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长距离高扬程多起伏输水管道水锤防护的探究发表时间：2015-01-23T11:08:55.300Z 来源：《防护工程》2014年第11期供稿作者：谈美丽[导读] 这个过程是水力过渡中非常复杂的问题，和传统关阀水锤和停泵水锤都不同，在管线首端设置的防护措施效果甚微。
谈美丽北京沃利帕森工程技术有限公司南京分公司江苏省南京市 210000摘要：主要研究长距离高扬程多起伏输水管道水锤防护技术，介绍了长距离输水管道水锤基本方程和边界条件，在此基础上，讨论了长距离高扬程多起伏输水管道水锤防护措施，对常见水锤防护技术的特点进行了对比研究，为长距离高扬程多起伏输水管道选择合适的水锤防护方案提供参考。
关键词：高扬程；输水管道；水锤防护企业规模不断扩大，用水量激增，需要通过长距离大型输水工程来为企业供水。
但是在长距离有压管道中，容易发生水煮分析和断流弥合水锤，产生非常严重的危害，所以在长距离多起伏输水管道中，水锤防护工作是保证输水管道安全运行的必要技术措施。
一、长距离输水管道水锤基本方程不同水锤计算理论有着不同的影响因素：表1-1 水锤影响因素（二）下游为水池工况下游水池面积远大于管道面积，水池水位Hm 时，管路末端节点水头HpNS=Hm。
三、水锤防护（一）单向调节塔箱设计水位无需到达水泵正常工作水力坡度线，降低了安装高度，经济效益很高，管道存在负压时向管道内注水保持水流连续性，管道升压过程水流不能进入塔内。
需要通过计算机动态模拟和方案比较后确定装设位置、座数、容积、注水容量等参数。
单向调压塔主要从避免断流空腔方面考虑消除水锤，正压波到来后仍然会产生升压，所以需要和超压泄压阀配合，避免断流和管道升压。
北方冬季还需要注意冰冻，防止水箱底部冻坏，需要在水箱底部设置排空管，或者采取其他措施防冻，而在南方要避免水质变坏。
（二）双向调节塔双向调压塔为开口水池，是一种兼有注水和泄水的缓冲式水锤防护设备，管道中压力下降，双向调节塔能够向管道迅速补水，避免管道产生负压，防止出现水柱分离造成断流。
长距离输水管网运行当中水锤计算的必要性摘要：随着我国城镇化的不断推进，城市建迎来了高速发展，涉及到长距离输水的工程项目越来越多，水锤问题越来越受到重视。
水锤对输水管网造成的损害很大，当出现管道破裂时，会加大输水量，影响管网稳定性；若造成大面积停水，则造成的社会影响巨大。
本文从多角度分析了水锤对输水管网危害性，并根据研究结果对现阶段的水锤计算提出了改进建议。
关键词：输水长距离水锤计算1.水锤形成原因水锤是以水锤波的形式表现出来的。
水锤波可以在输水管路中高速（最大可接近声速）传播。
因为输水管道中的水无法再被挤压，当受到水锤波冲击时，增大了输水管道的压力，这就是水锤现象，水锤现象发生时通常还伴有比较大的撞击声。
水锤在输水管网中通常由以下原因产生：（1）阀门正常情况下的启闭和调节，阀门在误操作和异常故障时的启闭。
（2）泵房水泵正常或事故时的启动和停止。
（3）电机叶轮振动不规律。
（4）输水管网被淤泥等异物阻塞。
（5）输水管道中混入空气，形成气团。
（6）外部突然断电，泵房停止工作。
2.水锤的分类在分类之前，先对常用的几个名词做一解释。
Ts :关阀历时，阀门全部闭合所需要的时间；α:水锤波在压力管道中的传播速度；μ:水锤相。
水锤波在管道内穿行一次的时间，即μ=。
(L为管道总长)水锤的具体分类及判别标准见表2.1表2.1水锤的分类3.水锤的破坏性分析在长距离输水管道中，水锤造成的破坏主要有以下三点：（1）水锤会使管道内的压力急剧升高，超过管道的设计压力，对管道的阀门甚至是水泵造成破坏；当水锤压力降低时，输水管网又会产生失稳现象。
（2）如果水泵的反转速度升高超过规定限值，或突然停止反转，会造成水泵电机永久性损害，导致电机转子变形，严重时会使电机联结轴破损，甚至断裂。
（3）水泵倒流时，输水管网的压力降低，供端水量减小，末端水压不足。
为保障末端供水正常，长距离输水管网压力通常较高。
为避免突然关阀造成的损失，在工程设计阶段就需要对水锤进行计算，并采取相应防护措施，避免水锤的发生。
长距离大型区域重力流输水系统水锤防护计算研究的开题报告题目：长距离大型区域重力流输水系统水锤防护计算研究一、研究背景和意义随着经济的持续发展，城市化进程的不断加速，水资源日益匮乏，人们开始向远离水源的区域寻找新的水源，将水资源通过长距离的管道输送到需要的地方。
重力流输水系统是一种常用的输水方式之一，具有输水量大、管道较为简单等优点，然而在管道中流动的水会产生水锤现象，对管道造成严重的损害，甚至威胁到系统的正常运行和安全。
因此，对长距离大型区域重力流输水系统水锤防护计算研究具有重要的意义。
本研究将对长距离大型区域重力流输水系统中的水锤问题进行研究和探讨，进一步完善和提高重力流输水系统的设计、施工和运行管理水平，为保障城市正常供水和经济发展做出贡献。
