期刊封面
高寒山区农村饮水安全管道保温及运行管理防冻(2)
非金属管道外表面温度T0:
保温层表面温度Ts:
保温层厚度:
式中,δ—需计算的保温层厚度,mm;D、D0—管道的内、外径,mm;D1—保温层外径,mm;λ—保温绝热材料的导热系数;αs—保温绝热层外表面和周围空气接触的换热系数;T0、Ta—管道的外表面温度及管道周围环境的温度;[Q]—单位每平方米保温层外表面积所允许的最大热损失量。
非金属管的保温厚度计算结果见表1。
表1 不同管径的塑料管保温厚度统计表序号管道直径/mm管道内径/管材导热系数λ热换系数最大允许热损失量[Q]绝热材料导热系数λ保温厚度/
经过计算可得,保温层的厚度取值与管道的外径成反比例关系,管道的直径越大,需要的保温层越薄,越不容易发生冻胀问题,管径越小需要的保温层厚度越大,当管径过小选取较厚的保温层厚度进行保温十分不经济,经济性降低。根据的工程经验,在农村饮水安全自来水管道,可采用岩棉保温或者管道周围铺设苇巴子草再覆土等措施保温。
3.2管沟回填处理措施
在管道工程里,管道的保温温度与土体的地质情况有关,还与管道的埋深、管沟底的换填材料、管沟内管腔料的回填压实材料及管沟回填区的回填压实度有关。管沟、阀井换填及回填不规范,不密实,空隙较多,透风性强,大量的热量就会散出,致使管道周围环境温度持续下降,从而导致管道内的水结冻。根据已有的工程及试验经验[2],管沟换填采取保温措施,一般采取炉渣换填或者砂土换填保温,管沟在回填时,要除去土层杂质,硬土块应打碎,用轻质土进行回填压实。阿克陶县布伦口乡饮水安全项目处理整改采用了将冻结主管道管沟挖出,采用细砂细土回填,并上部浇水压实,确保管道周围环境的密实性,经过整改后防冻保温效果较好。
3.3阀井建筑物保温处理措施
在输水管道工程主管线沿线主要包阔节制阀门井、进排气阀井和泄水阀井、减压池等附属建筑物,因阀井进人孔基本都与地面平齐或以上,阀井下部部分在最大冻土深度以内,冷空气进入阀井内部,会导致其内部管道和阀门极易发生冻胀,从而影响给管道正常供水,可采取如下保温措施:①一般对阀井进人孔处的井盖采用保温井盖,在其进人孔下至阀门井内部入口处另设置一层保温盖,保温盖一般采用厚100mm的保温苯板;②将一些碎聚苯乙烯块、细土或者碎棉絮放在袋中,所有填充物必须密实[3- 4],制成保温袋在放置于井室内,盖在裸露的管道、阀门及水表上,起到隔绝冷空气的效果,防止冻坏;③在阀井的井内外壁铺设厚100mm的保温苯板,深度在冻土层以下,防止井室周围土体环境温度过低导致阀井内冻胀; ④根据工程经验,由于普通粘土砖的导热系数比钢筋混凝土的小,阀井最优选择砖砌井,来增加阀井的保温效果。布伦口乡项目整改将阀井周围的土体挖出,井壁及顶部采用苯板保温,再采用细砂土进行回填,浇水密实或使用平板夯机进行夯实,减少回填土孔隙率,不能有效保暖的问题。
3.4采用防冻给水栓
在阿克陶县布伦口乡等高寒山区,由于牧民长期不在家,屋内温度过低将供水管网冻结,宜采用给水防冻栓(如图2所示),牧民外出或者放牧长期不在家时,将上阀体关闭,自来水通水管的水进入渗水槽,保持通水管无水状态,通水管不会冻结,亦不会影响供水主管。若牧民回房内,需要用水时,将上阀体打开,供水主管内的水进入通水管,从水龙头处用水。采用防冻给水栓已解决村内部分牧民不在家影响冬季冻管的问题。
图2 防冻给水栓原理图
3.5采用集中供水点方式
在高寒山区,供水管网一旦停水冻结,将会导致整个冬季无法通水,为确保山区农村牧民饮水安全问题得以解决,可以在片区集中的地方采取应急集中供水点方式,保温房+防冻给水栓,由专门管护人员进行管护,仅供冬季停水应急使用。采用集中供水点方式亦可满足水量、取用水得方便程度、供水保证情况、水质达标的四项指标,使山区牧民使用上安全用水。此方法已在布伦口乡、木吉乡等分散点采取应用,确保冬季供水不出问题。
4运行管理防冻措施
开展实施农村贫困农牧民饮水安全项目是改善农村饮水问题的重要方法,根据目前现阶段农村饮水安全项目进展情况来看,工程基本都已建设完成,正在从投资建设阶段转向运行管理阶段,加强提升项目运行管理的质量,已转变为现阶段水利行业部门、管护人员的工作重心,实现工程的良性运行及长效机制。根据目前各个地区项目实际运行情况来看,项目的运行管理仍然存在很多问题,例如缺少专业的管护人员、维修人员,项目基础设施损坏严重,维修跟不上、工程的使用价值地下等情况。在高寒山区,供水主管冻胀并不是一个简单技术建设问题,后期的运行维护防冻措施亦非常重要,若运行管护不到位,管道内水长期处于静止状态,非常易冻,影响正常供水,从而影响农村饮水项目的效益良性运行。
文章来源:《水力采煤与管道运输》 网址: http://www.slcmygdys.cn/qikandaodu/2021/0507/535.html
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