一、引言
输水管道常见的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：温度应力、管材质量、施工质量、地质构造和水锤等。管道中的气囊虽然不能直接造成水锤，但可借助水锤造成危害。本文就如何在输水管道上设置排气阀，避免气体聚集成气囊进行探讨。
二、实例及分析
在地形起估地段，要求输水管道的最高点设排气阀，但实际运行中，许多爆管并未发生在高点或低点，而是发生在高点后的下弯管段，甚至低压管道也发生此类爆管。黑龙江鹤岗的一段管道爆管就是一个典型的例子。
鹤岗市属低山丘陵区，净水厂与送水泵站分建，二者相距5公里，净化水靠重力流送至送水泵站，净水厂清水池高程210m，送水泵站清水池高程185m，输水管为DN800连续铸铁管，平均流速1.0m/s，泵站前500m有一高岗，高程185，高岗的最高点有一排气阀，但排气阀后50m处，多次发生爆管事故，后来在爆管处加装了一双口排气阀，几年来，两排气阀间没再爆管，只在新装排气阀后10m处发生过一次爆管。
从这个例子看，爆管与管中的气体有关（安排气阀后无爆管）。下面对管道中气囊的形成过程和它的受力情况进行分析：
1.气体的聚集及平衡
在正常情况下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（压力、流速、温度不变）。在这种状态下，水中的气体要逐渐地析出，形成大小
不等的气泡上升到管壁，气泡按水流流速向前运动。在上坡段，由于浮力的作用，气泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各气泡运动方向相同，很难聚集成大气泡。小气泡沿管壁一定宽度向前流动，经过最高点排气阀时，排气管直径内的气泡有条件排出，而其他气泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁处的紊流和流速和切线特性，使一些经过排气管的小气泡越过排气孔也向下游流去。
越过排气阀的气泡顺坡而行，运动方向与气泡所受浮力的分力P1方向相反，这个浮力合力产生的阻力，必然使气泡运动的速度减慢，后序气泡容易撞击前面气泡而全成大气泡，大气泡产生大的浮力。
浮力分力P1=PSinα （1）
式中：p——气泡受水的浮力（P=1/6π d3.P）
P——水的容重
d——气泡直径
α——管道的俯角
气泡受水流的推力为P`
V2
p＇=—— .S （2）
2g10
V2
式中：—— ——－流速压强（Kg/cm2）
2g10
S—— 气泡最大截面积（S=1/4πd2）
V—— 水流速（m/s）
当P1＝P`时，气泡受力达到平衡而静止在管道中。联立（1）、 （2）式得
3
d.Sinα =——
10.4p.g
C——平衡常数
式（3）说明，在恒定流条件下，气泡直径与管道俯角的正弦成反比。
当d.Sinα>C时，气泡向上移动。