二、研究内容和方法本研究的主要内容包括：1. 建立长距离大型区域重力流输水系统水锤问题的数学模型。
2. 基于数学模型，研究重力流输水系统中水锤的发生机理及其对管道的损害情况，并分析其影响因素。
3. 探讨、设计和优化重力流输水系统水锤防护方案，提出相应的计算方法和理论依据。
4. 基于实际工程应用对研究成果进行验证。
本研究将采用理论分析和实际工程应用相结合的方法，通过数学建模、计算机仿真和实验验证等手段，全面探索大型区域重力流输水系统水锤现象的发生机理、影响因素及防护方式，为保障重力流输水系统的正常运行提供关键的理论和技术支撑。
三、预期成果及创新点1. 建立长距离大型区域重力流输水系统水锤问题的数学模型，为进一步研究提供理论基础。
2. 深入探究重力流输水系统中水锤的发生机理及其对管道的损害情况，尤其是在长距离输送和复杂地形条件下的情况，对系统设计、施工和运行管理具有实际应用意义。
3. 提出针对长距离大型区域重力流输水系统的水锤防护方案，设计相应的计算方法和理论依据。
4. 在实际工程应用中验证理论成果的可行性，优化重力流输水系统的设计、施工和运行管理水平，促进城市供水的发展，为经济发展做出贡献。
长距离输水工程水锤防护分析和工程实践摘要：长距离输水管道工程，因其地势高差起伏较大，扬程较高，易发生水柱分离并造成水锤危害。
因此长距离输水管道工程的设计重点之一就是水锤防护的研究和安全防护。
本文结合工程实例对水锤防护问题进行探讨和分析。
寻找进行优化防护设计及最优方案。
关键词：高位水池；断流弥合水锤；水锤防护；箱式调压塔；恒速缓冲排气阀Abstract: the amount of transporting water pipeline engineering, because of its relief and bigger difference, where the head high, easy to have the separation and the water caused by water hammer hazards. So long water pipe of engineering design is one of the key water hammer protection of research and safety protection. Combining with the project examples of water hammer protection problems are discussed and analyzed. Looking for optimization protection design and the best plan.Keywords: high pools; To flow to bridge the water hammer; Water hammer protection; Box pressure regulating tower; Constant speed buffer discharge valve1、前言随着经济建设的发展，水资源的日益短缺，为了解决生活和工业用水的水源问题，近年来高扬程、大流量、长距离地形复杂的输水管线工程实例日益增多。
长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究的开题
报告
一、研究背景：
随着经济的发展和人民生活水平的提高，水资源的需求量逐渐增大。
为了满足人们对水资源的需求，水利工程建设进入井喷式发展，长距离
重力流输水管道系统得到了广泛应用。
然而，由于管道系统中水的流动
速度很快，当水流急剧变化时，会产生水击现象，即水锤。
水锤会给管
道系统带来严重的破坏，严重影响水源的正常供应。
因此，研究长距离
重力流输水管道系统的水锤防护措施已成为亟待解决的问题。
二、研究目的：
本研究旨在探究长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究，并提
出可行的防护措施，以保护管道的正常运行，确保水源的正常供应。
三、研究内容：
（1）长距离重力流输水管道系统的水锤机理分析；
（2）水锤的计算方法研究；
（3）针对多种水锤现象，提出不同的防护措施，包括增加变径段、增设阻尼装置、增设空气室、减少管道的柔性等措施；
（4）对比分析各种防护措施的优缺点，提出综合防护措施，包括结合不同措施的组合防护方案。
四、研究方法：
采用文献资料法、数值模拟法、实验方法等研究方法，对长距离重
力流输水管道系统的水锤防护研究进行探究。
五、预期成果：
（1）掌握长距离重力流输水管道系统的水锤机理；
（2）探究多种水锤现象的计算方法；
（3）提出不同的防护措施，比较各种措施的优缺点；
（4）提出适用于具体工程的综合防护措施。
