木兰山景区中高压输水管道设计及其水锤防护
重力流输水管道水锤与防护措施研究
给水排水工程Water Supply&Drainage Engineering 重力流输水管道水锤与防护措施研究申屠华斌I,毛燕芳I,张逸夫2,柳景青2（1.上海市水利工程设计研究院有限公司，上海210061；2.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058）摘要：依托某长距离输水工程，借助hammer软件对输水管道进行关闭阀门工况模拟，发现处于重力流上游的管道在关闭阀门时，未岀现严重的水锤危害，但是处于下游的管道则在沿线多处发生断流弥合水锤，岀现了较大的负压或正压。
经分析研究采用空气阀与超压泄压阀组合方案，用hammer软件进行拟合发现在沿线输水管道设置空气阀能够消除负压及由此产生的断流弥合水锤，在管道下游末端安装超压泄压阀以释放超出正常范围的水锤正压，可以保证输水系统在最不利的水力过渡过程中安全运行。
关键词：重力流；输水管道；水锤；供水安全；空气阀；超压泄压阀中图分类号：TU991.39文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）01-0115-04On Preventive Measures for Water Hammer of Gravity Flow PipelineShentu Huabin,Mao Yanfang,Zhang Yifu,Liu Jingqing供水管线是城市基础设施中的重要组成部分，供水管网运行状况与居民日常生活用水密切相关，而对市政管网的优化设计一直是专家学者研究的热点，供水管线设计不合理将引发水锤等安全事故，导致供水服务设施中断，给居民的生活和生产带来严重的影响。
近年来，水锤等安全事故多发，主要体现在2方面：1）由于我国水资源分布不均匀，长距离输水工程日益增多，如南水北调工程、陕西省引黄工程;2）随着城市化进程加快，现有市政管网基本实现城乡一体化，供水管网拓扑结构更加错综复杂。
国内外不少专家学者均对水锤与防护进行了研究,Vitkovsky等”采用遗传算法,Bergant等卩〕利用粒子群优化算法等智能算法对水锤防护的设计参数进行了优化。
长距离输水管道水锤现场测试及防止措施探讨
续发生了 ３ 次管道爆管事故 ，对临桂新 区的供水造
成 了 较 大 影 响。 事 故 地 点 均 位 于金 水 路 段 保 留 的 Ｄ Ｎ ５ ０ ０砼 管 道 ，集 中在 临桂 加压 站 清 水 池调 节 阀前 端 ８ ０ ０米 范 围 。 分析爆 管原 因，由于 ２ ０ １ ０年 机 场 路 管 道 改 造 前 没 有 发 生 这种 连 续 爆管 的现 象 ，是 否 与 改 造后 金 水 路 段 管 道 流量 增 加 有关 ？是 否 与 临桂 加 压 站 清水 池 进 水 阀 门开启 度 的调节 （目的 是调 节 加 压 站清 水 池进 水 流量 ，采 用 电动 蝶 阀调 节 ）对 管 道 产 生 了水 锤 效应 ，造 成 压强 骤 升诱 发爆 管 有 关 ？为 找 出爆 管 真 正原 因 ，桂林 市 自来 水公 司组 织 人员 对 输 水 管 道 系统进 行 了水 锤 现 场测 试 和分 析 工 作 ，以便 进 一 步 研 究 长距 离 输 水 管 道 系统 中水 锤 发 生 的原 因 、危 害
群
ＣＩＴＹＡ ＮＤ ＴＯ Ｗ Ｎ ＷＡ Ｔ ＥＲ ＳＵＰＰＬＹ
・
研 究与探讨 ・
长距离输水管道 水锤现场测试 及防止措施探讨
叶青旺 张莉晖
（ 桂林市 自来水公司 ，广西桂林 ５ ４ １ ０ ０ ２ ）
摘 要 ：本 文 以 临桂 新 区长距 离输 水 管道 为例 ，进 行 了管 道 阀 门启 闭 引起 的水 锤 效 应现 场 测 试 分析 。根 据 测试 数 据 结 果 采取 相 应 的措 施 来避 免 和 减 小 水锤 的 危 害 ，这 些 防 护措 施 不仅 在 临桂 新 区长距 离输 水 管 线
展现。
试点 具 体位 置 如 图 ２）
长距离输水管线水锤防护案例分析
