下载文档原格式
供水管道系统水锤分析及防护措施摘要：水锤现象是引发城市供水系统设备损坏以及管道破裂的根本原因之一，对于水锤现象的防护一直都是供水管道系统设计与建设需要考虑的重点问题。
本文作者根据自身研究水锤现象多年的实际经验，对供水管道系统水锤分析及防护措施展开了深入的调研与分析，并给出有效的防护措施，希望能对相关行业起到一定的促进作用。
关键词：供水管道；水锤分析；防护措施引言：在进行水锤防护措施的分析时，首先应该对于供水管道系统水锤现象入手，找到水锤现象发生的具体原因，根据不同原因针对性设置对应的水锤防护措施，进而使水锤现象能够得到有效的控制，提升供水管道系统的安全性与稳定性。
一、供水管道系统水锤现象的分析在供水管道系统运行的过程之中，如果出现了不可预测性的停电现象，或者给水阀门的关闭速度过快时，就会由于水流压力的惯性产生一道非常猛烈的水流冲击波，该冲击波产生而发出的声音类似于锤子在进行敲打的声音，这就是我们所说的水锤现象。
水锤现象产生的应力极大，有时候有着很强的破坏力，严重时甚至会破坏供水系统的阀门或者水泵。
水锤效应是指水在供水管道的内部，由于供水管道内壁过于光滑，所以水流较为自如，而当管道阀门突然关闭时，水流的流动会发生方向性的紊乱，从而产生内部应力，对于阀门会产生一个压力，由于供水管网的内壁过于光滑，水流在惯性的作用下应力迅速达到最大化，从而产生了强大的破坏作用，这种破坏作用在流体力学之中被称为水锤效应，也就是我们常说的正水锤。
在进行供水管网供水管道的建设之中，必须要考虑到水流的水锤现象。
与正水锤相对的是负水锤，是因为关闭后的阀门突然打开而造成的水锤现象，这种水锤现象与正水锤现象相比破坏力较小，但也存在着一定的破坏力。
如果供水管道系统的电动机组突然启动，也会引发压力的冲击现象以及水锤效应，这种压力增大而产生的冲击波会沿着管道进行传播，非常容易造成管道内部的压力超过负荷，导致管道碎裂以及供水设备的损坏现象，因此，在供水管道系统的修建之中，对于水锤效应的防护也就成为了关键性技术之一[1]。
长距离输水工程有关技术问题的探讨论文作者：陈涌城摘要：概述华北院承担在建长距离输水工程实例，论述长距离输水工程管材的选择，水锤的防护技术与安全措施，经济流速的计算与经济管径的确定方法。
关键词：长距离输水工程水锤经济流速经济管径华北设计院自78年以来承担和参加国内大型长距离输水工程累积18项之多，如天津市“引滦入津”工程，大连市“引碧入连”工程，石家庄引岗黄水库水工程等等，目前正在设计或正在施工中尚有8项，列表如下：长距离输水工程在建项目表序号工程名称工程简介工程进展情况1邯郸市“岳济邯”工程（二期）岳城水库至铁西水厂，管道总长56km（重力流），规模10万m3/d，工压0.4-0.5Mpa，采用DN1200预应力混凝土管长36km，DN1400预应力混凝土管20km。
输水线路走向同一期施工图设计阶段2长治市辛安引水工程（二期）辛安水源至长治水厂输水规模8.64万m3/d(lm3/s)，采用DN1000钢管，δ=10mm，工压1.8Mpa，L=12km；DN1000预应力混凝土管，工压0.6Mpa，L=12km；DN900预应力混凝土管，工压0.6Mpa，L=12.17km正在进行管材与施工队伍的招投标。
3衡水市“引湖入衡”工程衡水湖至衡水市水厂，规模10万m3/d，工压0.4Mpa，采用2根DN800预应力混凝土管，管长L=9.8km(其中穿越河道采用钢管)取水工程正在施工，取水管道已敷设6km。
4呼和浩特市引黄供水工程黄河浦滩拐至金河水厂，总长82.16km1）二道洼水库上段，规模40万m3/d，采用二根DN1600球墨铸铁管，长2.73km，工压0.8Mpa；采用DN2000PCCP管（预应力钢套筒混凝土管），长62.96km，工压0.6Mpa。
2）二道洼水库下段（重力流），规模20万m3/d，采用二根DN2000预应力混凝土管，工压0.4Mpa，长16.47km。
