长距离管道输水工程中地下阀井设计探讨
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设计施工
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水利规划与设计
!"!# 年第 ! 期
长距离管道输水工程中地下阀井设计探讨
王1强# 韩其华# 冯庆刚# 陈立强! 赵1岩%
"#$山东省水利勘测设计院# 山东 济南 !2""#%$ !$日照市沭水东调供水有限公司# 山东 日照 !-'0""$ %$日照市水务集团有限公司# 山东 日照 !-'0""%
按照 C类阀门井的要求调整管道纵断面后# 阀 门井处地 面 高 程 ##'$&-2=# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高程 ##/$/"=# 此段管 道 平 均 覆 土 高 度 #$%0=' 可 以看到# C类阀门井的管道平 均 埋 设 较 浅# 与 地 上 阀门井相比# 不会增加太多的开挖方' 与 5类阀门 井相比# 这 种 阀 门 井 施 工 简 单# 质 量 能 够 得 到 保证'
为保证管道正常运行# 满足管道的检修( 分 水( 排气( 排水" 泥% 等用途# 预防管道运行中产 生的水锤影响# 输水管道沿线需要布置不同的阀 井# 其类型大致有阀门井( 排气井( 分水井( 排水 井等' !"#0 年自然资源部下发的) 关于做好占用永 久基本农田重大建设项目用地预审的通知*# 要求 将永久基本农田保护措施落到实处' 因而# 管道工 程中之前所采用的地上式阀井已经不能适应新的土 地政策# 阀门井的占地问题也成为管道输水工程中 的瓶颈# 亟需一种满足地下阀门井的施工方法来应 对新土地政策下的管道输水工程'
,2 - H52""#% &!"#0 # 室外给水设计标准, F- D ,' - H52"!'0 &!""0 # 给水排水管道工程施工及验收规范, F- D ,- - 赖冬根D长距离输水管线空气阀设置的研究, E- D科技情报与经
济# !""0"!'% D ,0 - 王青# 李 雅 萍# 贾 楠D阀 门 井 在 黄 水 东 调 水 压 试 验 中 的 应 用
+#!0+
图 -+/类地下阀门井结构图
图 0+管道纵断面图/类地下阀门井
#$/=左右# 且阀 井 上 盖 板 整 个 都 埋 设 于 地 面 高 程 以下至少 #=处# 给管道后期运行中的维修造成很 大的不便' 这种阀门井从投资( 施工便利( 施工进 度( 后期运行管理也存在一些弊端' -., + 1类 地 下 阀 门 井
2+结语
根据已经完成或投入运行的管道工程设计经验
比较项 管道平均覆土深度 (=
管道开挖方 (米 (=% 工程移民占地 (米 (=!
施工难度 造价投资 运行管理
表 *+四类阀门井的管道工程各项指标对比表
地上阀门井
B类 地 下 阀 门 井
5类 地 下 阀 门 井
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##/$0"=# 阀门井处地面高程为 ##'$&-2=# 此 段管 道平均覆 土 高 度 #$%=' 此 种 情 况 下# 管 道 阀 门 井 位于地面以上# 方便检修# 管道整体埋深也较浅# 管线纵断布置合理'
但根据国家新的土地政策# 阀门井不能占用基 本农田# 而此段管线布置恰好穿越基本农田# 所以 如何设计一种新型阀门井成为管道设计中的关键与 重点'
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正常
难度最大
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正常
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较大
方便
不方便
较方便
C类 地 下 阀 门 井 #$%0 #0$'! %2$&
难度较大 较大
较方便
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!"!# 年第 ! 期
水利规划与设计
设计施工
和后评估情况进行初步总结# 得出如下结论! "#%由于阀门井具有进排气功能的制约# 地下
参考文献
阀门井要做到完全不占用土地是不可能的# 且地下 阀门井日常的检修( 人工操作等与地上阀门井相 比# 确有其不便利性' 这就要求在进行管道线路布 置的时候# 要做到管线尽量优化# 少占用农田'