长距离输水管线水锤防护案例分析发表时间：2019-05-28T15:55:26.500Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：马晓未[导读] 我国水资源匮乏，而且空间分布不均，为了满足高速增长的城市用水量需求，许多长距离输水管线得以建造。
河北省水利水电勘测设计研究院摘要：长距离输水管线的水锤防护分析主要包括事故停泵以及提升泵站启泵时的管线水锤防护。
输水管线的水锤防护方案有多种选择，但对于长距离输水管线，选择一个积极有效的水锤防护方案以抵抗瞬时产生的压力是一个很大的挑战。
结合实际工程，论述了长距离输水管线水锤防护的建议以及水锤防护装置的防护效果，可供类似工程参考借鉴。
关键词：长距离输水管线；水锤；水锤防护我国水资源匮乏，而且空间分布不均，为了满足高速增长的城市用水量需求，许多长距离输水管线得以建造。
当输水管线的稳态条件发生变化时，例如水泵断电、水泵开启或者是阀门关闭时，都会产生水锤现象。
输水管线的水锤分析以及防护方案的选择，应在输水工程设计阶段完成。
如果没有首先建立瞬态的水力模型，水锤对输水管线的影响将会很难被预测。
因此笔者针对我国长距离输水管线工程的现状和特点，选取了平坦地区和大坡度长距离输水管线2种典型工程实例论述了输水管线的瞬态水力分析以及水锤防护建议。
1水锤的原因1.1管材与施工质量影响传统供水管道材质通常情况下，都是灰口铸铁管。
此种管材不仅具有非常大的脆性，而且整体强度比较低，这就导致管体组织疏松，无法消除气孔。
给水管道使用期间，不仅受到横向受力，也会受到外力振动，这就使得给水管道需要承受很大的应力，久而久之，就会出现纵向破裂。
我国老城市供水管道铺设已有五、六十年，管道材质老化严重，导致管道爆漏多。
在施工时，由于沟槽开挖未能达到标准、管道焊接和施工人员的个人问题也会造成水锤的隐患。
1.2应力作用应力是由覆土压力、水压、温度变化、不均匀沉降等产生的环向拉应力、环向弯曲应力、温差纵向拉应力、纵向弯曲应力或承口开裂应力。
重力流输水管道水锤防护设计的探讨
２ ． １ ． ３ 他类 型 实 际ｌ 巾，还应考虑 他水锤防护 的卅 施 ： （ １ ）通 １ 增』 ｊ ｌ ｊ 符道 直 、 厚 ，降低输 水 竹线
或 由于水锤 产生 负压 时 ）能 够 向管 内注入 空气 消 除 管道 内的负 压 。
断流弥合水锤可通过补水 、注气稳压法防止。 工程中的实际应用有双向 （ 单向） 调压塔、 空气室、
气囊式水锤消除器及复合式进排气阀 ，具体如下 。
（ １ ）调 压塔
２ ． １ ． ２ 泄水降压法 泄水 降压法 的工程 实际应用有停泵水 锤消除
通 的 管 道 沿 农 ｍ ，… 地 及 ｆ 【 Ｉ 『 道 边 铺 设 ，地 形 、 Ｆ均 坡降 ０ ． ４ ％， 巾存 桩 号 Ｋ１ ＋ ０ ０ ０处 的地 而 标 如 为
当竹 道 巾水 压超 过 预 定 ｆ ｉ ￣ Ｎ ， Ｊ ‘ ，膜 片 自动破 裂 ， 水流外 ｆ ｌ ｆ ｆ ，从而 起到 泄水 降 来消 除 水锤 的作 Ｊ ｝ Ｊ
摘 要 ：本 文分析 了水锤 的危 害及其 控 制方 法 ，并结合 厦 门市水库 连通 工程 的案例 ，从 管道 设计 、 管道 、
设备选择及运行管理等方面提 出了有压重力流输水管道水锤 防护的措施 ，为类似工程的水锤防护设计提供 参考。
关 键词 ：长距 离输 水管道 水锤 水锤 防护
１ ． 水锤 及其危害 水锤是指在压力管道 （ 含有压重力流管道 ）中 由于液体流速的急剧变化 ，造成管道中的液体压力 出现突变 ，因液体的压缩性及管道的弹性引起 的输
调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用
调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用作者：尚鹏来源：《科技风》2017年第18期摘要：现阶段人们的生活水平和生活质量在不断提高，并且随着社会经济发展人口数量也在急剧增长，这就使得人们对于水资源的需求也在不断增加，水资源供需矛盾日益严重，那么目前水资源分配不均和短缺就是我国城市现代化建设的阻力之一。
当前阶段我国实行南水北调工程是考虑到诸多因素影响的，这种长距离输水将面临更大的挑战，对各泵站的停泵水锤造成了消极影响，所以如何消除水柱分离现象和解决水锤危害就成为了必要工作，而研究调压塔在有压管道水力过渡过程中水锤防护作用也是工作的重点和难点。