取水泵站正在建设，二根球墨铸铁管敷设完毕，PCCP管与PCP管正在施工。
建筑给水中的水锤防护技术在给水系统中，水锤在小区给水泵房和二次加压泵站常有发生，给整个给水管网带来危害，轻则引起管道振动，水压波动，流量迅间波动较大，影响正常使用，产生水锤噪音，传播到整个管道系统，配件松动，重则爆管漏水，造成供水中断事故，还有带来损坏设备，伤及操作人员等次生灾害。
特别是在高层建筑中，由于管网压力较高，危害更大。
因而水锤的防护是整个给水管网正常运行的关键因素，也越来越被人们所重视。
水锤是由于水泵启动、停止和阀门等的突然关闭，使水管中流速突然变化，导致压力下降或升高所引起的水力撞击。
当压力降低到管中水的气化压力时，就会引起水柱分离(断流)现象，出现断流空腔，并在空腔弥合时产生强烈的撞击升压，这就是断流弥合水锤，它所形成的高压约为常压的4～6倍，并且传递很快。
事实已证明，这种正负压均具有破坏性的水锤，对水泵和整个管网系统具有很大的破坏性，并且产生很大的水流噪声。
根据阀门等关闭／开启时间Ts与水锤波相长t的差异，水锤表现为直接水锤和间接水锤两种形式：当Ts〈T时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波未到达阀门时，阀门已关闭。
关阀水锤所产生的总压强增高值无负水锤波的干扰作用，这种水锤称为直接水锤，当Ts〉T时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波到达阀门时，阀门常未完全关闭，负水锤波导致压强增值受到了干扰(即降低)，水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。
在同一条件下，直接水锤比间接水锤的危害性要大得多，危害最大的是断流弥合水锤。
1、水锤的增压值的理论计算给水系统关闭水锤压力峰值P为给水管网工作压力P1和关闭水锤压力增值的迭加值即：P＝P1＋Δp(1)1.1直接水锤压力增值按儒可夫斯基公式可以计算供水系统中发生关阀直接水锤时的压力增值Δp为：ΔP＝［γC(V0-V)］／(1000g)(2)式中：ΔP-关闭直接水锤的压力增加值，KPa；V0-水锤产生前管道中的平均流速，m／s；V-水锤产生后管道中的平均流速，m／s；γ-水的重度，取9.8KN／立方米；g-重力加速度，m／s2；C-水锤波的波速，m／s；C＝C0／［(1＋K／E)★(D／δ)］？(3)式中：C0-为在密度为ρ，弹性模量为K时的无边界液体介质中声音的传递速度，C0＝K ／ρ，对于水C0＝1425m／s；K-水的弹性模量，取2.04x105N／平方厘米；E-管壁材料的弹性模量，N／平方厘米；钢管时，E＝2.04x107N／平方米；D-供水管的直径，m m；δ-供水管的管壁厚度，m m；从式(2)中可以看出，当管道材料及所输送的介质确定以后，直接水锤的压力增值ΔP主要随着流速V0的增大而增大。
给排水专业知识100问1、请简述水泵的定义及其分类？答：定义:水泵是输送和提升液体的机器,它将原动机的机械能转化为被输送液体的动能或势能。
分类：叶片式水泵、容积式水泵、其它类型水泵（螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵、气升泵等）.2、在城镇及工业企业的给排水工程中,大量使用的水泵是叶片式水泵,其中又以离心泵最为普通，请简述离心泵的工作原理?答：离心泵在启动前，应先用水灌满泵壳及吸水管道，然后驱动电机，使叶轮和水作高速旋转运动,此时水受到离心力的作用被甩出叶轮，经蜗壳中的流道而流入水泵的压水管道，由压水管道而输入管网中，与此同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压的作用下，沿吸水管而源源不断的流入叶轮吸水口，又受到高速旋转的叶轮的作用，被甩出叶轮而输入压水管道,这样，就形成了离心泵的连续输水。
