建筑给水中的水锤防护技术

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。