本文通过分析调压塔水锤防护作用的概况，结合已有的研究和实际的案例，对调压塔在有压管道水力过渡过程中水锤防护作用的效果进行具体和系统阐述。
关键词：调压塔；有压管道；水力过渡；长距离输水；水锤防护作用目前调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用已经被广泛的了解和认识，并且由于其防止水柱分离的特点受到各行各业的关注，所以根据实际要求应用不同类型的调压塔是切实可行的举措。
为了更好的发挥调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用，就需要针对不同调压塔的特点和运行原理进行分析，才能有效减少水锤危害，为社会经济建设的其他方面打下良好的基础。
所以，本文从调压塔在有压管道水力过渡过程中水锤防护作用的概况入手，对调压塔在有压管道水力过渡过程中水锤防护作用的表现和效果进行分析和研究。
1 调压塔在有压管道水力过渡过程中水锤防护作用的概况虽然调压塔在有压管道水力过渡过程中应用效果良好，其水锤防护作用也得到了研究人员和工作人员的认可，我国政府有关部门还给予了政策和资金上的支持，使得调压塔和有压管道进入了发展新阶段，但是传统观念和管理模式限制了长距离输水技术的发展，而大部分管理者并不了解调压塔在有压管道水力过渡过程中的水锤防护作用，使得我国水资源分配不均和短缺的现象无法缓解，不利于人们的生产生活正常进行。
南水北调配套工程有压输水管道水锤计算及防护措施
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2017年第19期·13·文章编号：2095－6835（2017）19－0013－03南水北调配套工程有压输水管道水锤计算及防护措施韩李明（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）摘要：河北省南水北调配套工程水厂以上输水管道工程中大量采用了管道、暗涵等作为输水方式，输水距离从几百米到上百千米不等，水锤分析难度大、防护措施复杂。
以配套工程某设计单元为例，基于Bentley －Hammer 软件建立了长距离有压输水管道水锤计算模型，将管道末端的阀门关闭时长作为控制条件进行水锤数值模拟。
计算结果表明，通过合理地延长阀门关闭的时长能够有效地减小水锤压力。
结合计算分析结果，提出了通过优化管道纵断布置和合理布置进排气设施来减少水锤压力的防护措施，并对管道的运行调度作了相应的要求，为南水北调配套工程其他管线工程提供了相应的参考。
关键词：长距离输水；有压管道；水锤计算；防护措施中图分类号：TV68文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2017.19.0131工程概况河北省南水北调配套工程引水水源为南水北调中线河北段，供水范围包括京津以南的邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、衡水、沧州7个设区市、92个县（市、区）、26个工业园区。
配套工程建设分为4条大型输水干渠和7个地市水厂以上输水管道工程，主要建设内容包括：新建改造石津干渠、廊涿干渠、保沧干渠、邢清干渠4条大型输水干渠，新建邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、沧州、衡水7个设区市境内从干渠到各供水目标的输水管道，输水形式除石津干渠利用部分原有渠道外全部为管道、暗涵。
配套工程某设计单元输水管道工程采用有压重力输水，进口设计水位为73.5m ，沿线共设5个供水目标，设计供水能力为3.76m 3/s ，各目标供水流量为0.61m 3/s 、2.18m 3/s 、0.305m 3/s 、0.305m 3/s 和0.36m 3/s 。
有局部高点的长距离高扬程输水系统水锤防护研究_刘君
图 １ 单向调压塔物理模型
设调压塔 流 出 的 流 量 为 Ｑｐ 则由连续性原理 ３， 及孔口出流可得到如下方程 ：
Ｑｐ Ｑｐ Ｑｐ １＋ ３＝ ２
（ ） ２