3、请简述离心泵装置的定速运行及调速运行工况？答：由水泵的特性曲线可知，每一台水泵在一定的转速下，都有它自己固有的特性曲线，此曲线反映了该水泵本身潜在的工作能力，这种潜在的工作能力，在现实运行中，就表现为瞬时的实际出水量、扬程、轴功率及效率值等,这些曲线上的实际位置，称之为水泵装置的瞬时工况点，它表示了该水泵在此瞬时的实际工作能力.定速运行工况是指水泵在恒定转速运行情况下，对应于相应转速在特性曲线上的工况值的确定。
调速运行工况是指水泵在可调速的电动机驱动下运行,通过改变转速来改变水泵装置的工况点。
4、请简述水泵比转数(ns）的概念及意义？答：由于叶片泵的叶轮构造和水力性能的多种多样性,大小尺寸也各不相同，为了对整个叶片泵进行分类，将同类型的水泵组成一个系列，这就需要有一个能够反映泵共性的综合性的特征数，作为水泵规范化的基础，这个特征数称为水泵的相似准数,又称比转数。
5、请简述泵站中的水锤及其常用的水锤防护措施?答：在压力管道中，由于水流流速的剧烈变化而引起一系列剧烈的压力交替升降的水力冲击现象,称为水锤。
水锤吸纳器应用技术规程概述及解释说明引言部分的内容：1.1 概述水锤吸纳器是一种常见的液体管道控制装置，它通过消除或减少液压水锤现象对管道系统产生的冲击力和振动，起到稳定和保护管道的作用。
在工程应用中，水锤吸纳器广泛应用于供水、给排水、石油化工等领域，它不仅能有效解决液体管道系统中的水锤问题，还能提高系统的安全性和运行稳定性。
1.2 文章结构本文主要分为引言、水锤吸纳器基本原理、设计和选择水锤吸纳器的要点、安装和维护水锤吸纳器注意事项以及结论等几个部分。
首先介绍了文章的概述，然后详细阐述了水锤现象的解释以及水锤吸纳器的工作原理和分类与应用场景。
接着讨论了设计和选择水锤吸纳器时需要考虑的关键参数，并介绍了吸收峰值压力计算方法和选型准则。
然后重点讨论了安装和维护水锤吸纳器时需要注意的事项，包括安装位置选择与布置技巧、吸纳器运行状态监测方法以及维护保养要点与周期。
最后，总结了本文的主要观点和结论。
1.3 目的本文旨在全面介绍水锤吸纳器的应用技术规程，解释其基本原理，并明确设计、选择、安装和维护水锤吸纳器时需要注意的关键要点。
通过本文的阐述，读者能够对水锤吸纳器有一个更全面和深入的认识，掌握其正确应用的技术规程，以实现液体管道系统稳定运行和提高工程安全性的目标。
2. 水锤吸纳器基本原理2.1 水锤现象解释水锤是由于流体运动中的瞬态变化引起的一种压力波振荡现象。
当管道中的流速突然改变或流动方向发生改变时，会产生水锤现象。
例如，在关闭一个快速运动的阀门时，流体会因为无法及时停止而导致压力增加，从而形成一个往返移动的压力波。
2.2 水锤吸纳器工作原理水锤吸纳器是一种能够减缓甚至消除水锤现象的装置。
它通常由一个管道系统和一个气囊组成。
当水流速度突然发生变化时，气囊可以通过空气被挤压或膨胀来调节系统内部的压力，并吸收和缓冲水锤带来的冲击波。
通过这种方式，水锤对管道系统和设备的损坏可以大大降低。
2.3 水锤吸纳器分类与应用场景根据其结构和使用方式，水锤吸纳器可以分为几种类型，包括液垫式、旱堂式、阻尼式和气垫式等。
高层建筑给水系统设计中的水锤防护摘要：水锤是一种水力冲击，液态水具有惯性和可压缩性，由于压力管道内的流速急剧改变而导致的动量变换，使管道内的压力发生急剧的变化。
针对，很多施工人员忽视了建筑给水系统水锤的危害，在工程建设中缺乏检查与完善，造成了后续工程安全隐患。
本文针对高层建筑给水系统中出现水锤的成因进行了分析，阐述了水锤的成因和危害，并对防止水锤造成的危害进行了分析，提出有效的防护对策。
关键词：高层建筑；给水系统；水锤危害；防护对策引言由于水泵开、停、事故停电或其他原因导致水泵突然开启和停止，首先会引起给水管线中的压力波动，然后根据流速大小和管路系统的情况产生不同程度的水力冲击，也就是水锤。
水锤持续时间很短，轻者引起管道振动、水压波动、流量波动大，致使管道正常使用，产生水锤噪音，扩散到整个管道系统，导致给水配件松动。