六、研究意义：
本研究的成果将为长距离重力流输水管道系统的设计、建设和运行提供参考，为保障水资源的正常供应起到积极的作用。
长距离大管径重力流输配水管道水锤防护方法探讨发表时间：2020-03-18T02:42:09.174Z 来源：《建设者》2019年23期作者：崔月甫[导读] 水锤容易发生在长距离大管径重力流输配水管网的输配水过程中，是一种破坏性极大的现象。
河北供水有限责任公司保沧干渠管理处河北定州 073000摘要：水锤容易发生在长距离大管径重力流输配水管网的输配水过程中，是一种破坏性极大的现象。
因此，在输配水管网的设计、施工和运行过程中要充分考虑水锤对输配水管网的安全、稳定性的影响。
理论上只要控制了输配水管道的水流速度和压力突变就可以消除这种现象，在实际操作过程中尤其应对管道的强度薄弱环节予以特别重视。
人们在长期对水锤的预防和控制过程中积累了大量的经验，只有深入了解各种水锤防护装置的特性及其消锤原理，才能在对水锤进行详尽计算分析后根据水锤压力变化的特点及经济条件合理选用。
关键词：长距离；大管径；重力流；输配水管道；水锤防护方法引言目前，我国长距离大型重力流输水工程越来越多，随之而来的工程爆管问题引起越来越多工程人员的注意。
长距离有压重力流输水管道中易发生水柱分离与断流弥合水锤，并造成严重的水锤危害。
管道系统水锤防护问题，作为输水管道安全运行的重要课题之一，是很有必要进行深入研究的。
在长距离输水管线中，尤以多起伏管道水锤防护难度最大，发生水锤事故最多。
实际工程更需要这方面的技术，根据输水系统的实际特点，设计合理、有效、经济的水锤防护措施。
长距离大管径重力流输水管道中压力特点大型管道输水工程，常常利用天然地形落差靠重力流输水，正常运行时测压管水头小于静水头，但是，当管路上的闸、阀关闭后，管中最大静水头即为地形最大落差，落差越大，管道承受的压力越高，当闸、阀发生非正常关闭时，容易产生较大的水击压力，造成管道爆裂事故。
对于特殊的多起伏重力流管路，常常在管路高点、转折点发生断流空腔，容易造成断流弥合水锤。
因此在长距离重力流输水工程中也应充分认识到水柱弥合水锤的危害。
总第876期第5期2024年3月河南科技Henan Science and Technology矿业与水利工程收稿日期：2023-09-29作者简介：丁家乐（1998—），男，硕士生，研究方向：水力学；杨明伟（2000—） ，男 ，硕士生，研究方向：水力学。
基于Bentley Hammer 的长距离有压管道输水工程的水锤防护研究丁家乐 杨明伟（华北水利水电大学，河南 郑州 450000）摘 要：【目的】在长距离有压管道输水工程中，因管道内部水流条件复杂而容易产生水锤现象，不仅会影响水流正常输送，还可能导致管道破裂。
因此，有必要进行长距离有压管道输水工程的水锤防护研究。
【方法】基于台前县城乡供水一体化南水北调配套工程，通过Bentley Hammer 软件，在最不利工况下分别建立三种数值模拟模型：无防护措施、加装复合式高速进排气阀水锤防护、气囊式空气罐和复合式高速进排气阀，进行联合水锤防护，对以上三种情况进行水力过渡过程数值模拟分析，研究复合式高速进排气阀与气囊式空气罐联合防护时的水锤防护效果以及气囊式空气罐的防护能力与预设压力和罐体体积之间的关系。
【结果】结果表明：复合式高速进排气阀和气囊式空气罐可以很好地消除管道内水锤带来的危害，气囊式空气罐防护能力随着罐体体积和预设压力的增大而增强，罐体体积对其防护能力影响更显著。
【结论】选择合理的罐体体积和预设压力可以使水锺防护发挥最好的防护效果，最大化输水工程的经济性。
关键词：水锤；水锤防护；复合式高速进排气阀；气囊式空气罐；Bentley Hammer中图分类号：TV675 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）05-0032-07DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2024.05.007Research on Water Hammer Protection for Long-Distance PressurizedPipeline Water Transmission Project Based on Bentley HammerDING Jiale YANG Mingwei（North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450000, China ）Abstract: [Purposes ] In the long-distance pressurized pipeline water conveyance project, water hammeris easy to occur due to the complex water flow conditions inside the pipeline, which will not only affect the normal transportation of water flow, but also lead to pipeline rupture. Therefore, it is necessary to study the water hammer protection of long-distance pressurized pipeline water conveyance project.