（ ） Ｑｐ ＣｄＡｄ 槡 ２ Ｈｐ ３ ｇ（ ３＝ ３ －Ｈｐ） — — 调压塔出口的流量系数 ； 式中 Ｃ ｄ— ２ ； — — 补水短管上逆止阀的过流面积 ， Ａｄ — ｍ
２ ； — — 重力加速度 ， ／ ｍ ｓ ｇ— ３ ／ ； — — 单向调压塔上游流量 ， Ｑｐ ｓ ｍ １— ３ ／ ； — — 单向调压塔下游流量 ， Ｑｐ ｓ ｍ ２— — — — 时段 ， 。 ｔ ｓ Δ
／ ； ｋ ｓ ｇ — — 空气 流 入 或 流 出 空 穴 的 末 了 质 量 流 量 ， ｍ— ／ ； ｋ ｓ ｇ — — 气体常数和绝对温度的乘积 。 Ｒ Ｔ— 由于空气通过空气阀的质量流量与管外大 气的 绝对压力 、 温度及管内的压力 、 温度之间满足一定的 ） 关系方程 ， 联立该方程、 式（ 和空气阀所在截面的 Ｃ＋ ５
给水排水 Ｖ ｏ ｌ ． ４ ０ 增刊 ２ ０ １ ４
（ ） ４
和 Ｃ－ 水锤相容性方程， 即可求解空气阀的边界条件。 ２ 实例研究 ． １ 工程概况 ２ 净高差 西北某长距离输水工程 ， 全长１ ０ ３ ４ ７ｍ，
３ ／ ， 设计扬程１ 设计流量２ ｈ １ ８ ． ５ ５ｍ， ０ ０ｍ ５ ７ ． ７ ０ｍ， １ ５ 采用管径为 ８ ０ ０ｍｍ 的管道输送 。 采用 ２ 台卧式单
） ） 将式 （ 与相连管道的水锤相容性方程 ２ ４ ～ 式（
级双吸轴 向 中 开 蜗 壳 式 离 心 泵 输 送 ， 额 定 流 量 ＱＲ
３ ／ 为１ 额定扬程为１ 额定转速 ２ ｈ， ６ ０ｍ ５ ７ ． ７ ７ ｍ， ２ 。水泵 ·ｍ ／ ， 机组转 动 惯 量 为 ２ ８ ０ｒ ｍ ｉ ｎ ３ ． ３ ０ｋ １ ４ ｇ 出口装有多功能水泵控制阀 。
长距离压力输水工程水锤防护研究
输 水 工 程 防 护水 锤 的 蝶 阀 关 闭 过 程 ． 出 了空 气 阀 组 概 念 ， 锤 分 析 表 明 ， 用 空 气 阀组 和两 阶段 关 闭 蝶 阀 联 提 水 采 合 作 用 可有 效地 防 护 长 距 离 加 压 输 水 工 程 中水 锤 危 害 ．
关键 词 ： 力 输 水 ； 征线 法 ； 阀 ｝ 气 阀 组 ； 锤 防护 压 特 蝶 空 水 中 图分 类号 ： Ｕ９ １ ３ Ｔ ９．９ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６７ ３ （０ ７０ —０ ００ １ ０—９ ０ ２ ０ ）１０ ４ —４
摘
要 ： 锤 是 影 响 长 距 离 压 力 输 水 工 程 安 全 运 行 的一 个 极 为重 要 的 因 素 ． 对 长距 离 压 力 输 水 工 程 特 点 ， 水 针 采
用 水 锤 计 算 的特 征线 法 ， 两 座 长 距 离 压 力输 水工 程 的 水锤 防 护 措 施 进 行 了 分 析 ． 化 了 一 长 距 离 有 压 重 力 对 优
４ １
由于长 距离 压力 输水 工程 管道 起伏 大 ， 充水 过 程水 力条 件 复 杂 ， 学 模 拟 困难 ， 数 目前 均采 用 较小 的 充 水 流量 和较长 的充 水时 间． 了防止管 道停 运 时空 管 ， 程 运行 过 程 中大都 采用操 作管 道最末 端 的 阀 为 工 门 ， 工程运 行或 停运 ． 使 管道 末端 蝶 阀的 关 闭过程 （ 闭时 间与 角度 关 系 ）对 水 锤压 力 的影响很 大 ， 关 ， 因此 应 优化其 关 闭过程 ， 使得 管道 的 水锤 正压 不超 过管 道 的 承压 能 力 ， 应 尽可 能 的 小 ； 且 使管 道 尽 量不 产 生 负 压． ２为末端蝶 阀一 阶段 线 性 关 闭 管道 最 大 和 最 小 压 力 曲线 ． ３为 蝶 阀 两 阶段 关 闭 （ 关 角 度 图 图 快
长距离重力流输水管线水锤防护设计探讨
图5全线水击包络线图（上图5 s、下图60 s开启）
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174防洪排水
城市道桥与防洪
2019年6月第6期
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图1输水管线系统断面图
1.0E+4
3.2稳态工况分析 首先，分析稳态工况下的管段静态参数和运