严重的会造成管道会漏水、给水中断，设备损坏、工人受伤。
高层建筑由于管网的压力比较大，对建筑物的安全造成了很大的影响。
1水锤及其危害水锤经常会出现在给水系统中的给水泵房和二次增压泵站，对整个给水系统都会造成一定的伤害，导致管路的震动。
水锤的噪音会传遍整个管路，导致管路的连接松动，严重的话会导致水管爆裂，导致给水中断，甚至会导致设备的损坏，甚至会对工作人员造成伤害。
因此，水锤防护是保证给水系统正常运转的重要环节。
水锤是由于水泵的启动、停止、阀门等的突然关闭而造成的水流冲击，当压力下降到管道内的汽化压力时就会发生水柱分离（断水）现象，从而产生断流空腔，在空腔弥合时会产生强大的冲击升压，称为“断流弥合水锤”，其产生的高压大约是正常压力的4-6倍，而且传输迅速。
这些正、负两种水锤都具有很强的破坏性，会对水泵及整个管网系统造成极大的损害，同时也会引起大量的水声。
根据阀门的闭合/打开时刻Ts和水锤波长度t之间的差别，水锤有直接水锤和间接水锤：当Ts＜T时阀门处于关闭状态，由于反水锤波的反射没有达到阀门，所以阀门已经关闭。
一、长距离输水管渠道工程技术（一）输水工艺1、输水方式包括无压重力输水、有压重力输水、加压输水、重力和加压组合输水等。
2、设计时可根据下列条件，通过技术经济比较后，确定输水方式：（1）有良好的卫生防护条件，输水过程中保证所输送的水不受污染；（2）输水量稳定可靠；（3）调度方便；（4）运行安全可靠，维护管理方便。
3、当高差足够、地形适宜时且输送原水水量较大时，可采用明渠输水方式。
当输水量较小时，不宜采用明渠输水方式。
当采用明渠输水方式时，输水线路的选择应尽量避免人类生活和生产活动造成水质污染，且应有卫生防护措施，应计算输水过程中渗漏、蒸发等水量损失。
4、当高差足够、距离较长，在地形适宜时可采用无压重力暗渠输水方式。
（1）采用无压暗渠输水时，应设置检查井和通气设施。
当采用管径或当量直径小于700mm的圆形断面时，检查井间距不宜大于200m；当管径或当量直径大于700mm时，不宜大于400m。
必要时还应设置跌水井或水位控制措施。
（2）通气井或兼有通气作用的检查井，其井盖应考虑通气的可靠性，不宜采用普通不透气井盖。
（3）明渠和无压暗渠输水方式的流量调节应通过管渠首端控制，宜根据流量调节响应时间和用水情况，合理设置相应的调节构筑物或其他措施。
5、在一般情况下，当有足够的可利用输水地形高差时，宜优先选择有压重力输水方式。
（1）选择重力输水时，应充分利用地形高差，使输送设计流量时所采用的管径最小，以求得最佳经济效益。
（2）重力输水管道的最大流速不宜大于3m/s。
当流速大于3m/s时，应经过水锤分析计算设置减压消能装置和其他水锤防护措施。
（3）当重力输水管道进口端水位变化较大时，应加装减压消能装置。
（4）当重力输水管道在较低流量运行工况下产生较大富余水头时，也应加装减压消能装置。
6、当没有可利用的输水地形高差时，可选用水泵加压输水方式。
7、当水泵加压总扬程不大于90m，且输水距离不大于50km时，宜采用单级加压方式。
浅谈长距离供水管道防止水锤效应的理论依据和技术措施摘要：水锤效应是长距离供水管道中常见的一种物理现象，对供水管道的安全稳定运行十分有害，造成供水管道的破坏性极大，根据防止水锤效应的模型试验和具体的案例提出了防护措施，以确保长距离供水管道正常运行。
关键词：防止；长距离供水管道；水锤效应；措施我国的水资源分布极不均匀，就近取水己不能满足工业企业迅速发展的需要，为了确保供水，长距离供水管道也越来越多，而长距离供水其间的地形起伏较大，供水管道高差突变的情况很常见，系统突然停泵或阀门快开、快关等某种原因，供水管道内的压力发生剧烈波动，从而造成供水管道爆裂或凹瘪破坏，将严重影响供水系统的正常运行和人民的生命财产安全。
