水锤计算解析法例题
第九章水锤计算的解析法
一、串联管水锤的简化计算
对于间接水锤，管道的平均特性常数为
a mVm m 2gH0
LVm m gH0Ts
2L tr am
求出管道平均特性常数后，可按简单管的间接水锤 计算公式求出复杂管道的间接水锤值。
二、分岔管的水锤压力计算
分岔管的水锤计算方法之一是截肢法。
特点：当机组同时关闭时，选取总长为最大的一根支管， 将其余的支管截掉，变成串联管道，然后用各管段中实际流 量求出各管段的流速，再用加权平均的方法求出串联管中的 平均流速和平均波速，最后采用串联管的简化公式相应地求 出水击值。
Hp1=Hp2=Hp3=…=Hp
Σ Q=0
三、水锤的边界条件
3. 水轮机
(1) 水斗式水轮机喷嘴的边界条件为：(孔口出流规律)
vi i 1 i
i i max
嘴全开时断面积
——称为相对开度；ω max——喷
vi Vi /Vmax
(2)
i Hi /H 0
——为任意时刻水击压力相对值。 ——为任意时刻相对流速。
A m
三、开度依直线变化的水锤
间接水锤类型的判别条件
仅用 0 大于还是小于1 作为判别水锤类型的条件 是近似的。水锤的类型除 与 0 有关，还与 有 关。 水锤类型判别图中，曲线 表示极限锤击和第一相水 锤的分界线，直线表示第 一相锤击和直接水锤的分 界线。
1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 -0.4 -0.8 -1.2
σ
III d II 1 m
1 m I m 1 0 2.0
0.0
V y1 ym
0.4
0.8
1.2
1.6
IV ym y1
水锤计算例题9-2
天津大学，水电站249页水锤压力例题9-2某水电站压力管道长L=400m ，直接自水库引水，上下游水头差120m ，水击波速度a=1000m/s 。
阀门全部开启（τ0=1）时，管道流速Vmax=4.5m/s 。
(1)设阀门在0.5s 中全部关闭，求阀门断面最大水击压力。
（2）设阀门按线性规律关闭，有效关闭时间Ts=4.8s 。
①若阀门由全开到全关，求阀门断面最大水击压力。
②若阀门由部分开启（τ0）到全关，求阀门断面最大水击压力。
解：1判断水击类型计算相长，s a L t r 8.0100040022=⨯== （1）阀门在0.5s 中全部关闭，a L t 2<，发生直接水锤，)(4595.48.910000m v g a H =⨯==∆ （2）阀门按线性规律关闭①有效关闭时间Ts=4.8s ，阀门由全开到全关，aL t 2>=0.8s ，发生间接水锤。
②若阀门由部分开启（τ0=0.5）到全关，Ts=4.8s ×0.5=2.4（s ），a L t 2>=0.8s ，发生间接水锤。
2计算管道特性常数ρ、σ91.11208.925.4100020max =⨯⨯⨯==gH av ρ 32.08.48.95.44000max =⨯⨯==s T gH Lv σ 3判断何种间接水锤、计算水锤压力值①有效关闭时间Ts=4.8s ，阀门由全开到全关，ρτ0=1.91×1=1.91>1，为极限水锤。
采用表9-1中简化公式38.032.0232.0222=-⨯=-=σσξA m ； )(6.4512038.00m H H A m =⨯==∆ξ②若阀门由部分开启（τ0=0.5）到全关，Ts=4.8s ×0.5=2.4（s ）ρτ0=1.91×0.5=0.96<1，按照第一相水锤近似公式32.05.091.1132.021201-⨯+⨯=-+=σρτσξA =0.39 )(8.4612039.001m H H A =⨯==∆ξ。
水锤压力计算
水锤压力计算（一）
（1）根据小水电运行情况,水锤压力计算按以下两种工况计算：
a. 水库正常蓄水位 2180.0m 时，机组突然丢弃全部负荷。
b.小水电运行限制水位 2178.0m 时，机组由空转至满负荷运行。
（2）水锤计算基本公式：
a. 钢管中水锤波传播速度α值：
式中 1425—声波在水中的传播速度（m/s ）；
ε—水的弹性模量，ε=2.1×104（kg/cm 2）；
E —管壁的弹性模量，E 钢=2.1×106（kg/cm 2）；
D —压力管道的内径（mm ）；
δ—管壁厚度（mm ）。
b. 水锤波在水管中传播来回一次所需时间：
