山西省万家寨引黄工程由总干线、北干线、南干线和联接段4部分组成，输水线路全长452.0km，担任着向太原、大同和朔州3个能源重化工城市的供水任务。联接段上起南干7°隧洞出口，下接太原市呼延水厂，输水线路全长139.35km。其中汾河水库以上81.2km采用天然河道输水，输水流量25.8m
3/s，每年10个月输水；汾河水库以下58.15km采用预应力钢筒混凝土管（PCCP）输水，设计输水流量20.5m
3/s，全年l2个月不问断输水，远期每年向太原市供水6.4亿m
3。
联接段工程汾河水库以下输水管线从已建汾河水库右岸坝前设进水塔取水通过长约435.0m隧洞接内径为3.0m的PCCP输水管，采用压力流输水，沿线设有3座
减压阀室将前43.0km输水管道分为3个区间。每座减压阀室内设计布置3台多喷孔淹没套筒式
流量调节阀。根据工程运行需要沿线还布设了9座检修阀室、67个排气阀井、37个检查井、10个流量计井和40个排水阀井，并穿越汾河主河道11次。
一、引黄联接段工程选用流量调节阀的必要性
根据太原市城市总体规划以及太原市给水工程规划。对太原市工业和城市生活用水预测及现状分析来看，2001~2003年引用引黄水44万m
3/d，2003~2009年引用88.5万m
3/d，2010年以后177万m
3/d。相应流量分别为5.125m
3/s、10.25m
3/s和20.5m
3/s。由于尾部修建调节水库条件差，一期工程中未设调节库，只设向汾河西干渠分水工程，所以输水流量不仅要适应远近期需水量，还要适应自来水系统的日高峰和月高峰供水量，这就要求本输水工程有灵活可靠的流量、压力调节控制系统来实现。
联接段设计初期首先选择国内水利工程中常用的控制及消能方法，即弧形闸门后加消力池来调节管道内压和输水流量。这种方法有以下几方面的局限性：
一是弧形闸门通过开度控制流量的调节精度难以满足用水户要求，不利于供水工程的经济运行；在3个区间连续输水的情况下，更难以保证其过流量完全匹配。
二是消力池内水跃这种急变流形式造成水流的极度紊动，并大量掺气，不适于同封闭运行的管道输水系统交替使用。
三是弧形闸门部分开启、频繁调节所带来的机械振动特性及使用安全性等问题尚需深入研究，闸门密封可靠性问题也将对运行管理产生不利影响。
另外从流量角度分析：太原市呼延水厂需引黄水量从2001年的44.0万m
3/d到2010年l77.O万m
3/d是一个变化的过程；城市工业及生活用水存在日和月高峰供水量问题；输水管道3个区间必须保持流量相等。从压力角度分析：汾河水库库水位在1l14.0m~1129.0m之间变化；在同一上游水位情况下，输水流量小则管道尾部剩余水头多。输水流量大则管道尾部剩余水头少。
随着设计工作的进一步深入，发现这种常规设计很难满足本工程的要求，为了解决以上问题，我们查阅分析了国内外供水工程的大量资料，对国际上较先进的多喷孔淹没套筒式流量
调节阀进行了研究。该阀可在流量大范围变化情况下实现连续流量调节，阀的启闭特征在整个行程中可为线性，也可适应于某种特定用途的非线性启闭，对于大流量、高精度、较大压力差的长距离大直径输水管道的流量调节尤其适用。
二、流量调节阀的工作原理
如图1所示，上进水式多喷孔淹没套简式流量调节阀，由阀套简、带喷孔的阀体、阀座、圆筒式内闸及传动装置等5部分组成，水流由A端进入阀体，从下部喷孔射出，其调节流量和压力的原理是通过传动装置对阀内闸简的升降而改变位于阀套简上的锥形节流喷嘴的压力来起到调节流量的目的，在进入阀前管道上装有超声波流量计，通过计算机监控系统自动调节各阀体的流量和压力。