1. 水锤产生的条件和危害供水系统突然启、停泵或阀门快开、快关，单管道向20米以上的高处供水，补给水泵的扬程或工作压力过高，供水管道过长和供水管道中的水流速度过大，地形起伏变化大造成供水管道高差突变等因素都容易产生水锤效应。
供水管道内的压力大幅度波动，瞬间可能达到正常工作压力的几倍甚至几十倍，压力大幅度波动时引起供水管道剧烈振动；或供水管道压力降低，供水管道内水倒流造成水泵反转直至水淹泵房、泵房内的设备遭到破坏、供水管道接口处断裂或爆管，破坏性极大。
2. 水锤效应的模型试验2.1 优化设计的理论依据建立数学模型对防止长距离供水管的水锤效应进行优化设计提供了理论依据，以有压供水管道的运行时间和供水管道长度为自变量、压力和流量为因变量，建立的运动方程和连续方程是一对双曲线偏微分方程，加之计算机的出现和计算数学的迅速发展，将上述非线性双曲线偏微分方程沿其特征线变换成四个常微分方程，然后在变换成差分方程并配以各种边界条件可以联合求解。
基于以色列伯尔梅特公司在产生水锤效应分析方面的实践经验与成熟的数学模型并结合纳雍电厂二厂供水系统建立的数学模型和计算方法进行水锤分析。
目前无法求得闭合解，而施耐德提出的图解法计算方便，概念清晰，2.2 计算水锤效应的原始资料和数据纳雍电厂二厂供水系统的水锤分析按照6×300MW机组所需补给水量进行计算，升压泵房至二厂清水池之间的给水管道长为8225m，其间的地形起伏较大（补给水管线沿线纵断面布置详见图1），距升压泵出口7615m处为供水管道的制高点，高差为189m，之后至厂区清水池的供水管道长度为610m，连续下降的高差为43.5m。
892023年4月上 第07期 总第403期工程设计施工与管理China Science & Technology Overview0.引言根据工程实际地形情况，一般情况下，长距离输水管线输水方式可选择重力流和泵送流两种。
通常在工程条件允许的情况下优先选择重力流输水方式。
但当管线上的阀门关闭操作不当或出现水锤造成爆管事故。
泵送流输水方式是通过泵站加压的方式输水，此类管线运行涉及水泵加压，事故停泵时导致水锤波叠加引发重大爆管事故。
因此，大口径重力流、泵送流混合的长距离输水管线更为复杂，一旦产生水锤现象引发爆管事故，将导致全线停运中断供水，且抢修工作困难，抢修周期长，会带来重大损失。
为预防爆管事故的发生，需有针对性地做好防护措施，因此管道薄弱段分析研究至关重要。
文章以某大口径重力泵送流混合长距离输水做为供水企业应保证安全、优质、经济的水源服务于用水户。
在城市化发展的过程中，城市人口数量激增，对城市供水系统施加不小的压力。
在此过程中，爆管现象逐渐增多，无法满足城市居民对水资源的使用需求，也造成严重的水资源浪费问题。
因此，当下有必要深入分析城市管道工程的水锤现象，掌握水锤现象出现的原因，在此基础上选择预防与控制方法。
1.水锤现象出现原因分析水锤现象主要诱因为水流在管道内流速出现巨大变化所致，水流拥有可压缩性与惯性，如果水流在运动中流速出现较大变化，对水体总量形成影响，导致水体总量在短时间内急剧变化，变化部分产生的动能冲击输水管内壁，致使输水管路形状发生变化。
水锤拥有较强的破坏力，就目前输水管材质对外力的承受能力，难以抵消水锤产生的力，破坏输水管结构，为工程埋下较大的隐患。
对于长距离输水工程，需要考虑水锤现场，提前选择防御方法，消除水锤压力，保护输水管，其为输水工程稳定、安全运行的重要保障。
经过统计长距离输水工程出现水锤现象的概率较大，施工单位有必要加强对水锤预防工作的重视程度，需要改变传统观念，基于工程数据进行安全设计，确保输水管工程安全、可靠运行。
农村饮水供水工程技术单选题100道及答案解析1. 农村饮水安全标准中，饮用水的水质应符合（）的要求。
A. 国家《生活饮用水卫生标准》B. 地方标准C. 行业标准D. 企业标准答案：A解析：农村饮水安全标准中，饮用水的水质应符合国家《生活饮用水卫生标准》。
2. 农村供水工程水源类型不包括（）A. 地表水B. 地下水C. 海水D. 雨水答案：C解析：海水一般不作为农村供水工程的水源。