式中 L —压力钢管总长度（m ）；
α—水锤波传播速度（m/s ）。
c. 压力水管特性常数：
式中 ρ、σ—钢管特性常数；
H —水电站的静水头（m ）；
V —钢管中水流流速 （m/s ）；
Ts —导叶关闭时间 Ts=5s 。
(3) 经过计算判断得压力钢管内水锤为间接水锤，最大值为极限水锤，水锤压力沿程分布计算成果见表1.3.1。
压力钢管水锤压力计算成果表
gH V 2αρ=
gHTs
LV
=σδ
εαD
E +=11425
α
L
t r 2=
(4)水锤压力沿程分布曲线见附图1.1.1。
第八节 水锤的计算条件和减小水锤压强的措施
第八节水锤的计算条件和减小水锤压强的措施一、水锤计算条件的选择水锤计算的主要目的是推求管道中的最大和最小水锤压强。
管道中的内水压强是静水压强和水锤压强的代数和。
前者决定于电站的上下游水位，后者则决定于水头、流量、调节时间和调节规律。
管道中的最大内水压强一般控制在以下两种情况：（1）上游最高水位时电站丢弃负荷。
此时电站的流量和水锤压强都不是最大值，但由于管道中的静水压较高，叠加的结果有可能是控制情况。
（2）计算水头时电站丢弃负荷。
这时管道中的静水压较低，但电站的流量和丢弃负荷时的水锤升压较大，叠加的结果也可能是控制情况。
机组转速上升一般控制在这种情况。
水电站流量变化的选择决定于引水系统的布置形式和电气主结线图。
对于单元供水（一管一机）情况，一般应按机组丢弃全负荷考虑。
对于集中供水（一管多机）情况，若与管道连接的所有机组由一个回路出线，则应按这些机组同时丢弃全负荷考虑；若这些机组由两个或两个以上回路出线，则应根据具体情况作具体分析。
管道中的最低压力一般控制在以下两种情况：（1）上游最低水位时电站丢弃负荷，导叶关闭后的正水锤经水库和导叶反射而成的负水锤；（2）上游最低水位时电站最后一台机组投人运行。
尾水管进口的最低压力一般决定于下游最低水位时机组丢弃负荷情况。
调节时间和调节规律的选择应结合机组的转速变化和调速器的特性进行。
二、减小水锤压强的措施减小水锤压强对于降低引水建筑物及机组造价和改善机组的运行条件均有重要意义。
减小水锤压强主要有以下几种措施。
（一）减小压力管道长度减小压力管道的长度，使进口的反射波能较早地回到压力管道的末端，增加调节过程中水锤的相数，加强进口反射波削减水锤压强的作用，从而降低水锤压强。
从水锤计算公式也可看出，减小L可以减小σ，因而可减小ζ。
因此，根据具体的地形地质条件，压力管道的布置应采用尽可能短的路线。
在比较长的引水道中，常设置调压室，利用其底部较大的面积和自由水平反射水锤波，调压室的功用实质上就是缩短压力管道的长度。
案例解析如何解决水锤问题
案例解析如何解决水锤问题案例解析如何解决水锤问题水锤效应，在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停车）使水的流速突然发生变化，从而引起水击，这种水力现象称为水击或水锤。
本文将分析案例，带给你一些解决水锤现象的办法，并通过系统性的经验分享，帮你强化技术基本功，成为工程上解决问题的高手。
01要小心，水锤发生常见场景1 阀门关闭太快的情况下，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是流体力学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。
2 关闭的阀门又突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
3 电动水泵机组突然停电或启动时，同样也会引起压力的冲击和水锤效应，冲击波沿管道传播,极易导致管道局部超压而造成管道破裂、损坏设备等。
4 输水管道过长，高差过大，管道中水流速度过大等。
02要重视，水锤现象的危害水锤引起的局部压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动，对管路系统造成的危害主要有：1 引起管道强烈振动，管道接头断开；2 破坏阀门，严重的压强过高造成管道爆管，供水管网压力降低；3 压强过低又会导致管道的瘪塌，还会损坏阀门和固定件；4 引起水泵反转，破坏泵房内设备，严重的造成泵房淹没等事故，影响生产和生活。