[Methods ] Based on the supporting project of the South-to-North Water Diversion Project of the integra⁃tion of urban and rural water supply in Taiqian County, three numerical simulation models were estab⁃lished under the most unfavorable conditions by Bentley Hammer software : no protective measures, in⁃stallation of composite high-speed intake and exhaust valve water hammer protection, airbag air tank and composite high-speed intake and exhaust valve. The combined water hammer protection is carried out, and the numerical simulation analysis of the hydraulic transition process is carried out in the above three cases. The water hammer protection effect of the combined protection of the composite high-speedintake and exhaust valve and the airbag air tank is studied, and the relationship between the protectionability of the airbag air tank and the preset pressure and the volume of the tank is studied. [Findings ] Theresults show that: composite high-speed inlet and exhaust valves and airbag air tanks can be well elimi⁃nate the hazards of water hammer in the pipeline, the protection ability of the airbag air tank increases with the increase of the tank volume and the preset pressure, and the tank volume has a more significant effect on its protection ability.[Conclusions] Selecting a reasonable tank volume and preset pressure will allow it to provide the best protection and maximize the economics of the water transfer project. Keywords: water hammer; water hammer protection; compound high speed intake and exhaust valve; bal⁃loon type air tank; Bentley Hammer0 引言我国水资源分布不均匀，长距离有压管道输水工程在水资源配置优化方面具有重要作用［1］。
浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计摘要：长距离输水工程管线长，管道起伏大，输水安全性要求高，而水锤是影响长距离压力输水工程运行的一个重要因素，根据调查统计，在城市给水阀门和工业企业的给水泵站中，绝大部分水锤事故都属与停泵水锤事故。