3. 以下哪种地下水取水方式适用于含水层厚度较大的地区？（）A. 管井B. 大口井C. 辐射井D. 渗渠答案：A解析：管井适用于含水层厚度较大、富水性较好的地区。
4. 农村供水工程中，消毒的主要目的是（）A. 去除异味B. 杀灭细菌和病毒C. 降低水的硬度D. 去除杂质答案：B解析：消毒主要是为了杀灭水中的细菌和病毒，保障饮水安全。
5. 以下哪种管材常用于农村供水管道？（）A. 铜管B. 不锈钢管C. 塑料管D. 玻璃钢管答案：C解析：塑料管具有价格较低、施工方便等优点，常用于农村供水管道。
6. 农村饮水工程中，水塔的主要作用是（）A. 储存水量B. 增加水压C. 净化水质D. 消毒杀菌答案：A解析：水塔的主要作用是储存水量，以调节用水量的变化。
7. 地表水取水口位置的选择应考虑（）A. 水流速度B. 水质C. 水深D. 以上都是答案：D解析：地表水取水口位置的选择需要综合考虑水流速度、水质、水深等因素。
8. 农村供水工程中，过滤的主要作用是（）A. 去除悬浮物B. 去除有机物C. 去除重金属D. 去除微生物答案：A解析：过滤主要是去除水中的悬浮物。
9. 以下哪种水处理工艺可以去除水中的异味和色度？（）A. 沉淀B. 过滤C. 活性炭吸附D. 消毒答案：C解析：活性炭吸附可以有效去除水中的异味和色度。
10. 农村饮水工程中，水表的作用是（）A. 测量水压B. 测量水量C. 测量水质D. 控制水流答案：B解析：水表用于测量水量。
箱式双向调压塔一、调压塔概述在有压输水管道和水力发电有压引水管道中，为了防止水锤危害，常需设双向调压塔等水锤防装置。
理论和大量的工程实际证明，双向调压塔在所有的水锤防护装置中是最有效、最可靠的，然而双向调压塔在工程应用中也存在一个致命的缺点，及其高度必须高于等于其设置处管道的最高水压线。
如果管道压力不高，则一般无需设双向调压塔，如果管道压力很高，最需设置双向调压塔，但此时水压线很高，故双向调压塔也很高，常可达几十米甚至数百米，这就使工程造价高昂，运行管理负担加重，与周围环境很难协调，构筑物本身安全也很难得到保障。
二、箱式双向调压塔工作原理我公司与长安大学等科研生产单位联合开发的箱式双向调压塔就是普通双向调压塔的改进形式，它所具有的特点是：在水锤防护性能上几乎完全等同于普通双向调压塔，但高度可大幅降低，一般为4～10m即可，从而扩大了双向调压塔的使用范围，降低工程造价。
箱式双向调压塔的调压方式是在其活塞上部承受箱内水深的压力，活塞下部承受管道压力，活塞上部面积大，下部面积小，且其面积的比值根据箱式调压塔的水深即高度要求和管道内压的大小决定。
在正常运行时，管道内压等于或小于其最大设计水压，活塞上部总压力大于或等于管道对活塞下部的总压力，活塞静止不动，被压在阀座上，并保持活塞与阀座间的密封。
当管道内产生水锤时，管道内压大于最大正常运行设计压力，管道对活塞下部的内水总压力大于水箱内水对活塞上部的总压力，从而使活塞向上运行，管道内水从活塞上的导流孔流进水箱，并从水箱溢流管流出，从而起到泄压的作用；当管道压力恢复正常，即等于或小于最大正常运行水压时，活塞下移复位，重新封住阀座不使管内水外流；当管道内出现负压时，活塞下部的单项密封板开启，使箱式调压塔内的水注入管道，消除可能出现的断流空腔，以预防和消除断流弥合水锤。
箱式双向调压塔之所以能把普通双向调压塔的高度降低，而功能保持不变，关键采用了上下不等面积活塞增压的原理。
建筑给水中的水锤防护技术
在给水系统中，水锤在小区给水泵房和二次加压泵站常有发生，给整个给水管网带来危害，轻则引起管道振动，水压波动，流量迅间波动较大，影响正常使用，产生水锤噪音，传播到整个管道系统，配件松动，重则爆管漏水，造成供水中断事故，还有带来损坏设备，伤及操作人员等次生灾害。
特别是在高层建筑中，由于管网压力较高，危害更大。
因而水锤的防护是整个给水管网正常运行的关键因素，也越来越被人们所重视。