在膜项目中，严重时会将膜元件击的粉碎，带来不可恢复的损失。
所以，解决水锤效应的方案、防护成为水处理工程中关键性的工艺技术之一。
03要学习，从案例看解决办法案例：在某项目现场，由于现场空间问题，超滤膜水平安装。
经常出现两端开裂，渗漏等多种问题。
最终原因：发现是开泵开阀瞬间排气不净，产生水锤和气锤造成。
解决方案：每个端盖加装了排气阀，进水阀门从气动改电动慢开阀门。
总结“水锤现象”的解决办法，要注意“防范在先、预防为主”，一般措施有：1 高压泵采用软启动方式避免，如降压启动、变频调速启动、带自动控制器的串电阻启动。
2 在操作方式上避免，如在启动时将进口阀门关闭或关小，然后缓慢打开阀门，直到达到系统工作压力时为止。
第三节水锤计算的解析法
第三节水锤计算的解析法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第三节水锤计算的解析法一、直接水锤和间接水锤（一）直接水锤若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。
由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。
直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c 中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。
若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。
（二）间接水锤若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。
显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。
间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。
二、水锤的连锁方程利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。
初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。
对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。
B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。
A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。
从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为式中v-管道中的相对流速，V=V/Vmax., V为管道中任意时刻的流速，Vmax为最大流速；τ-喷嘴的相对开度，, w为喷嘴任意时刻的过水面积，为最大面积；ζ-水锤相对压强，ζ=（H-Ho）/Ho，H为管末任意时刻的压力水头，Ho为初始水头。
水电站引水压力钢管水锤升压的计算
水电站引水压力钢管水锤升压的简略计算〇说明：有压管路的锤击是由于流体的速度、动量变化引起的，流体的可压缩性和管路材料的弹性是锤击压强得以升降和传播的根源。
设水电站引水压力钢管与阀门系统示意图如下，根据儒柯夫斯基锤击波和锤击压强理论，对该系统的水锤计算如下。
设阀门的关闭时间为Ts，锤击波在管路中往复传递一次历时为T。
则：当Ts＜T时(即从进口到阀门的减压传递尚未到达阀门处，而阀门已经完全关闭)，将产生完全锤击(直接锤击);当Ts≥T时为间接锤击。
直接锤击情况下水锤增压△p=ρ×C×Vo；间接锤击水锤增压△p’=ρ×C×V o×T/Ts。
式中：ρ为管路介质密度，C为锤击波传播速度，V o为流体初速。
二、计算锤击波的第一相长T：T=2×L÷C式中L为管路长度，此处取L=750m，C为锤击波速度，以最大的C计算将得到最短的T以最大的C计算将得到最短的T短=2×750÷1114.48=1.35秒以最小的C计算将得到最长的T长=2×750÷1073.59=1.40秒可以看出，当阀门关闭时间Ts=8秒时，Ts大于T，管道内产生的锤击波为间接水锤。
