输水工程排气阀设置间距及口径计算案例分析

以某大型多支线输水工程的供水支线为例，该支线长约8.0km，隧洞段长约1.5km，玻璃钢管段长约6.5km，水锤波速α=500m/s，最高工作压力50.8m，允许的最大水锤压力按1.25倍最高工作压力控制。管线设计流量90万m3/d，采用玻璃钢管，管径为3.0m，流速为1.47m/s，管段总体平缓，坡度约为0.2‰。初步设计阶段管线中部和尾部各设置泄水阀1处，泄水阀直径1000mm；设置7组排气阀，间距均为1000m，第一组设置在隧洞出口附近，均为组合式排气阀，口径均为200mm，每组4个阀门。

首先对排气阀间距进行评估。该工程管线布置平缓，坡度近似为α＝0.2‰，根据排气阀设置间距公式，临界流速Vc＝2.98m/s。而该工程的管道供水流速为1.47m/s仅约为临界流速的一半，水流输送气体的能力不足。从理论分析的结果看，初步设计时设置间距的选取偏大，建议在现有排气阀设置基础上，于相邻排气阀中间位置再增设1组排气阀。

再对排气阀的口径进行评估。该工程采用的组合式排气阀兼具低压进排气和高压微量排气的作用。根据大口径排气阀进排气孔口尺寸的计算公司及公式，可得管道充水要求的排气口径Dout＝212mm，管道放水要求的进气口径为Dout＝339mm。从理论分析的结果看，初步设计时每组设置4个直径200mm（当量直径600mm）的排气阀可以满足充放水工况对进排气的要求，且有较大余量。在目前设计基础上建议每组设置3个直径200mm（当量直径346mm）的排气阀即可满足要求。