本文本工程在对压力系统水锤分析时只对停泵水锤进行分析并提出防护设计措施。
关键词：长距离压力输水管道；停泵水锤；防护设计1、工程概况本长距离输水工程，设计流量：20万m3/d（考虑5%的沿程漏损和水厂自用水后为21万m3/d），从取水泵房至水厂主要采用焊接钢管，双管并联，单线长6.2km，管径为DN1200，壁厚10mm；取水泵房设计地面38.5m，泵进口约37.15米，原水引水管余压约2.5-5m。
水厂设计地面标高97.5m，配水井水位标高101.3m，原水进水余压1.0m。
2、模型建立2.1应用软件简介。
本工程水锤分析软件采用奔特力-海思德软件公司的HAMMER软件，该软件将水锤效应（waterhammer）的复杂原理结合成为简单易用的工程工具，建模以节点和管段的稳态计算结果为基础，协助水利工程师顺利地进行任何复杂的水锤水击水力计算与设计。
2.2建模数据。
水泵参数：4台水泵并联工作，3用1备。
其中PMP-1及PMP-2水泵Q=2188m3/h、H=63m，电机功率560kW。
PMP-3及PMP-4水泵Q=4375m3/h、H=63m，电机功率1000kW。
PMP-4为备用泵。
根据取水泵房内远期水泵配置和原水压力管道平面方案布置图及简化的纵断面图，建立水锤计算模型。
示意如下：由上图可知，管线稳态运行时泵后压力最大为70m，管道沿线各节点压力在70m水头范围内，而设计中要求原水输水管的安全可靠性较高，设计泵站后管道采用D1220X10钢管，管线在远期21万m3/d设计流量时可以保证在流量恒定的前提下安全运行，危及管线系统安全的潜在因素是由于事故停泵而引起的停泵水锤，这也是本设计关注的重点。
长距离高扬程多起伏输水工程水锤防护研究的开题报告一、选题背景及意义随着我国经济的快速发展，需求了水资源的增大，长距离高扬程多起伏输水工程在大规模生产和生活中的作用愈来愈重要。
然而在输水过程中，水锤现象的出现给工程安全稳定带来了很大的威胁。
因此，开展长距离高扬程多起伏输水工程水锤防护研究具有重要的现实意义。
二、研究目的本研究的主要目的是研究长距离高扬程多起伏输水工程中的水锤现象特征及其对工程安全的影响，探究水锤发生机理，并提出有效的水锤防护措施。
通过理论分析和实验验证，为长距离高扬程多起伏输水工程中水锤防护提供指导意见。
三、研究内容和方法（一）研究内容1、长距离高扬程多起伏输水工程中水锤现象的特征及其对工程安全稳定的影响。
2、水锤发生机理分析。
3、设计水锤防护措施，并进行理论分析。
4、通过数值模拟和实验验证。
（二）研究方法1、搜集文献，归纳、总结和比较近年来国内外有关水锤防护研究的成果。
2、建立数学模型，进行理论分析。
使用MATLAB等软件进行仿真计算。
3、现场测试，在典型长距离高扬程多起伏输水工程中，对不同情况下的水锤进行观测和记录。
4、对测试数据进行分析和处理，验证数学模型的正确性。
四、研究计划和进度安排第一年：文献查阅，数学模型的建立和理论分析。
第二年：现场测试数据的采集，仿真计算的优化与验证。
第三年：数据分析，论文撰写。
五、预期成果本研究的预期成果如下：（1）深入研究长距离高扬程多起伏输水工程中水锤现象的特征及其对工程安全稳定的影响，为水锤防护提供理论基础。
（2）提出有效的水锤防护措施，并在实际工程中取得良好效果。
（3）发表学术论文1-2篇。
氏安大学硕一Ｉ：学位论文如图２．１所示，血表示出时段内水锤波以波速ａ沿管路移动的距离，例如，在ｔ。
时刻，管路彳处传出一正水锤波＋口，在气＋△ｆ时移动了敏距离而到达Ｐ点（即对应＋口线上的Ｐ点），同理在管路Ｂ点传出一反向水锤波一ａ，在乇＋出时移动了血距离而到达Ｐ点（即对应吲线上的Ｐ点）。
所以把斜率为±ａ的直线分别称为正负水锤特征线。
彳和曰点代表地点ｘ和ｆ时刻已给定的两个点，它们的日和矿是已知的。
通过彳点曲线相当于式（２．１５），沿着Ｃ＋曲线可以应用式（２．１４），通过Ｂ点曲线相当于式（２．１７），沿着Ｃ一曲线可以应用式（２．１６），因此，联立式（２．１４）币Ｉ（２．１６）解出的Ｈ和ｙ值，就是两条曲线交汇点Ｐ上的参数砟和巧。
曲线Ｃ＋和Ｃ一称为特征线，式（２．１４）和（２．１６）称为相容性方程，相容性方程的解就是原始基本微分方程（２．３）和（２．４）的解。
由于求解过程是沿着特征线Ｃ＋和Ｃ一进行的，故只能得到特征线交点上的参数值。
２．３．２特征线有限差分方程式日Ｐ一日Ａ＋云（ＱＰ—Ｑ月）＋丢筹ｇＩ鳞Ｉ＝。
（２．１８）Ｈ／，－Ｈ口一云（绋一绋）一乏暑级Ｉ绋ｌ＝。
（２．１９）式中血＝ａＡｔ。
特征线为斜率固定不变的直线，利用有限差分方程进行运算的过程可以用Ｘ—ｆ坐标图中的矩形网格来描述。
如图２．２所示，将管路划分为Ⅳ个间距均为缸的步段，断面排列序号用ｆ表示，管路始端断面ｉ＝ｌ，终端断面江Ｎ＋Ｉ，计算时段应为血△，＝——。
ｔ－◆＾盘１．唪拗ｈ４－拗ｌ－专融气×××××Ｘ××××××××××××６－××××××６’ｌ赢Ｚ譬出ｌ叙叙ｌ出一婚纱摄影/。