管路越长，T越大，T/Ts越大，水锤升压也越大。
三、计算管路流速根据标书：DN1000管道设计流量3.5m ³/s ，换成流速Vo=Q/(πr 2)=3.5÷(3.14159×0.52)=4.456m/s DN1200管道设计流量4.65m ³/s ，换成流速V o=Q/(πr 2)=4.65÷(3.14159×0.62)=4.11m/s 四、按间接水锤公式计算，水锤增压△p=ρ×C ×Vo ×T/Ts =1000×1114.48×4.456×1.35÷8=838033 Pa ≈83.8 m 水柱 △p=ρ×C ×Vo ×T/Ts =1000×1073.59×4.11×1.40÷8=772179 Pa ≈77.2 m 水柱五、根据阀门设计手册给出的水锤升压简易计算公式 公式来源：《阀门设计手册》P451，2000.4年版，杨源泉主编《阀门设计》P238，1975年版，沈阳阀门研究所关闭阀门水锤升压计算公式为△p=0.004Q/At 单位Kgf/cm 2此公式经单位换算同等变换后，等效于△p=144*V o/t ，单位m 水柱 在本例中，V o=4.456(4.11)m/s,关阀时间8s ，计算得 △p=144*4.456（4.11）= 80.21（73.98）m 水柱。
水锤计算解析法例题
水锤计算解析法例题摘要：1.数字1 到20 的英语表达2.英语衡水体的概念3.英语衡水体的特点4.英语衡水体的应用正文：一、数字1 到20 的英语表达1（one）2（two）3（three）4（four）5（five）6（six）7（seven）8（eight）9（nine）10（ten）11（eleven）12（twelve）13（thirteen）14（fourteen）15（fifteen）16（sixteen）17（seventeen）18（eighteen）19（nineteen）20（twenty）二、英语衡水体的概念英语衡水体，又称为“衡水字体”或“衡水英文”，是指一种特殊的英文手写字体，起源于中国河北省衡水市。
这种字体的特点是字母规范、工整，适用于书写英文数字、字母和单词，尤其在考试和作业中使用较为广泛。
三、英语衡水体的特点1.字母规范：衡水字体要求字母的书写符合规范，每个字母的笔画、大小和间距都有严格的要求。
2.工整美观：衡水字体要求书写工整、美观，整体排版整洁，易于阅读。
3.高度一致：衡水字体要求字母的高度一致，即每个字母的上下位置保持在同一水平线上。
4.宽度一致：衡水字体要求字母的宽度一致，即每个字母的左右位置保持在同一垂直线上。
四、英语衡水体的应用英语衡水体主要应用于以下几个方面：1.学生作业和考试：衡水市的学生在做作业和考试时，通常要求使用衡水字体书写英文，以保证书写的规范性和美观性。
2.教师批改作业：衡水字体的规范性有利于教师批改作业，便于阅读和评分。
3.企业文档：一些企业也将衡水字体应用于英文文档的撰写，以体现专业性和规范性。
总之，英语衡水体是一种具有特色的英文手写字体，不仅适用于学生作业和考试，还在其他领域发挥着重要作用。
长距离输水水锤计算的方法与计算公式
长距离输水水锤计算的方法与计算公式水锤压力的作用原理──管路内的水系统，系统内任一点水压力的瞬间变化，造成整个水管路系统的压力巨变。
改善与防止(1).改善─系统的压力变化幅度降低，压力变化时间延长水锤压力是以sin,或cos函数曲线变化，说明如下：1. F 大，则T 小2. F 小，则T 大→ 上图中蓝色曲线是改善的方法。
降低瞬间压力升降的F值，延长水锤压力作用的时间管路必须做应力分析，从应力分析曲线选择安装水锤压力吸收器。
如果随便找个地方安装，毫无学问与专业，就不必念书了。
(2)防止─ 从管路设计开始，管路系统平衡的设计，管路材料的选择，‧‧‧等管路材料的选择是唯一最正确的防止方法。
Vw = 1/n ×√K/PTc ＝2L / Vw△Hfr ＝Vw ×△Vr /g其中，n= √ 1+ ID × K / E × SP或n= 1+ √ ID×K×(1.25-μ)/ E×SP上项方程式中ID 管的内径SP 管的厚度E 管材料的弹性系数μ Poisson 常数K 流体的buckling valueP 流体密度Tc 水锤发生的时间L 管路长度瞬间最大压力由以上的数学方程式，管子的材料选择100%掌控值的大小。
