然后连接φ315 mm铸铁管，顺地形向前平铺100 m长，然后与φ315 mm塑料管联接。在管路开始爬坡处安装1个φ200 mm逆止阀，管路爬坡铺设至坡顶，出现一段平铺管路，再下坡铺设至地块低洼处，最低处安装排水阀1个，然后再爬坡铺设管路，此爬坡处要安装第2个逆止阀，爬坡到第2个坡顶结束。提水站投入使用后，在第1个管路爬坡处的逆止阀后发生管道爆裂，更换逆止阀后，不久又在管路平铺段出现爆管，经技术人员现场检查，把第1个逆止阀盖打开，发现阀门不能正常开启，而且存在水汽，产生混流，造成逆止阀阀门阻水，造成爆管。

1.3.2 处理措施。因为潜水泵出水口处安装了1个闸阀，所以管路第1个逆止阀不需要安装，可以摘掉逆止阀阀门。为了不在管路高处出现阻水问题，可以在坡地的高点安装1个排气阀保证工程运行正常。

2 小结

输水管道在灌溉过程中爆裂，从实例分析中可以总结到主要原因有3个：一是负压爆管，二是气阻爆管，三是逆止阀阻水爆管。解决办法是：

2.1 设计阶段考虑到地形影响，做到管路平缓，管道内不会出现积水段，避免输水管道内出现气水混流现象，造成管道气阻。

2.2 输水管道安装时，如果没有特殊要求，不要在输水管道中间安装逆止阀。如果工程需要安装逆止阀，要保证逆止阀开启灵活好用，还要在逆止阀后0.5 m左右安装1个φ20 mm的排气阀。

2.3 在输水管道铺设时，尽量保持同一顺坡铺设，保证水泵停机后管道内水流能够全部回流到底部，管内不会存在积水。

2.4 如果地形有起伏，铺设输水管道造成起伏，无法改变管路走向，这种情况下必须在输水管道的最高处安装1个排气阀，阻止水流回流。