*+研究背景
由于我国水资源时空分布不均衡# 实施跨流 域( 跨地区调水# 已成为近年来越来越多的一项课 题' 目前调水工程最常用的三种方案分别是渠道( 暗涵与管道输水' 其中管道输水因为其漏损率低( 占地少( 水质能得到较好保障等优点受到极大的青 睐# 越来越多的中( 小流量调水方式都采用管道 输水'
按照 5类阀门井的要求调整管道纵断面后# 阀 门井处地 面 高 程 ##'$&-2=# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高程 ##/$/"=# 此段管 道 平 均 覆 土 高 度 #$%0=' 可 以看到# 5类阀门井的管道 平 均 埋 设 较 浅# 相 比 于 地上阀门井来说# 不会增加太多的开挖方' 这种阀 门井除具有 B类地下阀门井的缺点以外# 阀舱直接 埋设于地下# 无井体防护# 安全性能比较低# 且施 工比常规阀门井施工麻烦' 5类阀 门 井 已 在 潍 坊 市 某大型调水工程中得以成功应用' -.- + 3 类 地 下 阀 门 井
-+几种新型阀门井
目前# 地上式阀井已经不能适应新的土地政 策# 管道设计在土地资源开发( 利用( 治理( 保护 和管理方面需遵守新的规程规范# 因此对耕地占用 问题提出了新的要求# 尤其是在管道施工中阀井的 设置问题上# 施工时需要将井的上部埋于地下 #= 以上# 以保证耕地的正常耕作和利用' 为了解决上 述问题# 本文介绍三种新型的阀门井# 以供探讨' -.* + / 类 地 下 阀 门 井
度# 阀舱固定在盖板上使这一部分空间成型且防止 土的进入# 减少人力物力的耗用# 节 约 成 本' 阀 舱为可拆卸分体式结构# 便于在混凝土盖板盖上 后对阀门的检修操作' 进人孔井体侧壁上开设有 通气孔"取代原有排气管%# 通气孔位于地面与井 盖之间# 减少了对地上空间的占用' 如图 - 所示'
图 5+管道纵断面图3类地下阀门井
,% - FG%#" &!""/ # 村镇供水工程技术规范, F- D ,/ - FG'0- &!"#/ # 村镇供水工程设计规范, F- D
式"比如立式蝶阀改卧式蝶阀等%# 来优化阀门井 体结构# 从而使管道的埋设深度更为合理# 促进工 程的更好推进'
"%% C类 地 下 阀 门 井 施 工( 维 护 相 对 方 便# 降 低了造价# 运行安全可靠# 并通过实际工程运行得 到了验证' 该项设计方案成熟可靠# 值得进一步
1 收稿日期 !"!# ."# .#/ 1 作者简介 王1强"#&0- 年&% # 男# 工程师' 1 $%&'()! 67,89*7,8"2/% :#'%$;<=
+#!-+
!"!# 年第 ! 期
水利规划与设计
设计施工
图 ,+管道纵断面图地上阀门井
阀才能起到排气作用# 管道方能正常运行' 图 ! 中# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高 程 为
"!%阀井设计过程中应合理选用阀件的结构形
,# - 徐燕# 李江D长距离有压输水 管 道 水 锤 计 算 及 防 护 设 备 研 究 进 展, E- D水利规划与设计# !"!" "& % D
,! - 梅青# 裘娜# 姚左 钢D输 配 水 管 道 设 计 与 气 囊 形 成 的 关 系 探 讨 , E- D水利规划与设计# !"!" "% % D
在实际工作中# 设计人员主要从保质量( 减投 资( 加快施工进度等方面对阀门井布置进行优化'
从 B类地下阀门井可以看到# 阀门井中的井体 高度是造成管道埋深加大的主要原因之一# 而阀门 井内支管中的排气阀和蝶阀高度是造成井体高度增 大的主要原因' 5类新型地下阀 门 井 的 主 要 设 计 思 路是通过降低阀门井体高度来降低管道沿线的管道 埋深# 其结构型式如图 2 所示'
为解决 5类地下阀门井结构整体性比较差的问 题# 设计出了 C类地下阀门井# 如图 ' 所示'
图 4+3类地下阀门井结构图
C类阀门井结构上包括埋 于地 下 的 主 体 井 和 盖 在主体井上的混凝土盖板# 混凝土盖板上设置有向 上隆起的用于容纳管道阀类的阀舱 " 排气阀高于混 凝土盖板的部分容纳在防护罩中%# 阀舱与主体井 连通# 阀舱为防护罩结构' 通过设置阀舱# 缩减管 道埋深与地面的空间# 进而来减少整体的下挖深
, E- D山东水利# !"#& "0 % D , & - 王强# 韩其华# 齐春三# 等D一种地下式阀门井, I- D中国专利!