行参数,包括流量、沿程损失、局部损失、流速和水 力坡度。分析稳态工况下的节点运行参数,可得出 各节点压力，用于指导管材耐压等级的确定与优 化。图2中蓝线为管道走势线，绿线为水击包络 线，红线为稳态运行时的压力线,下同。
172防洪排水
D01:10.16799/ki.csdqyfh.2019.06.046
城市道桥与防洪
2019年6月第6期
长距离重力流输水管线水锤防护设计探讨
邓特刚李海强李鹏1,袁彦斌I，钟坤平2,唐伟军2
(1.天津城建设计院有限公司，天津市300122; 2•贵州塘旺机电技术有限公司，贵州贵阳550003)
本文结合水锤工况及现场施工与管理条件， 拟主要采用空气阀和水击泄放阀，并辅以末端缓 闭关阀措施，下文以某工程为例分析水锤防护设 计。防水锤型空气阀用于水泵出口及给水、排水管 线中，在管路降低到大气压力以下很小负压时即 迅速开启，吸入大量的空气,破坏真空，防止负压 产生，而当压力波返回，压力升高，在恢复正压时
关键词：长距离;重力流;水锤防护;模拟;全过程
管道水锤防治设计小结
管道水锤防治设计水锤的概述水锤是一种出现于水或其他液体在输送过程中，由流体速度发生剧变产生的压力而造成的水力撞击现象，因此也被称作为水击。
从实质上来讲，水锤现象其实就是两种不同运动状态在形成对立统一时，“水”这一液体充分发挥了其可压缩性及惯性两大显著特征，使水力在运动状态中迅速达到最大，从而产生破坏作用。
水锤的危害水锤发生时虽然持续时间通常较短，但其造成的危害却无法估计，特别是在水锤发生伴有水柱分离时，带来的破坏力更加严重。
若在输水管路中出现水锤现象，将会使该管道内压强迅速升高，从而带来以下危害：①输水管道被高压所影响开始出现强烈，管道接口处由于无法承受高压而断开，从而使阀门遭到破坏。
在此情况下，管道接口若是未断开，输水管最终将出现爆管事故。
②水锤将会使正常的水泵出现反转，从而使泵房内的设备及管道遭到破坏，最终导致管道内水源淹没泵房。
③输水管道在水流与气压的双重逼迫下，有可能会出现管道爆炸现象。
此现象一旦发生，轻者影响人们生产及生活用户，重则造成操作人员的伤亡。
由此看出，水锤带来的危害比想像中更为严重，当务之急还需加强对水锤防护对策的研究。
水锤的防治一般来说，控制关开阀水锤和启动水锤相对容易，对泵站的危害性较小，采用传统经验布置以快速排气为主要功能的普通空气阀就是针对此类水锤的控制。
而停泵水锤是突发性的，防护难度大，采用普通空气阀无法控制停泵水锤，若防护措施不当将对泵站及管线的危害性大。
所以停泵水锤的防护是水锤防治的重点。
本工程中输水管道管径大、重要性高，可以预见，如果该系统发生突然停泵，必然产生对管道危害极大的断流弥合水锤。
因此，水锤的计算及防治设计是本工程的一大重点。
参考《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS193：2005）常用的水锤防护措施，拟采用如下水锤防护措施：（1）加压泵站内设置水锤消除器避免水锤问题对泵房产生损害。
（2）采用复合式高速进排气阀消除水锤不利影响；鉴于空气阀（吸气排气阀）在保证长距离输水管道安全运行中起到的重要作用，在管线每个较明显的局部隆起点均设置有空气阀。
长距离输水管线水锤防护措施技术探讨
长距离输水管线水锤防护措施技术探讨摘要：长距离输水管线中水锤防护具有重要的意义，本文介绍了几种常见水锤防护措施，并以张家口云州水库调水工程为例，着重介绍缓冲排气阀和箱式双向调压塔在工程的作用。
关键词：长距离，水锤防护，缓冲排气阀，双向调压塔Abstract: the long distance delivery pipe line water hammer protection has an important meaning, this paper introduces several common water hammer protection measures, and with zhang cloud state water transfer project reservoir as an example, this paper introduces buffer exhaust valve and box pressure regulating tower in the project of the two-way role.Keywords: long distance, water hammer protection, buffer exhaust valve, the double pressure regulating tower1、引言我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源占有量很低。