2019年第6期2.2.1准备工作过热器、蒸发器、省煤器安装前，要在预制场内搭设钢平台，逐片对吊挂管、一、二次过热器、光管蒸发器、鳍片蒸发器、省煤器在平台上进行校验、通球、水压试验。
通球试验采用钢球、钢球直径要满足规范要求。
通球、试压完毕后及时吹干并用管帽及时封闭管口。
2.2.2吊挂管安装先将吊挂管支撑梁按图纸要求就位，并固定牢固，按图纸设计要求在支撑梁上划线，将吊顶管按划线位置逐根就位、焊接。
2.2.3过热器的安装由于管排整体强度较低，为了便于安装，防止管排在吊装过程中二次变形。
在吊装时采用专用卡具固定，防止安装时造成受力弯曲。
吊装时，采用5t 卷扬机与25吨汽车吊配合安装，吊车将过热器片吊装至锅炉东侧后，5t 卷扬机从炉内将过热器片上部吊装就位。
由于管排有管接头，需要穿出后墙水冷壁，根据现场条件，过热器吊装至安装高度后，用麻绳或铁丝绑扎管口，将管口牵引至后墙水冷壁预留口处，管排就位后，要立即对口焊接，依次逐片安装。
2.2.4蒸发器安装蒸发器分光管蒸发器、鳍片蒸发器两种，吊装时采用与过热器相似的吊装方法。
由于过热器安装就位后，拆除过热器吊装用临时滑轮组吊装梁，将临时吊装梁焊接与光管蒸发器顶部，离过热器底部间距大于300mm ，焊接完毕后，将光管蒸发器依次吊装就位，并及时焊接。
2.2.5省煤器安装在进行省煤器安装前，必须将锅炉前墙水冷壁吊装就位。
就位后，安装省煤器吊挂横梁，安装时要复测标高，确保安装精度。
将省煤器按上述方法依次、逐片吊装就位。
就位后，及时将吊耳销轴安装就位，并按图纸要求固定。
2.3.6集箱安装由于锅炉系统处于全吊挂状态，为了保证集箱在对口时不发生位移，在集箱找正就位后，用型钢做临时固定框，将集箱固定在钢柱上固定框要生根于框架上。
2.4水压试验水压试验要根据《电力建设施工技术规范》规定进行，试压方案要经过审批，升压速率必须符合规范要求，试验用水须采用合格的除盐水，水质、水温应符合设备技术文件规定，《电力基本建设热力设备化学监督导则》、《电站锅炉压力容器检验规程》、《电力工业锅炉压力容器监察规程》有关规定执行。
长距离调水工程重力流水锤预防措施的探析摘要：复杂输水管线系统往往依附地形敷设，具有地形多起伏、局部凹凸点多、水力过渡过程复杂等特点。
常常会出现由于规划设计考虑不周全或进行违规操作，发生水锤事故，导致输水管道、阀体等设备遭受破坏，严重时发生泵房淹没、供水被迫中断等严重民生事故。
本文采用理论分析、数值计算相结合的手段，以防护开、关阀水锤为研究目标，模拟不同工况输水管路系统水力瞬变过程。
依托某调水工程实际情况，基于水力动力学理论进行仿真计算，提供不同的水锤防护方案，确保供水安全运行。
关键词：长距离调水工程；开、关阀；仿真计算；水锤防护措施；供水安全引言长距离调水工程重力流输水管道工程中，伴随着阀门启闭，管内水体的流速会迅速改变，并伴随着强烈的震动和冲击声，引起一系列管道内水压力的往复剧烈改变的水力撞击现象。
长距离引水系统中流体特性短期内快速变化可称为水锤现象。
长距离重力有压输水中管线的起伏变化、输水运行过程中的开关阀、流量调节、充水和放空、设备失灵、人为操作失误、气体或液体的突然释放（降压）、地震、海啸等工况均有可能引起水锤危害，因此水锤防护研究成为供水工程的关键。
1工程概况某工程是以县城供水为主的综合利用水利工程，采用水库后有压隧洞接埋管输水方式，供水设计流量0.596m³/s。
隧洞为圆形有压洞，直径2.0m，长6.38 km。
隧洞出口设置压力分水叉管连接至城东、城西水厂供水管线。
城西水厂管线经分水后，管线长度7.025km，设计流量0.298m³/s，其中城东水厂管线经压力叉管分水后，管线长度8.155km，设计流量0.298m³/s。
沿线检修阀主要用做管线事故分段检修，末端调流调压阀主要用做全线流量调节和控制出口水压力。
各支线正常情况下，双阀同时运行，两阀合计通过设计流量，并互为检修用途。
管线布置如下：2重力流稳态工况计算分析重力流稳态工况计算的内容包括各种稳定运行工况条件下的沿管线水压分布的计算，其计算结果可作为进行水力过渡过程计算的初始条件，包括管道、隧洞，系统初值计算是系统稳定运行时各计算节点的水头、流量值。
长距离供水工程空气罐调压塔联合防护水锤摘要：水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的一个重要因素，不少工程因水锤而引起爆管，造成了严重的经济损失.长距离有压输水管道易发生水锤危害，尤以高扬程多起伏管道水锤防护难度最大，发生水锤的可能性最大。
由于长距离输水工程管线长，管道起伏大，要求输水保证率高，因此工程的安全运行问题越来越受到科研、设计、施工及运行管理人员的重视。
本文结合水锤特征，根据长距离输水管道系统的特点，提出有效的水锤防护措施。