这个=F，愈小愈好；愈大愈不好。
上图中的F就是。
如果有需要可与我联系。
该系统不但可以降低噪音到50db以下，也可以防止水锤造成的噪音与管路的伤害。
缴税款。
纳税人未按照规定期限缴纳税款的，扣缴义务人未按照规定期限解缴税款的，税务机关除责令限期缴纳外，从滞纳税款之日起，按日加收滞纳税款0.5‰的滞纳金。
复杂管道水锤计算
复杂管道水锤计算在实际工程中，常见的是复杂管路系统，共有三种类型 (1)串联管:管壁厚度、直径和材料随水头增加自上而下逐 段改变。
(2)分岔管: 这在分组供水和联合供水中经常遇到。
(3)蜗壳和尾水管: 装有反击式水轮机的管道系统，应考 虑蜗壳和尾水管的影响，而且其过流特性与孔口出流不 一样，流量不仅与作用水头有关，而且与水轮机的机型 和转速有关。
一、串联管水锤的简化计算等价水管法: 把串联管转化为等价的简单管来计算 等价原则： 管长、相长、管中水体动能与原管相同设一根串联管的管道特性为：L1，V1，c1； L2，V2，c2； …… ；Ln，Vn，cn(1) (2) 等价管的总长为：L=∑Li =1ni根据管中水体动能不变的要求:LVm=L1V1+L2V2+……+LnVn=∑LiVi ， + + ∑由此可得加权平均流速：Vm =(3)∑ LVi =1ni iL根据相长不变的要求，水锤波按平均波速由断面A传到断面B所需的时间等于水锤波在各段传播时间的总和， 即L L1 L2 Ln Li = + + LL + =∑ cm c1 c2 cn i =1 cincm =L∑ni =1Li ci对于间接水锤，管道的平均特性常数为a mVm ρm = 2gH 0 gLVm σ m= gH 0Ts2L tr = am求出管道平均特性常数后，可按简单管的间接水锤计 算公式求出复杂管道的间接水锤值。
二、分岔管的水锤压力计算分岔管的水锤计算方法之一是截肢法。
特点：当机组同时关闭时，选取总长为最大的一根支管， 将其余的支管截掉，变成串联管道，然后用各管段中实际流 量求出各管段的流速，再用加权平均的方法求出串联管中的 平均流速和平均波速，最后采用串联管的简化公式相应地求 出水击值。
三、蜗壳、尾水管水锤压力计算(1) 首先将蜗壳视作压力水管的延续部分，并假想把导叶移 至蜗壳的末端，尾水管也作为压力管道的一部分,把压力管 道、蜗壳和尾水管组合视为一串联管，再将该串联管简化 为等价简单管进行计算。
中南电力设计院水锤(水击)与汽锤的图解法
中国电力规划协会2005年热机专业技术交流会水锤（水击）与汽锤计算图解法中南电力设计院徐传海程锋2005.11.水锤（水击）与汽锤计算图解法【提要】在介绍水锤现象的基础上，提出水锤计算图解法及防止水锤破坏管道的措施，并将水锤计算图解法用于汽锤计算。
图解法简单实用。
用图解法计算汽锤时发现离关闭阀门较远管段的汽锤不平衡波压是时程分析法（临界长度法）的两倍，说明时程分析法的安全性较差；同时也发现用Pipenet 软件商推荐的延长管段替代锅炉法计算汽锤不尽合理，建议将锅炉视为一个容量较大的定压容器。
【关键字】水锤计算 汽锤计算 图解法1 前言我们知道，当管道中的阀门突然关闭时，管内流动的水会发生水锤（水击）现象，管内流动的蒸汽会发生汽锤现象，即水流速度或汽流速度发生突变使管内的水压或汽压先突升形成压缩波、后突降形成膨胀波（通称压强波），并重复下去，一直衰减至稳定的压力。
在阀门突然关闭的过程中，水压与汽压突然变化的微分式是相同的，其微分式如下： dP=ρcdv (1-1) 这里，dP —压强的微分，Pa ；ρ—介质的密度，kg/m 3；c —压强波在管内介质（水或蒸汽）中的传播速度，m/s ；dv —水流速度或蒸汽流动速度的微分，m/s 。
水锤和汽锤主要差别是前者水流速度远小于压强波在水管中的传播速度，可以忽略水流速度的影响，后者蒸汽流动速度通常只比压强波在蒸汽管道中的传播速度低一个数量级，理论上需要考虑蒸汽流动速度的影响。
因此，水锤和汽锤的计算有相同之处，下面先从水锤着手进行探索。
2 水锤2.1水锤现象描述下面以连接在水池上的排水管道为例分析水锤的全过程[1]。
假设水管的长度为l ，直径为d ，截面积为A ，管内水的正常流速为v ，忽略摩擦损失，但考虑水的可压缩性和管道的变形。