有些地区水已成为制约经济发展的“瓶颈”。
新中国成立以来，随着工农业的发展，科学技术的进步，我国兴建了40多万处泵站工程。
已建和正在修建的许多大型泵站工程，向几十公里甚至更远的地方供水。
在长距离输水工程中，对泵供水系统安全危害较大的是水锤事故，不少工程因水锤而遭受严重破坏。
水锤事故的成因不同，产生危害也不同，有的造成压力管道破坏（即爆管），有的造成泵房被淹，有的设备被打坏，伤及操作人员等，给正常的生活的生产带来了严重的影响和经济损失。
长距离输水管道防水锤的探讨
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。
长距离重力流输水工程分级减压设计优化与水锤防护分析
ｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｕ ｚ ｂ ｅ ｋ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｉ ｓ ａ ｌ ｉ ｔ ｔ ｌ ｅ ｂ ｉ ｔ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ， ｏ ｆ ｒ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｙ ｔ ｏ ｂ ｅ
长距离重力输水管道水锤计算分析及防护
长距离重力输水管道水锤计算分析及防护作者：冯淑萍姚青云来源：《经营管理者·中旬刊》2017年第12期摘要：长距离管道输水管道阀门的关闭时间对管道各断面的压力变化影响很大，合理确定阀门的关闭时间对确保管道安全，降低工程建设投资有着十分重要的意义。
本文以长距离重力输水管道为例，采用水锤特征线法建立了长距离重力输水模型，通过计算提出了该工程末端管道阀门的合理关闭时间，为工程设计提供了理论依据。
关键词：长距离管道重力输水水锤计算一、引言宁夏中部干旱，是国家重点扶贫地区，近年来，修建了很多长距离输水工程，用以解决这一地区人畜饮水安全及脱贫致富问题。
长距离输水工程因管线长、地面起伏大，在正常的关阀过程中管道各断面会产生很大的水锤压力。
因此，合理确定长距离输水管道末端阀门的关闭时间，对确保管道的安全运行、合理确定管道承压、降低管道投资都有着十分重要的意义和工程应用价值。
二、水锤特征线法基本原理特征线法基本原理是将以偏微分方程表示的水锤基本方程组，转化为在特征线上的常微分方程，用差分法求解常微分方程。
根据正特征方程可解出Hp。
3.阀门关闭规律。
阀门线性关闭，当t=0时，阀门全开时τ0=1；关阀时间t=ts时，阀门全关，τ=0。
变化规律为：四、工程实例宁夏中部干旱带某长距离重力输水工程，输水管线长19200m，设计管径DN900，输水流量0.8m3/s，在输水管道末端安装电动蝶阀，输水流量进行控制。
对于重力输水工程，管道末端的阀门关闭时间对管道压力的变化影响很大。
因此，合理确定阀门的关闭时间，对输水管道的管压确定和确保本工程的安全运行十分重要。
根据该工程的管线布置和边界条件，利用水锤特征线法对不同关阀时间管道压力的变化进行分析计算，表1列出了不同关阀时间阀前断面压力变化情况。
计算结果可看出，随着阀门关闭时间的延长沿管道各断面的压力下降，当关阀时间延长在一定时间后，管道各断面的压力变化幅度明显减小。
针对该工程，建议阀门的关闭时间为大于或等于120s较为合理。
长距离输水管道工程设计中的水锤分析及应对策略
管 道流 速越低 对 于防止 水锤发 生越 有利 。管道流
速越低 ，水流惯性越小，速度 的微分变化率就越低 ， 从而降低水锤 升压和降压。流量相 同时，管径越大， 流速越低 ， 但投资费用越高。 在短距离输水管道系统 中， 可 以选用较 大 的管径来 获得 较低 的流速 以达到 控制 瞬