关键词：长距离；输水系统；水锤防护1 水锤定义及特性1.1 水锤定义在有压管路中流动的液体，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵或水轮机组突然停车等）使得液体流速发生突然变化，并由于液体的惯性作用，引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种水力现象称为水锤。
1.2 水锤特性水锤实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力。
当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、流量变化快，因而水击压力往往较大，而且整个变化过程是较快的。
由于管壁具有弹性和水体的可压缩性，水击压力将以弹性波的形式沿管道传播。
水击波传播过程中，在外部条件发生变化处均要发生波的反射。
发射特性决定于边界处的物理特性。
2 长距离供水管线水锤防护的必要性2.1 水锤产生原因水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波，就象锤子敲打一样。
水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。
在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。
后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
2.2 水锤危害在长距离输水工程中，水柱弥合水锤的危害较大，输水管道的流速变化是经常出现的，管道中水流速度变化时，致使管道中水压力升高或降低，在压力低于水的气化压力时，水柱就被拉断，出现断流空腔，在空腔处的水流弥合时将产生强烈的撞击，从而导致管道中的水压力升高，继而形成断流弥合水锤。
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。
长距离输水管道防水锤的探讨
【摘 要】随着城市建设的快速发展和人民生活水平的日益提高，长距离大
型输水工程越来越多，随之而来的工程爆管问题引起越来越多工程人员的注意。
长距离重力流输水管道系统的防爆技术研究作为输水管道安全运行的重要课题
之一，很有必要进行深入研究。本文介绍了目前重力流输水管道系统中防水锤的
常用方法，并对各类防护方法进行全面的技术分析和总结。
【关键词】长距离；输水管道；防水锤
一、水锤的涵义与产生机理
水锤也称水击，或称流体（水力）瞬变（暂态）过程，它是流体的一种非恒
定（非稳定）流动，即液体运动中所有空间点处的一切运动要素，包括流速、加
速度、动水压强、切应力与密度等不仅随空间位置变化，而且随时间而变。压力
管路中，如果末端阀门关闭较快（即管路中流速变化较剧烈），由于管中水流的
惯性，开始在整个管路中就形成了一个阀口一水池传播的减速增压运动，水体压
缩，密度增大，一直传到水管进口，水流呈瞬时静止状态，此阶段称增压波（直
接波）逆传过程；接着压力和密度大的阀门处水流有反向压力池的趋向，这样形
成一个与原流速方向相反的流速，从而压力、密度慢慢恢复正常，在管路中就形
成了一个压水池一阀门传播的减速减压运动，此阶段称为降压波（反射波）顺传
过程；管中的流速瞬时恢复正常，接着从阀门向水池产生一个反方向的流速，水
体膨胀，密度减小，管路中形成一个阀门～水池的增速降压运动，称此过程为降
压波逆传过程；管路瞬时膨胀静止后，又开始恢复原始状态，因而又产生一个水
池向阀门的流速，密度恢复正常，称此过程为增压波顺传过程。此后的水锤现象
又将重复进行上述的四个传播过程。如果不计水力阻力，这种传播过程将周而复
始地进行下去，这就是突然瞬时关阀后所发生的水锤波的基本传播方式。一般的
水锤现象都将运用这个原理进行水力过渡分析。水锤的形成与阀门的迅速关闭/
开启有关，由于阀门关闭/开启时间T与水锤波相长听2L/a的差异，表现为直接
水锤和间接水锤2种形式。当Tu时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波
到达阀门时，阀门尚未完全关闭，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，停泵水锤比启动水锤
和关阀水锤的危害性要大，直接水锤比间接水锤的危害性要大，但危害最大的是
当管路中出现水柱分离而产生的断流弥合水锤。
二、长距离输水管道防水锤技术选择的原则
输水管起末端的水力高度差为有压重力输水的可利用水头。在确定输水设计
流量后，可利用水头越大，输水管管径可越小，投资越少，当然输水管流速越大，
运行时可能引起的水锤升压越高。为防止管道发生破坏性水锤事故。当管材强度
较强，或地质、地形条件复杂时，还应经过水锤计算适当降低输水流速，以利管