当水管末端的阀门突然关闭时(t=0)，首先，紧贴阀门上游的一层流体，由于受阀门所阻，流速突变为零，而这层流体受后面流来的未变流速的流体的压缩，其压强突增了P h (称为水锤压强)，静水头由高度H 突变为H+h ；管道受压变形，截面积扩大了δA 。
长距离输水管水锤计算实例 汤凯琳
长距离输水管水锤计算实例汤凯琳发表时间：2019-06-20T10:20:57.667Z 来源：《基层建设》2019年第8期作者：汤凯琳[导读] 摘要：通过工程实例对大口径，长距离输水管道水锤计算及水锤消除措施进行分析。
广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院广西南宁 530000摘要：通过工程实例对大口径，长距离输水管道水锤计算及水锤消除措施进行分析。
关键词：长距离输水管道；水锤计算；阀门设置1、前言水锤：由于外界原因（如阀门突然关闭，水泵机组突然停车），使压力管道中水流速剧烈变化，从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水利撞击现象称为水锤现象。
水锤效应有极大的破坏性：当压力过高时造成管道破裂，压力过低（负压）时造成管道瘪塌，还会损坏阀门和固定件。
根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS 193：2005）需对大型长距离输水管线工程进行水锤分析和防护设计。
水锤防护控制标准：①最大压力控制标准：根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS 193：2005）6.1.4 条“水锤防护措施设计应保证输水管道最大水锤压力不超过1.3 ～1.5 倍最大工作压力”。
②最小压力控制标准：根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS 193：2005），对管线负压值没有做出明确数值规定，但是在第6.3.2 条第3点提出：“在突然停泵过程中输水管道出现负压的部分，宜采取消除负压措施及其效果计算”。
下面以北海备用水源为例，简单分析城镇供水大口径长距离输水管水锤分析及计算。
2、工程概况北海备用水源工程，水源为北海市合浦县洪潮江水库滚水坝水域，水库死水位为21.13m，取水口底高程为19.75m，供水至北海市北郊水厂，管道直接接入水厂絮凝反应沉淀池。
该工程日供水量为16.5万m3/d，输水线路总长32.12km，输水管道采用2根管径为DN1200的球墨铸铁管。
输水线路整体呈两端高中间低，最低点高程约3m，沿线地势比较平缓。
某取水工程水锤计算及水锤防护建议
某取水工程水锤计算及水锤防护建议某取水工程是一个重要的水利设施，其正常运行对于当地生产生活具有重要的作用。
在工程运行的过程中，由于闸门的关闭等原因，会发生水锤现象，对工程设施造成损坏，给设施安全带来威胁，因此需要进行水锤计算及水锤防护措施。
一、水锤计算1.概述水锤是由于水体流动的惯性作用和管道弹性变化而产生的压力波。
水锤压力波是随着水流的流速而不断传播和阻尼消失的，因此在不同的管道中会有不同的水锤情况。
某工程中采用圆形钢管作为取水管道，在计算水锤时，需要考虑到管道的长度、直径、管材和接口的弹性模量、管道内水流的流量和流速等因素。
2.计算方法(1) 判断闸门关闭时间：根据工程特点和闸门运动时间，确定闸门的关闭时间。
(2) 计算水锤波速和水锤压力：根据取水管道的长度、直径、水流速度等参数，计算出水锤波速和水锤压力。
(3) 判断水锤波总时长：通过等效传播距离和水锤波速计算得到水锤波总时长。
(4) 最大水锤压力的计算：根据水锤波在管道内传播的规律，计算出水锤波的极值，得到最大水锤压力值。
(5) 水锤防护设施设计：根据最大水锤压力和工程水力条件，设计相应的水锤防护设施，如防护罩、防护阀门等。
二、水锤防护建议1.使用缓冲器缓冲器是一种常用的防护设施，采用防震材料制作，可以有效地减缓水锤冲击。
在不同管径的水利工程中可以使用不同规格的缓冲器，确保防护效果良好。
缓冲器的缺点是费用较高。
2.安装对虹吸管对虹吸管可以在管道中形成一个空气隔离部分，防止水锤冲击从一段管道扩展到整个管道系统。
它通常安装在短管道或负压点处，保护整个工程设施免受水锤冲击的危害。
