改进型气阀式给水栓在暗管输水工程中的应用

杨建飞，李随安，何苏宁

（1.周至县农业综合开发项目办公室，陕西 周至 710400；2.周至县园艺蚕桑站，陕西 周至 710400）

1 目前低压管道中的进排气装置主要类型

目前，在农田水利灌溉低压管道输水过程中，常见的进排气装置主要有：调压管型进排气装置（图1）；球阀型进排气装置（图2）；平板型进排气装置（图3）；给水栓焊接生铁套管并倒置单流门型（图 4）。

图1 调压管型进排气装置

图2 球阀型进排气装置

图3 平板型进排气装置

图4 给水栓焊接生铁套管

2 几种进排气装置的优缺点

（1）调压管型进排气装置：结构简单，易于安装，造价较低[1]。缺点是调压管高度一般在2m 以上，工程形象差，且易遭受破坏。

（2）球阀型进排气装置：一般设置于管道首部，阀球回弹快，止水效果好，且可更换。缺点是易堵塞，易损，更换麻烦，不及时更换易漏水，造成水资源浪费。

（3）平板型进排气装置：一般安置于机井水泵出水管（泵管）上，在机井水泵启动或停机时避免水泵发生汽蚀或产生水锤（水击），进排气量大，防止水锤效果明显。缺点是工程造价大，施工难度高。

（4）给水栓焊接生铁套管倒置单流门型：设置于给水栓上，起到了双向作用（进排气与放水共用），降低了工程造价。缺点是易堵塞、漏水。

3 改进型气阀式给水栓

为改进现有进排气装置的不足，在工程实践中不断摸索，对螺旋丝杠平板式给水栓和球阀型进排气装置组合处理，改进成新型气阀式给水栓，达到给水与进排气相互结合，避免管路形成负压，减少工程成本的作用。通过户县水利机械厂生产成型，并在周至县农田水利建设工程中进行试验应用，试验表明，改造后的气阀式给水栓有效地弥补了螺旋式给水栓在灌溉结束时给气的不足，做到了给水与进排气两不误，对输水管道起到了良好保护的作用。

图5 螺旋丝杠平板式给水栓

图6 改进型气阀式给水栓

（1）螺旋丝杠平板式给水栓的组成：方牙开启杆、盖板、橡胶垫、闸板、镀锌螺杆、胶垫、铜螺帽、水管接头、塑料三通、PVC 竖杆组成（图5）。

（2）改进型气阀式给水栓的组成：空气阀体、橡胶球、橡胶垫、闸板、气孔、镀锌螺杆、阀体、胶垫、铜螺帽、方牙开启杆、盖板、水管接头、塑料三通、PVC竖杆组成（图6）。

（3）改进型气阀式给水栓工作原理：利用水压自封开启式进行进排气，手动镀锌螺杆压力式截止闸阀来完成放水进排气工作。即：灌溉时利用钥匙提起给水栓镀锌螺杆，空气从放水口进入，避免管道压力瞬时增大，引起管道爆裂；灌溉结束，阀门关闭后，空气从放水口进入，途经气孔流入到空气阀体，进入管道，避免管道形成负压，被大气压压瘪。

（4）改进型气阀式给水栓的优点：①安装操作简单。阀体可更换，维护方便；进气充足，排气干净，不损失水流。②工作效率高。镀锌螺杆防锈，螺杆大螺距加快了使用中的提升速度，节省时间，提高了效率。③使用寿命长。闸板和螺杆衔接为静接触，降低了密封胶圈的磨损度，同比延长使用寿命5～10年；螺杆镀锌，增强了防锈功能和螺杆的强度，延长了使用寿命。④工程造价低。改进型气阀式给水栓实现了一阀多用，既起到了给水栓的功能，又起到了进排气装置的作用，降低了工程费用，减少了设施重复。经估算，1 公里低压输水管道可降低工程成本1000 元左右。

4 工程实例

4.1 基本情况

周至县九峰镇虎峪村5 号机井出水量50m3/h，设计灌溉面积170 亩，埋设输水管网1620m，给水栓27 座，具体布设见图7。

图7 周至县九峰镇虎峪村5 号机井埋设管网布设图

4.2 管网不利位置确定

由周至县九峰镇虎峪村5 号机井埋设管网布设图可以看出，管网易发生气蚀地方高程分别为532.2、535.3、535.3、536、532.3 等 5 处，故该高程处应安装给排气装置。现结合管网水力计算公式hf=1.13×109L/D4.871×(Q/C)1.852[2]，经计算，一号管路高程530.9m 处，水头损失2.92m。为防止繁盛气蚀，故在管路115m 处（距530.9m，高程70m 处）设置给排气装置1 座。五号管路200m 处（距离534.8m，高程75m 处）处需设置给排气装置1 座。以上合计设置给排气装置7 处。

4.3 工程造价比较

表1 改进型气阀式给水栓工程造价估算表 单位：（元）

表2 采用其它给排气装置工程造价估算表 单位：（元）

通过表1 与表2 比较可知，采用改进型气阀式给水栓有效地降低了暗管输水工程造价，每公里可减少工程造价1000 元左右。

4.4 新型气阀式给水栓在低压暗管施工中应注意的问题

（1）气阀式给水栓应设置于管道高点位置。

（2）安装气阀式给水栓时，沟槽底部应平整、压实，避免不均匀沉陷引起给水栓倾斜，造成管材与给水栓连接处断裂，影响管道输水。

（3）顺坡时，地形高差超过1.5m，应考虑设置进气阀式给水栓；逆坡时气阀式给水栓应设置于地形高点，便于灌溉结束管道进气。

（4）地形有陡升陡降时，应在地形高点设置新型气阀式给水栓（不需要给水栓时，也可设置平板型进排气装置）。

5 结 语

与其它进排气装置相比，改进型气阀式给水栓不仅具备有效地降低暗管输水工程造价，避免管道因突然停泵形成负压，造成管道破损，延长了工程使用寿命的作用，而且具有安装简易、效率高、寿命长、造价低的特点，在农田水利建设工程实践中得到了广泛的应用和推广。