水锤是由于水泵启动、停止和阀门等的突然关闭，使水管中流速突然变化，导致压力下降或升高所引起的水力撞击。
当压力降低到管中水的气化压力时，就会引起水柱分离(断流)现象，出现断流空腔，并在空腔弥合时产生强烈的撞击升压，这就是断流弥合水锤，它所形成的高压约为常压的4～6倍，并且传递很快。
事实已证明，这种正负压均具有破坏性的水锤，对水泵和整个管网系统具有很大的破坏性，并且产生很大的水流噪声。
根据阀门等关闭／开启时间Ts与水锤波相长t的差异，水锤表现为直接水锤和间接水锤两种形式：当Ts〈T时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波未到达阀门时，阀门已关闭。
关阀水锤所产生的总压强增高值无负水锤波的干扰作用，这种水锤称为直接水锤，当Ts〉T时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波到达阀门时，阀门常未完全关闭，负水锤波导致压强增值受到了干扰(即降低)，水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。
在同一条件下，直接水锤比间接水锤的危害性要大得多，危害最大的是断流弥合水锤。
1、水锤的增压值的理论计算
给水系统关闭水锤压力峰值P为给水管网工作压力P1和关闭水锤压力增值的迭加值即：P＝P1＋Δp(1)
1.1直接水锤压力增值
按儒可夫斯基公式可以计算供水系统中发生关阀直接水锤时的压力增值Δp为：
ΔP＝［γC(V0-V)］／(1000g)(2)
式中：ΔP-关闭直接水锤的压力增加值，KPa；
V0-水锤产生前管道中的平均流速，m／s；
V-水锤产生后管道中的平均流速，m／s；
γ-水的重度，取9.8KN／立方米；
g-重力加速度，m／s2；
C-水锤波的波速，m／s；
C＝C0／［(1＋K／E)★(D／δ)］？(3)
式中：C0-为在密度为ρ，弹性模量为K时的无边界液体介质中声音的传递速度，C0＝K ／ρ，对于水C0＝1425m／s；
K-水的弹性模量，取2.04x105N／平方厘米；
E-管壁材料的弹性模量，N／平方厘米；钢管时，E＝2.04x107N／平方米；D-供水管的直径，m m；
δ-供水管的管壁厚度，m m；
从式(2)中可以看出，当管道材料及所输送的介质确定以后，直接水锤的压力增值ΔP主要随着流速V0的增大而增大。
因而适当降低流速即增大管径来降低水锤的危害。
1.2间接水锤压力增值ΔP＼
间接水锤的压力增值可近似由(4)式进行计算
ΔP＼＝T／T sΔP(4)
由于发生间接水锤时T s〉T，由式(4)可知，ΔP＼〈ΔP，即同样条件下间接水锤直接水锤的水锤压力峰值要小。
从上式可以看出，T／T s的比值越小，间接水锤的压力增值ΔP＼越小，即阀门关闭时间越长，ΔP＼越小。
但如果关闭时间太长容易引起压力管道中的水大量倒流。
使水泵反转速度超过允许值，或者造成压力管道中的水柱被快速拉断，部分管段出现真空，甚至产生断流弥合水锤。
在工程实际中，当管网直径大于800mm时，一般以T s＝(1.3～1.5)T为宜。
当管道直径较小、管道不长时，T s可以适当加大，T s可以是T的2-10倍，把实际水锤压力P限定在安全范围内。
2、防护措施
2.1采用恒压控制技术：
对水泵机组进行变频调速控制，对整个供水泵系统操作实行自动控制。
供水管网压力随着工况的变化而不断变化，机泵工频运行时经常出现低压或超压现象，容易产生水锤，导致对管道和设备的破坏，采用PLC自动控制系统，通过对管网压力的检测，反馈控制水泵的开、停和转速调节，控制流量，进而使压力维持一定水平，可以通过控制微机设定机泵供水压力，保持恒压供水，避免了过大的压力波动，使产生水锤的概率减小。
2.2采用泄压保护技术：
2.2.1气压罐：
它利用气体体积与压力的特定定律工作。
随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力。