生不利 的真空 ，造成水 柱断流 ，和再次 结合形 成 的弥 合水锤 ，对管道破 坏更为严 重 。 （ ２） 水 泵及 阀 门的启 闭 、运 行工况 改变及其 事故 紧急停 机等动态 过渡过 程造成 的输水管 道 内压 力急剧
关 阀水锤 是关 闭阀 门过程 中发生 的水锤 现象 。通 常 ，按 照正 常 的关 阀程序操作 ，不会 引起很 大 的水锤 压力 变化 。但 是 ，如 果发生违 反操作 程序或 管道 突然 被异 物堵塞等 意外事 故 ，管道 中就会 出现不 同程度 的管道整个截面，这一现象称为液体 分 离 或水 柱分 离 。 当管 路 中水柱 分 离 出现再 弥 合 时 ， 水 锤升压 非常大 ，会构成 管路强 度方 面的威胁 ，危害 相 当严重 。 （ ５ ）按水 锤发 生所在 的输水 道 ，分 为封 闭管道 中
水锤是指在压力管道 中由于液体流速的急剧变化
（ 由于 水泵骤停 、阀门突然关 闭等原 因 ） ，造成 管 中的 液体压 力显著 、反复 、迅速地 变化 ，由于液体 的压缩
性和管道的弹性引起的输水系统中的压力波动。 １ ． ２水锤 的分类
１ ． ２ ． １ 水锤 的分类
从不 同的角度划 分 。水 锤可分为 以下几种 ：
・
输配水技术 与设备 ・
叠 曩 叠
豳Ｉ ■
— 蕾 ■ ＝暮
Ｃ Ｉ Ｔ ＹＡ Ｎ Ｄ Ｔ Ｏ ＷＮ ＷＡ Ｔ Ｅ Ｒ ＳＵ ＰＰ ＬＹ ●
输水管路水力计算对水锤防护措施的影响
１ ７ — １
陈卓， 中： 王 输水管路水力计 算对水锤防护措施的影响
各种 情况 下 Ｃ 的计算 方法 如下 ： 。
ａ 刚 性管 ．
Ｃ１０ ＝ （） ４
ｂ 薄 壁弹 性管 （ ｅ ２ ） ． Ｄ／＞ ５
① 管道全 线 固定 ， 不允许 纵 向移 动
ｃ＝ — １１ （） ５
一
１ ８ — １
陈卓， 中： 王 输水管路水力计算对水锤 防护措施 的影响
波 速 的影 响较大 ， 软管 泊松 比 、 而 初始 水 压 力和软 管 内充 气压 强 的影 响相 对较 小 并 且软 管弹 性模 量越 小 ， 外 径越 大 ， 则管 道水 锤波速 越 小 。在 尺 寸相 同 的条件 下 内置含钢 线软 管 是 降低水锤 波 速 的最 优 方案 。
路 的维护和 资源 节约 都会造 成较 大 的影 响 。因此 ， 从管 网 的设计 、 工一直 到 运行 阶段 ， 要对 水锤 采 取 施 都 系列 措施 来 降低爆 管 的发 生 。研 究 水 力计算 的误差对 水 锤 防护 的影 响 ， 以及 电算法 软件 ｐ ｐｎ ｔ在 水 ｉｅ ｅ 锤计算过程 中的应用就显得尤为重要。由于我 国南北降水不均匀， 口底子大， 人 很多地方都需要长距离输 水 ， 长距 离输水 工程 的设计 中， 在 一旦 水锤 防护措 施没 做好 ， 将造 成重 大 的经 济损 失 。 以 ， 水管道 的安 所 输 全 防护有着非同寻常的现实意义， 政府相关部门与工程技术人员须对其高度重视 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０ － ４ ２ １ － ７ ２
第一作者简介 ： 陈卓 ， 汉族 ， 女， 湖北黄陂人， 湖北职业技术学院建筑技术学院副教授 ， 主要研 究方 向为管网优化。
长距离大管径输水管道水锤防护技术
长距离大管径输水管道水锤防护技术就现阶段来讲，水锤现象属于长距离大管径输水管道工程中较为常见的故障问题，一直以来都没有受到工程单位的重视。
为了保证供水系统的正常运行，必须对长距离大管径输水管道的水锤防护技术加以重视。
文中在对水锤防护技术的作用和危害进行分析之后，探讨输水管道气水两相流压力的特点，并试着提出水锤防护的优化措施。
标签：长距离；输水管道；大管径；水锤防护技术1、水锤防护技术的作用在对长距离大管径输水管道的水锤防护技术进行设计时需要经过繁琐的计算过程方可确定最佳的设计方案，也是因为水锤计算涉及的数据较多，计算困难较大，使水锤防护不利问题成为长距离大管径输水管道中较为常见的问题之一，对工程质量和使用性能的影响也是极大的。
在泵站建设系统中将水锤防护不利的问题作为泵站建设的首要问题来看待，可见，水锤防护不利对工程造成的重要影响。