推广'
JG!"#&!#/-'#!" D% D
" 上接第 #0 页%!"#"&!"#& 年期间调节径流的指标 理方式# 使密云水库作为生态服务的提供者# 展现
调整后的管道纵断面# 阀门井处地面高程依旧 为 ##'$&-2=# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高 程 为 ##%$/"=# 此段管道平均覆土高度 !$-='
可以看到# 此种型式地下阀门井施工简单"同 地上阀门井%# 同时也解决了阀门井基本不占地的 要求"排气管占地除外%# 但管道纵断面与常规的 管道铺设纵断面相比# 沿线管线中心线高程会下降
考虑到地上阀门井占用基本农田的问题# 设计 上需要采用新的阀门井# 其简易做法是井整体往下 沉# 比现状地面低 #=及以上# 不影响农田范围内 的植被且满足最小管道埋深要求' 这种地下阀门井 的结构如图 % 所示'
根据 B类阀门井的结构形式特点及阀门井管中 心高程与现状地面高程的要求# 调整此段管道的纵 断如图 / 所示'
此种井可以满足地上阀门井的所有功能# 并且 不会产生大面积占地的现 象# 阀 井 整 体 性 强' C类 阀门井已在日照市某调水工程中成功应用过# 此类 新型阀门井已经正式获得国家知识产权局的授权# 获得国家实用新型专利'
0+四种阀门井的对比
以日照某段管道为例# 对 / 种不同的阀门井的 优缺点进行对比# 见表 #'
,+常规地上阀门井及存在问题
在管道输水工程中# 阀门井有检修( 分水( 排 气等作用# 由于阀门井里面布设的设备较多# 因此 阀门井比其他类型的井井体大的多' 本文以管道工 程中的阀门井为例来探讨几种地下阀井的做法# 其 他排气井( 排水井等地下式施工做法可参照地下阀 门井设计思路'
一般在输水管道起止段( 倒虹两侧( 每隔 % > 2?=左右处设阀门井' 阀门井为混凝土结构# 阀门 井内主管道上设蝶阀( 传力接头$ 支管上设闸阀( 排气阀等$ 井体盖板上设-"" 进人孔# 方便进入 井体维修$ 另设通气管# 解决管道内的进排 气问 题' 常规阀门井结构如图 # 所示'
图 2+管道纵断面图1类地下阀门井
设计施工
水利规划与设计
!"!# 年第 ! 期
5类阀门井把阀门井管道 上具 有 进 排 气 功 能 的 向上凸起的排气阀等从井体中去除# 在每座地下阀 门井上游 方 向 #"=设 置 一 阀 舱# 阀 舱 里 面 再 设 置 具有进排气功能的排气阀( 蝶阀等设备# 且阀舱处 的高程可以比阀门井的高程高# 这样既可以起到更 好的进排气功效# 又能进一步减少管道的开挖'
Байду номын сангаас
摘要 针对地上阀门井已不能适应国家新的土地政策的问题 文章对几种新型地下式阀门井的结构设计分别作了 阐述 总结了地下阀门井的优缺点 结果表明 地下阀门井既能解决输水管道中阀门井的正常应用 又能满足现 阶段土地政策管道基本不占地的要求 对今后管道工程设计具有一定的借鉴意义 关键词 输水管道 地上 地下 阀门井 中图分类号 34'-!1111文献标识码 51111文章编号 #'-!.!/'&"!"!#%"!."#!-."/
增率 最 高# 达 到 %0$&K' 密 云 水 库 周 边 水 源 涵 养 出巨大的生态服务价值'