道安全运行。有压重力输水在以下三种情况需消减富余能量：1、当可利用水头
过大，管中流速超过3m/s或超过水锤计算所确定的最大流速时；2、起端（如水
库等）水位变幅较大时；3、低于设计流量运行，输水管下游管道因压力增加较
多，不利于安全输水时；这三种情况较适宜的消能装置为减压恒压阀。第一、三
种情况减压装置常设在输水管的中下游；第二种情况常设在输水管中上游；第一、
三种情况设置的减压阀对输水管还具有较好的水锤防护和减少漏失水量的功能。
重力给水系统是否需要减压和分几级减压，主要决定于给水区总落差的大小和管
道的承压能力。落差越大，管道允许承压能力越低，需要设置减压的级数就越多。
针对重力流管路系统，降低管材承压等级、减少工程造价，并预防水锤发生，在
此将重点研究减压措施；对于开阀水锤分析的重点是研究开启末端阀门可能产生
的降压波，可能引起管道某些部位产生水柱中断，以及断流水锤升压的大小，是
否可能引起保管事故，为此采取措施加以防护；消减关阀水锤，将借助于缓闭蝶
阀和减压措施；对于排气阀在防止断流弥合水锤方面。
三、长距离输水管道防水锤技术分析
1、消能减压防护技术分析
静水中是具有压力的，作用在单位面积上的静水压力为静水压强，它随水的
深度增加而增加。静水压强的大小，是相对于大气压而言的。输水管道内作用在
管道内壁的静水压力，在与大气相接触时，即在瞬间，静压能量以其他方式转化
消耗，此时视管道内液体与大气接触面的相对压强为零，即消能构筑物必须有跟
大气相连接的装置，并且要达到简单和保证饮用水供水安全的目的。输水管道内
除去只与水深有关的静水压强外，还存在动水压强，它不仅与该点的空间位置有
关，还与水的流动有关。重力输水管管径按充分利用作用水头选取，故在设计流
量工况下运行时无剩余能量，在流量低于设计流量下运行时，水头损失减少，重
力流输水管路就有了富余能量。在安装减压阀的系统中富余能量的大部分由减压
阀自动消除，使管路末端压力减。根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技
术规范》提及：减压阀的种类很多，但作用于重力输水管上的主要是减压恒压阀，
无论减压阀进口端流量和压力如何变化，出口端保持恒压值不变，并且出口恒压
值可方便的进行调节。减压阀出口恒压值根据最大设计水量水压线调整出口压力
值，可实现在最大设计流量时不减压消能，而仅消减小流量运行产生的富余能量。
2、关阀水锤防护分析
1）减压阀恒压阀防护。重力流输水管道因阀件及管道接头等漏水、管道爆
裂、下游系统正常保养等原因需停运时，是应关闭管道上游进水阀门还是最下游
出水阀门，目前仍颇有争议。前者优点是有利于防止水锤破坏，缺点是管道完全
放空，再次启动充水也极困难和危险，且费时很长；后者保持管道满管水流，再
次运行开阀即可，极为方便，但易产生关阀水锤。实际运行时是绝大多数采用关
下游出口阀门的方法。2）缓闭蝶阀防护。关阀水锤防护最简单有效的手段是延
长阀门关闭的时间。就某一种管道安装情况来说，应考虑几种可能的解决办法，
从中找出可提供最大保护作用而花费最小的一种方法。这些方法包括：在阀门处
布置旁通管；对阀门最后15%-20%开度提供缓冲保护；采用双速（两段式启闭）
阀门；在某些情况下，可以考虑安装进气阀或液压气室。延长阀门关闭（或打开）
时间，可以将水锤压力控制在一定范围内。这对大型阀门来说可能是简单易行的。
但是，对于长管线来说，按照控制水锤压力反算的阀门关闭（开启）时间往往较
长，达到5-10分钟甚至更多，同调度运用灵活性要求构成了矛盾。因此，对长
管道的水锤危害问题应进行专门研究，综合采用多种手段，也许可能开发出某些
特种阀类产品。
3、缓冲排气技术分析
在首次充水或需要排空时，管道系统要排出或吸入大量空气。而在管道系统
运行中，水体中残存的气体会不断逸出，聚集在系统高处，轻则降低运行效率，
重则引发爆管事故，因此，应当及时地将这些气体排出。工程实践中均采用自动
进排气阀。但是，当分析进、排气过程时会发现一个矛盾现象：管道首次冲水或
需要排空时，排除（或吸入）的空气比较集中，而且不需要过高的压力；而系统
运行中只需要排除少量的气体，并且这些气体大都处于较高的压力环境之下。所
以，为满足排气量并保证安全，根据工程实验，输水管道上排气阀的布置方式为
管道坡度小于1%。时，每隔0.5-1.0km设一个，一般情况下约1.0km设一处，
每个排气阀都设在该管段的最高点，当管道起伏较多时，可根据其起伏高度分析
是否需要增加，必要时进行相应的水力计算。如果要选用比较经济合理、经久耐
用的PCCP管，就目前的生产水平来说尚难以满足要求。经研究认为，在适当位
置设减压阀和排气阀以及适当延长关阀时间是行之有效的管道降压措施。
参考文献：
[1]迟宝明，卢文喜等.水资源概论，长春：吉林大学出版社，2006.
[2]金锥，姜乃昌，汪兴华等.停泵水锤及防护，中国建筑工业出版社，2004.