对虹吸管的缺点是需要一定的维护和清理工作。
3.采用软接头软接头是一种管道连接器，它可以在管道中形成一种柔性连接，可以在水锤发生时自动地吸收压力。
软接头适用于制造成本较低、地理环境比较恶劣的地区。
缺点是软接头的使用寿命较短，需要更换较频繁。
4.设计缓冲池缓冲池是将水锤波在池中消退和降低水锤冲击力的一种设备，可用于缓解水锤波对管道设施的影响，特别是在锁闸和停电情况下。
第三节水锤计算的解析法
第三节水锤计算的解析法一、直接水锤和间接水锤（一）直接水锤若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。
由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。
直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。
若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。
（二）间接水锤若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。
显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。
间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。
二、水锤的连锁方程利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。
初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。
对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。
B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。
A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。
从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为式中v-管道中的相对流速，V=V/Vmax., V为管道中任意时刻的流速，Vmax为最大流速；τ-喷嘴的相对开度，, w为喷嘴任意时刻的过水面积，为最大面积；ζ-水锤相对压强，ζ=（H-Ho）/Ho，H为管末任意时刻的压力水头，Ho为初始水头。
某电厂水锤分析简述
条崭新的途 径。Ｖ Ｌ ． ．斯 特利 特和 Ｃ Ａ ． ．格莱用 特征 线法
科 删
Ⅲ
将 上述一对非线性偏 微分 方程 沿其 特征 线变 换成 ４个 常微 分方程 ， 然后再变换成差分方程 并配之 以各种边 界条件 方程
联立求解 。
技村 ２ 分 析理 论
对有压管道供水 系统进 行 瞬变 流计算 的基本 方程 是描 述有压流瞬变过程的运动方程和连 续方程 ， 这是 一对非 线性 双曲型偏 微分 方程 ， 中沿管 长度 及时 问是 两个 自变 量 ， 其 流 量 和压力 水头是两 个因变量 ， 这样 的方程 组 目前 无法求 得闭 合解 。早期人们在 作一 些假设 与 简化 后用 解析 法来 计算 有 压 流的瞬变过程 ， 其基本原理是利用 阿列维 联锁 方程分 步逐
在水锤分析 当中 ， 掌握软件 的人也 是十分 重要 的。需 要 丰富 的实践经验 以及对实 际工况 的分析能力。
段计算 ， 此法条件严格 ， 因而运用 范围太 窄 ， 只能解决简单管
—
也 — — 屯 —止 — 也 — — —屯 Ｉ —也 — — — － — 屯 — ． ． Ｓ Ｓ ； Ｓ Ｓ Ｌ Ｓ Ｓ 址 王． 也 址 址 址 ．屯— 址
． ． 址 址 ．屯 ． ． ． Ｓ 址 址 址 ．屯 ． —屯． Ｓ 址 ． 屯 ． ． ． 屯 ． ．屯 — 屯 ． Ｓ 址 址 Ｓ Ｓ 址 ． ． —ｌ．屯 ． ．屯 ． ．屯 Ｓ 上 Ｓ 址 Ｓ Ｓ