多喷孔淹没套简式流量调节阀气蚀发生的原因及抗气蚀的机理如下：如果把阀体中每个喷孔看作是一个流道。则水流从阀体通过喷孔向消力池喷射水流的过程是一个加快到减慢流动速度的过程。随着流速增大，压力减小，且小于产生气蚀的临界压力，一般到喷孔1/2长度时流速达到最大，这时流道中最窄处的流体压力降到其汽化压力之下，流体中将产生蒸汽空泡或气体空泡，流过最窄处后，流体减速，压力开始上升，当压力升至流体汽化压力之上时，气泡将不再稳定而导致破裂，即发生气蚀，如果将喷孔沿长度方向分为3部分，则气蚀现象一般发生在靠近孔出口的1/3部位，并伴随有噪声及振动。该阀根据流体介质、压力和流量调节范围等因素对喷孔形式进行特殊设计.使阀体在所有设计工况下将气泡爆炸发生在远离喷孔孔口外的水体中，从而免除气蚀现象对阀体产生破坏，可达到无嗓音及振动。
三、流量调节阀的优缺点
多喷孔淹没套简式流量调节阀有如下优点：第一，多喷孔淹没套简式流量调节阀可以在高压差环境下，长期无气蚀运行。高速喷射的水柱在越过喷孔时才出现气泡爆裂，气蚀区远离阀套简，不会对喷孔金属表面造成损伤。第二，可以全程（由全开到全关）调流调压，调流精度高，一般为过流量的±0.5%。传统的调流阀真正可用的调流范围在中间50%~60%开度范围内，其调流比一般为4:1~6:1。多喷孔淹没套简式流量调节阀流量调节范围广，一般为0.04m
3/s~16.7m
3/s（单个阀体）。调流比为20:1，是传统阀类产品调漉精度的5倍。第三，无危害性嗓音和振动，用于清水时，可以长期无故障运行，使用寿命长达30~50年。第四。可以采用电力、液压等多种方式驱动。既可以现场操作，也可以远方控制，以适应管网系统的控制要求。第五，消能、减压范围广。能适应上游水头的不断变化。多喷孔淹没套简式流量调节阀有如下缺点；第一，多喷孔淹没套简式流量调节阀的功能和结构决定了其造价较高。第二，由于其自身构造容易积聚水中杂物，最好用于清水中或在阀前安装拦污设施，使用中注意清污。
四、流量调节阀在引黄联接段的运用情况
引黄工程联接段从汾河水库到3°减压阀室。其间地形高差达200m以上，为了将PCCP内压控制在1.0MPa内，分成3个压力区间，区间末端设有3座减压阀室，每座减压阀室内设计有3台多喷孔淹没套简式流量调节阀，近期先安装2台，由日本大阪栗本铁工所和长沙调节阀厂联合制造。联接段工程汾河水库进水塔设有拦污设施，且分层取清水，阀的套简等关键部位采用了防腐耐磨材料，故该阀防磨损防淤堵效果好。经不带水调试，阀体结构稳定，运动部件动作灵活无卡阻，充水过程中的带水运行动作正常。在接近工作压力的过流过程中，经过对上下游水位和阀前压力表读数的计算表明，其减压和调漉作用发挥正常。6台阀在1.2MPa试验压力下的实际泄漏量远小于允许泄漏量。在最初的非淹没即自由射流的情况下，没有发生嗓音和振动，阀处于淹没状态运行时更没有嗓音和振动，达到了预期效果。
五、结论
多喷孔淹没套简式流量调节阀在美国的发展已有30年的历史，但在我国尚属首次引用，所以目前国内许多从事供水工程设计的工程技术人员对该阀都非常关注，积极了解该阀的工作原理和技术性能指标以利于选用。
通过本输水管道工程设计笔者认为：水库枢纽工程中的泄洪洞和灌溉渠系工程因对过流精度要求低且间断运用，采用水利工程中常规的弧门控制，后设消力池消除剩余水头（或采用其他消能形式）为宜，但在以供水为主且供水保证率较高的输水管道工程中不妨摆脱常规的弧门控制调节流量与消力池消能的作法，尝试着利用诸如多喷孔淹投套筒式流量调节阀等国际上较先进的流量调节阀，一方面有利于整个系统的计算机监控和全线自动化调度管理，另一方面可灵活方便地满足供水系统的要求。
