1 排氣閥及其特性
                                 
                              排氣閥在輸水管道系統中，用作管道充水時排氣、排水時向管內補氣和正常運行時排出管道內微量氣體。其除具有容性和慣性元件的一般特性外，過閥氣流的壓力特性和排氣閥的流量特性及排氣閥上下游管道內水流特性是至關重要的。
                                  1.1 過閥氣流的壓力特性
                                 
                              排氣閥的排氣和補氣過程可視為等熵流動，且氣流流入和流出也有區別。對于空氣這種特定氣體，其滯止壓力Po和臨界壓力Pcr都有固定值，且對于一定馬赫數的氣流，其壓力區間也是確定的，即有Pcr/P0。對于已建成的輸水管道，管道外部大氣壓力Pa也是已知的，且當流入排氣閥時有Po=Pa，則過閥氣流的壓力可表示為：

                                  1.2 排氣閥的流量特性
                                 
                              過閥的空氣流滿足等熵流動條件，空氣的絕熱指數k=1.4，再引入p′=p/pa，則通過排氣閥氣流的質量流量qm為：

                                  （）
                                  式中：ρa，Ta為大氣密度和絕對溫度；R，T，P為空氣的氣體常數，絕對溫度和壓力；C，A為閥的流量系數和開啟面積。
                                  下標m和nt分別代表氣流流入和流出排氣閥。
                                  1.3 排氣閥上下游管道內水流特性
                                 
                              由于排氣閥的工作和空穴內空氣參數變化，使氣閥附近管內水流具有瞬變特性。因為瞬變流實質是非定常流動，所以用非定常流方程組[39]來描述氣閥附近管內的水流特性。它的差分形式方程組[36]為：

                                     
                              式中：為t=J+1時刻I斷面處的壓頭和流量；HJi-+BQJ+pi為t=J時刻I-1斷面處的壓頭和流量；HJi-+QJi-HJi++QJi+為t=J時刻I+1斷面處的壓頭和流量；D，A為管道直徑和截面積；a，g為波速和重力加速度；Δx為距離步長；λ為沿程阻力系數。
                                  研究氣閥附近管內水流特性時，I為氣閥安裝斷面，則I-1為上游管斷面，I+1為下游管斷面。
                                  2 有壓輸水管道內的氣體形成、運動和對系統的危害
                                  2.1 有壓輸水管道內的氣體形成和運動
                                 
                              進入管道的氣體雖然同輸送液體處于相同的壓強之下。但由于氣、液重度差和液體表面張力的作用，氣體一般會出現在管道內的制高點，這些微小氣泡聚集在一起逐漸形成大氣泡甚至氣包。這些氣包在重力和水流沖力的共同作用下，它們或分散存在于較平緩下坡（對水流而言）段管道頂部，或存在于起伏管線的管道凸起處。氣包在管道內所處的位置，取決于其力的平衡條件。當氣包重度差的管軸向分力同水流方向一致時，氣包隨水流方向前進；反之，氣包則受摩擦力作用而滯留于管壁甚至逆向流動。因此上坡管道的氣體較易于排出，下坡管道的氣體則不易隨水流排走。
                                  2.2 有壓輸水管道排氣閥設置不當對系統的危害
                                 
                              有壓輸水管道在充水或排水時，要排出或吸入相同體積的氣體；正常輸水過程中需要排出帶入管道的微量氣體或因壓力和溫度變化析出的氣體。當缺乏必要的排氣設施、排氣閥選型不合理、排氣閥布置不當或排氣閥不能正常工作時，氣體就會集聚在管道系統中。這些氣體在管道水流發生非正常調節工況時，如輸水系統發生事故停泵、輸水管道系統切換、控制閥門誤操作等，輕則會影響系統正常運行，重則會使管道輸水系統遭到破壞。
                                 
                              有壓管道內積存氣體對系統的危害是多方面的。首先會影響管道安全運行，氣包實際上是處于運動和