2、水锤防护不佳的危害因水锤防护技术不佳所引发的事故类型有很多，且极具危害性，例如，水管破裂事故的发生会对周边区域的供水系统造成严重影响，如果不能采用有效的措施进行及时处理，将会导致大规模区域的用水情况受到影响，为居民的生活带来不便；水锤防护技术不佳造成的止回阀上顶盖和壳体出现破损现象，此类问题如果没有特定的检修维护机制很难及时发现，会形成大量的水资源浪费，对我国的资源利用率带来一定影响，较为严重的情况还会使水泵站面临被淹没的风险。
3、长距离大管径平坦地区输水管道的气水两相流压力特点针对平坦区域的长距离大管径输水管道而言，从管道的充水阶段到运行阶段水流可以呈现出六种流态，分别是层状、波状、气团状、泡沫状、段塞状和环状。
其中的层状和波状仅在管道充水阶段有所展示，而泡沫状、气团状和环状均属于过度流态，存在的时间相对较短，为此，段塞形态属于平坦区域管道水流的常态。
除此之外，段塞流态中还存在大气囊形态的特例现象，但在实际运行中这种形态并不常见，管道内的水流还是以段塞流态为主。
这就代表管道内的气体存在形式是以独立气囊的状态为主，这样才能形成段塞流态的水流。
长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究
长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究摘要：科学技术发展迅速，随着我国工农业现代化步伐的加快，淡水资源供需矛盾日益突出，为了促进不同区域的发展，大跨江“南水北调工程”、“黄河吉庆”等一系列国家大型输水工程，小到每个小城镇的输水工程一个接一个。
为了降低工程造价和成本，常根据自然地形采用重力流输输水体。
在这种封闭输水过程中，往往存在气液两相流动，容易产生压力冲击，甚至断流架起水锤，对输水管道造成严重破坏，给人们的财产和健康造成巨大损失。
因此，研究和总结输水管道水锤防护具有重要意义。
关键词：长距离重力流；输水管道系统；水锤防护研究引言：近年来，随着社会的发展，人们对水的需求不断增加。
然而，淡水资源的分布在时间和空间上并不均衡，水污染问题日益严重。
水资源供需矛盾逐步升级。
为了解决这一问题，国内外建设了大量的长距离引水工程，将水资源从资源丰富的地区引到资源贫乏的地区。
长距离调水工程有许多分支线，大流量，和其他特征，水转移系统水力过渡过程的现象，很容易导致水锤问题，不仅损坏的泵设备，而且管道破裂，导致严重损害整个调水工程。
目前，引水工程的规模越来越大，引水系统变得越来越复杂，和水锤防护问题越来越突出，越来越多的科研设计和操作管理人员开始关注水锤防护问题。
1、重力流输水系统类别重力水流输水是指整个输水过程中只依靠重力输送输水，最大限度地利用重力势能，这样可以节省泵房等施工管理费用，大大降低工艺运行费用。
因此，在满足地形条件的情况下，应优先考虑重力流输水方式。
从水力学角度看，重力流输水可分为无压流和有压流。
1.1无压力流动输水方式输水过程中的水流形态与天然河流相似，水面自由。
水体剖面和水体的流速受底部波动的影响较大。
流动梯度与管道基本相同。
1.2加压水流输水在自流输水过程中，随着管道距离的增加，水流压力从初始的不加压水流逐渐增大，在管道的末端系统存在动水压力和静水压力。
当流体动力压力接近管道坡度时，可以忽略不计。
小流量大高差单级加压供水管道工程设计
小流量大高差单级加压供水管道工程设计
鲁青青;薛英文;杨开;李江云;邹勇
【期刊名称】《给水排水》
【年(卷),期】2015(41)9
【摘要】以木兰山风景区供水工程为例，介绍了小流量大高差单级加压供水管道工程设计，包括管道设计、水泵设计、支墩设计以及水锤防护措施等。
工程实践表明，对于流量相对较小，管径不大，但高差较大的供水工程，可以采用直接加压方式供水，且该供水方式较多级加压供水来说，管理维护都更为方便。
【总页数】5页(P88-91,92)
【作者】鲁青青;薛英文;杨开;李江云;邹勇
【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072
【正文语种】中文
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