图 *+地上阀门井结构图
根据 规 范# 日 照 市 某 管 道 项 目 管 道 直 径 @A#/""# 管道最小管 顶 覆 土 为 #$!=# 某 一 段 管 道 纵断面设计如图 ! 所示'
可以看出# 常规阀门井的布置不影响管道纵断 面的走向# 管道只需要根据最小覆土要求和实际地 面高程布设管道中心线即可' 在平面布置图合适位 置设置阀门井# 且保证阀门井处左右的管中心高程 小于等于阀门井管中心高程# 这样阀门井中的排气 1
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水利规划与设计
!"!# 年第 ! 期
长距离管道输水工程中地下阀井设计探讨
王1强# 韩其华# 冯庆刚# 陈立强! 赵1岩%
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按照 C类阀门井的要求调整管道纵断面后# 阀 门井处地 面 高 程 ##'$&-2=# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高程 ##/$/"=# 此段管 道 平 均 覆 土 高 度 #$%0=' 可 以看到# C类阀门井的管道平 均 埋 设 较 浅# 与 地 上 阀门井相比# 不会增加太多的开挖方' 与 5类阀门 井相比# 这 种 阀 门 井 施 工 简 单# 质 量 能 够 得 到 保证'
为保证管道正常运行# 满足管道的检修( 分 水( 排气( 排水" 泥% 等用途# 预防管道运行中产 生的水锤影响# 输水管道沿线需要布置不同的阀 井# 其类型大致有阀门井( 排气井( 分水井( 排水 井等' !"#0 年自然资源部下发的) 关于做好占用永 久基本农田重大建设项目用地预审的通知*# 要求 将永久基本农田保护措施落到实处' 因而# 管道工 程中之前所采用的地上式阀井已经不能适应新的土 地政策# 阀门井的占地问题也成为管道输水工程中 的瓶颈# 亟需一种满足地下阀门井的施工方法来应 对新土地政策下的管道输水工程'
,2 - H52""#% &!"#0 # 室外给水设计标准, F- D ,' - H52"!'0 &!""0 # 给水排水管道工程施工及验收规范, F- D ,- - 赖冬根D长距离输水管线空气阀设置的研究, E- D科技情报与经
济# !""0"!'% D ,0 - 王青# 李 雅 萍# 贾 楠D阀 门 井 在 黄 水 东 调 水 压 试 验 中 的 应 用
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图 -+/类地下阀门井结构图
图 0+管道纵断面图/类地下阀门井
#$/=左右# 且阀 井 上 盖 板 整 个 都 埋 设 于 地 面 高 程 以下至少 #=处# 给管道后期运行中的维修造成很 大的不便' 这种阀门井从投资( 施工便利( 施工进 度( 后期运行管理也存在一些弊端' -., + 1类 地 下 阀 门 井
2+结语
根据已经完成或投入运行的管道工程设计经验
比较项 管道平均覆土深度 (=
管道开挖方 (米 (=% 工程移民占地 (米 (=!