2.2.2水锤消除器：该设备主要防止停泵水锤，一般安装在水泵出口管道附近，利用管道本身的压力为动力来实现低压自动动作，即当管道中的压力低于设定保护值时，排水口会自动打开放水泄压，以平衡局部管道的压力，防止水锤对设备和管道的冲击，消除器一般可分为机械式和液压式两种，机械式消除器动作后由人工恢复，液压式消除器可自动复位。
2.2.3泄压保护阀：该设备安装在管道的任何位置，和水锤消除器工作原理一样，只是设定的动作压力是高压，当管路中压力高于设定保护值时，排水口会自动打开泄压。
2.3采用控制流速技术：
2.3.1在建筑给水设计中，为防止或减小管中水锤及水流噪声的发生，管道流速宜采用规定范围中、下限值，DN≯40mm时，采用V＝0.6-1.0m／s，DN〉40mm时，采用V＝1.0-1.2m ／s为宜。
2.3.2采用水力控制阀，一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小停泵水锤冲击，从而有效消除水锤。
2.3.3采用快闭式止回阀，该阀结构是在快闭阀板前采用导流结构，停泵时，阀板同时关闭，依靠快闭阀板支撑住回流水柱，使其没有冲击位移，从而避免产生停泵水锤。
2.4在管路中各峰点安装可靠的排气阀：
对供水装置的泵房实施自动控制、变频恒压改造，并配套在机泵出口安装水力控制阀(或快闭式止回阀)，在管网各主干管上安装水锤消除器和泄压阀，在各管道波峰点安装自动排气阀。
2.5在管网系统安装中，采用柔性接口(铝接口、橡胶圈接口)采用减振吊架、支架等来减小水锤对管网的破坏。
在水泵进出水管上加设软接头，并对水泵基础进行防振处理等措施。
3、工程实例
3.1天华大厦工程：建筑高度89.8m，共26层。
地下一层水泵房设有生活给水泵二台，一用一备，消火栓给水泵三台，二用一备，喷淋给水泵二台，一用一备。
消火栓和喷淋给水系统采用高压给水系统，分高低两个区。
消防水泵扬程为100m，管径DN150mm，设计流速为1.0-1.2m／s，C＝980.4m／s，水锤波相长T为12.2s，T s＝2.25T＝30s，理论上产生间接水锤的峰值为：1.68MPa，在施工中考虑高低区压差较大，在十七层高低区分区主管上加设一比例式减压阀，比例式减压阀不但能减静压，还能减动压，起到防止低区水锤作用，而且能保证低区工作压力不致过高而产生对管网、消防及给水设施的破坏。
还在17层给水主管上设有一防水锤水箱，以减少间歇停泵时所产生的水锤。
水泵控制阀采用多功能水泵控制阀，自动实现开泵时的缓开／准软启动，停泵时的速闭／缓闭，基本上可以实现现行液控缓闭阀的功能，即两阶段关闭过程(一般缓闭止回阀通过快关，慢关两阶段实现)，安装完成后，据现场测试产生的停泵水锤压力峰值为 1.19MPa，远远小于一般处理水锤压力峰值2.25MPa，停泵后水泵最大反转速度为600r／min。
到现在为止，整个系统运转一切基本正常，大大减小系统运转维修管理费用。
3.2中国驻欧洲某使馆改建工程，使馆建筑面积12700平方米，建筑总高度1
4.40m。
给水系统有：生活给水系统、生活热水系统、采暖给水系统、消火栓给水系统，在机电设备用房设有一水池，生活和消防共用一套给水系统，采用水泵和气压罐给水系统，由于给水、热水、采暖和消防共用一给水系统，气压罐体积偏小，水泵起停水锤，管网压力波动较大，水泵起泵压力设置为0.35MPa，停泵压力设置为0.45MPa，而实际起停水泵时压力表显示在0.28MPa至0.65MPa之间来回跳动，为此造成给水水压很不稳定，淋浴热水根本无法使用。
经过改造，原有的水泵气压罐给水供消防专用，生活给水，热水和采暖给水增加一套恒压变频供水系统，生活给水，热水和采暖给水各自配有专用的气压罐，加设恒压管道泵，改造采用PLC自动控制系统，通过对管网压力的检测，反馈控制水泵的开、停和转速调节，控制流量，进而使压力维持在0.38MPa至0.42MPa之间，运行效果良好。