施工难度 造价投资 运行管理
表 *+四类阀门井的管道工程各项指标对比表
地上阀门井
B类 地 下 阀 门 井
5类 地 下 阀 门 井
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但根据国家新的土地政策# 阀门井不能占用基 本农田# 而此段管线布置恰好穿越基本农田# 所以 如何设计一种新型阀门井成为管道设计中的关键与 重点'
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正常
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水利规划与设计
设计施工
和后评估情况进行初步总结# 得出如下结论! "#%由于阀门井具有进排气功能的制约# 地下
参考文献
阀门井要做到完全不占用土地是不可能的# 且地下 阀门井日常的检修( 人工操作等与地上阀门井相 比# 确有其不便利性' 这就要求在进行管道线路布 置的时候# 要做到管线尽量优化# 少占用农田'
*+研究背景
由于我国水资源时空分布不均衡# 实施跨流 域( 跨地区调水# 已成为近年来越来越多的一项课 题' 目前调水工程最常用的三种方案分别是渠道( 暗涵与管道输水' 其中管道输水因为其漏损率低( 占地少( 水质能得到较好保障等优点受到极大的青 睐# 越来越多的中( 小流量调水方式都采用管道 输水'
按照 5类阀门井的要求调整管道纵断面后# 阀 门井处地 面 高 程 ##'$&-2=# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高程 ##/$/"=# 此段管 道 平 均 覆 土 高 度 #$%0=' 可 以看到# 5类阀门井的管道 平 均 埋 设 较 浅# 相 比 于 地上阀门井来说# 不会增加太多的开挖方' 这种阀 门井除具有 B类地下阀门井的缺点以外# 阀舱直接 埋设于地下# 无井体防护# 安全性能比较低# 且施 工比常规阀门井施工麻烦' 5类阀 门 井 已 在 潍 坊 市 某大型调水工程中得以成功应用' -.- + 3 类 地 下 阀 门 井
-+几种新型阀门井
目前# 地上式阀井已经不能适应新的土地政 策# 管道设计在土地资源开发( 利用( 治理( 保护 和管理方面需遵守新的规程规范# 因此对耕地占用 问题提出了新的要求# 尤其是在管道施工中阀井的 设置问题上# 施工时需要将井的上部埋于地下 #= 以上# 以保证耕地的正常耕作和利用' 为了解决上 述问题# 本文介绍三种新型的阀门井# 以供探讨' -.* + / 类 地 下 阀 门 井
度# 阀舱固定在盖板上使这一部分空间成型且防止 土的进入# 减少人力物力的耗用# 节 约 成 本' 阀 舱为可拆卸分体式结构# 便于在混凝土盖板盖上 后对阀门的检修操作' 进人孔井体侧壁上开设有 通气孔"取代原有排气管%# 通气孔位于地面与井 盖之间# 减少了对地上空间的占用' 如图 - 所示'
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水利规划与设计
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图 ,+管道纵断面图地上阀门井
阀才能起到排气作用# 管道方能正常运行' 图 ! 中# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高 程 为
"!%阀井设计过程中应合理选用阀件的结构形
,# - 徐燕# 李江D长距离有压输水 管 道 水 锤 计 算 及 防 护 设 备 研 究 进 展, E- D水利规划与设计# !"!" "& % D
,! - 梅青# 裘娜# 姚左 钢D输 配 水 管 道 设 计 与 气 囊 形 成 的 关 系 探 讨 , E- D水利规划与设计# !"!" "% % D
在实际工作中# 设计人员主要从保质量( 减投 资( 加快施工进度等方面对阀门井布置进行优化'
从 B类地下阀门井可以看到# 阀门井中的井体 高度是造成管道埋深加大的主要原因之一# 而阀门 井内支管中的排气阀和蝶阀高度是造成井体高度增 大的主要原因' 5类新型地下阀 门 井 的 主 要 设 计 思 路是通过降低阀门井体高度来降低管道沿线的管道 埋深# 其结构型式如图 2 所示'
为解决 5类地下阀门井结构整体性比较差的问 题# 设计出了 C类地下阀门井# 如图 ' 所示'
图 4+3类地下阀门井结构图
C类阀门井结构上包括埋 于地 下 的 主 体 井 和 盖 在主体井上的混凝土盖板# 混凝土盖板上设置有向 上隆起的用于容纳管道阀类的阀舱 " 排气阀高于混 凝土盖板的部分容纳在防护罩中%# 阀舱与主体井 连通# 阀舱为防护罩结构' 通过设置阀舱# 缩减管 道埋深与地面的空间# 进而来减少整体的下挖深
, E- D山东水利# !"#& "0 % D , & - 王强# 韩其华# 齐春三# 等D一种地下式阀门井, I- D中国专利!
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调整后的管道纵断面# 阀门井处地面高程依旧 为 ##'$&-2=# 阀 井 位 置 处 的 管 中 心 高 程 为 ##%$/"=# 此段管道平均覆土高度 !$-='
可以看到# 此种型式地下阀门井施工简单"同 地上阀门井%# 同时也解决了阀门井基本不占地的 要求"排气管占地除外%# 但管道纵断面与常规的 管道铺设纵断面相比# 沿线管线中心线高程会下降
考虑到地上阀门井占用基本农田的问题# 设计 上需要采用新的阀门井# 其简易做法是井整体往下 沉# 比现状地面低 #=及以上# 不影响农田范围内 的植被且满足最小管道埋深要求' 这种地下阀门井 的结构如图 % 所示'
根据 B类阀门井的结构形式特点及阀门井管中 心高程与现状地面高程的要求# 调整此段管道的纵 断如图 / 所示'
此种井可以满足地上阀门井的所有功能# 并且 不会产生大面积占地的现 象# 阀 井 整 体 性 强' C类 阀门井已在日照市某调水工程中成功应用过# 此类 新型阀门井已经正式获得国家知识产权局的授权# 获得国家实用新型专利'
0+四种阀门井的对比
以日照某段管道为例# 对 / 种不同的阀门井的 优缺点进行对比# 见表 #'
,+常规地上阀门井及存在问题
在管道输水工程中# 阀门井有检修( 分水( 排 气等作用# 由于阀门井里面布设的设备较多# 因此 阀门井比其他类型的井井体大的多' 本文以管道工 程中的阀门井为例来探讨几种地下阀井的做法# 其 他排气井( 排水井等地下式施工做法可参照地下阀 门井设计思路'
一般在输水管道起止段( 倒虹两侧( 每隔 % > 2?=左右处设阀门井' 阀门井为混凝土结构# 阀门 井内主管道上设蝶阀( 传力接头$ 支管上设闸阀( 排气阀等$ 井体盖板上设-"" 进人孔# 方便进入 井体维修$ 另设通气管# 解决管道内的进排 气问 题' 常规阀门井结构如图 # 所示'
图 2+管道纵断面图1类地下阀门井
设计施工
水利规划与设计
!"!# 年第 ! 期
5类阀门井把阀门井管道 上具 有 进 排 气 功 能 的 向上凸起的排气阀等从井体中去除# 在每座地下阀 门井上游 方 向 #"=设 置 一 阀 舱# 阀 舱 里 面 再 设 置 具有进排气功能的排气阀( 蝶阀等设备# 且阀舱处 的高程可以比阀门井的高程高# 这样既可以起到更 好的进排气功效# 又能进一步减少管道的开挖'
Байду номын сангаас
摘要 针对地上阀门井已不能适应国家新的土地政策的问题 文章对几种新型地下式阀门井的结构设计分别作了 阐述 总结了地下阀门井的优缺点 结果表明 地下阀门井既能解决输水管道中阀门井的正常应用 又能满足现 阶段土地政策管道基本不占地的要求 对今后管道工程设计具有一定的借鉴意义 关键词 输水管道 地上 地下 阀门井 中图分类号 34'-!1111文献标识码 51111文章编号 #'-!.!/'&"!"!#%"!."#!-."/
增率 最 高# 达 到 %0$&K' 密 云 水 库 周 边 水 源 涵 养 出巨大的生态服务价值'
图 *+地上阀门井结构图
根据 规 范# 日 照 市 某 管 道 项 目 管 道 直 径 @A#/""# 管道最小管 顶 覆 土 为 #$!=# 某 一 段 管 道 纵断面设计如图 ! 所示'
可以看出# 常规阀门井的布置不影响管道纵断 面的走向# 管道只需要根据最小覆土要求和实际地 面高程布设管道中心线即可' 在平面布置图合适位 置设置阀门井# 且保证阀门井处左右的管中心高程 小于等于阀门井管中心高程# 这样阀门井中的排气 1