另外 ， 对于承受 温度膨 胀力 的结 构或 部位 ， 也可 以考 虑 上述 的某些型式 ， 同样可以改变冰盖对结构物 的作用机理 。 ２２ 从结构 的设计标准 的角度考虑 防 、 ． 抗冰 大江大河挡水建筑物一般设 主泄水 闸和副泄 水 闸， 主泄 水闸 闸墩和副泄 水 闸闸墩 可以采 取不 同的抗 冰标 准。在开 江流冰期 ， 利用 主泄水 闸排 冰 ， 主泄水 闸闸墩 可 以采用 较高 的设 计标 准 ， 副泄 水 闸闸墩 只 需 满足 泄 洪 的设 计 标准 即 而 可。并且 主泄水 闸 闸墩 自身 的抗 冰能 力 即可满 足 比较极 端
第九章 水锤及调节保证计算的解析方法
τn
ynA A A 1 − y n = τ 0 + ∑ yi + ρ 1 2ρ 1
n −1
二、开度依直线规律变化的水锤 (一)水锤类型 间接水锤 一 水锤类型 间接水锤) 水锤类型(间接水锤 求解水锤压力的最大值的方法： 求解水锤压力的最大值的方法：在开度依直线 规律变化情况下， 简化方法直接求出 求出。 规律变化情况下，用简化方法直接求出。 开度依直线规律变化：阀门 导叶 导叶)开度大小的 开度依直线规律变化：阀门(导叶 开度大小的 变化与调节时间之间的关线为线性关系，即匀速的。 变化与调节时间之间的关线为线性关系，即匀速的。 τ 1
由式9-10可以看出，第n相末水锤压力不仅与 可以看出， 由式 可以看出 相 有关， 该相末阀门的相对开度τn有关，而且与以前各相末 的水锤压力的总和有关。 的水锤压力的总和有关。
a
0
D0
a
0max
导叶的开度
3、计算公式推导的条件 、 (1) 没有考虑管道摩阻的影响，因此只适用于 没有考虑管道摩阻的影响， 不计摩阻的情况； 不计摩阻的情况； (2) 采用了孔口出流的过流特性，只适用于冲 采用了孔口出流的过流特性， 击式水轮机， 击式水轮机，对反击式水轮机一般应乘以
ξ >ξ
A m
A 1
①常发生在管道较短 的低水头水电站。 的低水头水电站。
②末相水锤压力的计 算式为式 算式为式9-12。 。
ξ =
A m
σ
(σ ± 2
σ +4
2
)
LVmax σ =± 管道特性系数， close+, open−) ( gH 0Ts
从式9-12可见，末相水锤只是σ的函数，而与阀 可见，末相水锤只是 的函数 的函数， 从式 可见 门的τ 和波速a(即管壁的弹性和水的压缩性 无关。 即管壁的弹性和水的压缩性)无关 门的 0和波速 即管壁的弹性和水的压缩性 无关。
水锤试题及答案
水锤分析试题
1. 连续性方程及伯努利方程的数学表达式。
连续性方程：
Q = v 1 A 1 = v 2 A 2
能量方程（即伯努利方程）：
2. 沿程水头损失（达西一魏斯巴赫公式）和局部水头损失的数
学表达式。
沿程水头损失，达西一魏斯巴赫公式 (Darcy-Weisbach) ：
局部水头损失：
3. 请简述水锤的定义。
有压管道中由于某种原因（如阀门突然启闭，换向阀突然变换工位，水泵机组突然停车等），使水流速度发生突然变化，同时引起压强大幅度波动的现象，称为水锤。
l h g g p z g g p z +++=++222222221111v v αραρg
d l h f 22v λ=22m h g
ζ=v
4.请简述什么是直接水击。
当图中阀门突然关闭，如关闭时间
小于一个相长T Z<2L/c，在最早发出
的水击波的反射波回到阀门以前，
阀门已全关闭，这时阀门处的水击
压强和阀门瞬时关闭时相同，则为直接水击。
5.请简述什么是间接水击。
当上图中阀门突然关闭，如阀门关闭时间T Z>2L/c ，则开始关闭时发出的水击波的反射波，在阀门尚未完全关闭前，已返回阀门断面，随之变为负的水击波向管道进口传播。
由于负水击压强和阀门继续关闭所产生的正水击压强相迭加，使阀门处最大水击压强小于直接水击压强，发生间接水击。
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水锤计算解析法例题
例题：
一个长度为100m的直管，其中的1m长的柱塞被快速地向上
拉起，然后突然停止。
忽略管壁的摩擦力和柱塞的质量。
已知水的密度为1000 kg/m³，管道的内径为0.1m。
求水锤的最大
压力。
解析：
根据水锤计算解析法，水锤的最大压力可以通过以下公式计算：P = ρ × V × g
其中，P代表最大压力，ρ代表水的密度，V代表代表柱塞的
体积变化，g代表重力加速度。
首先，计算柱塞的体积变化。
由于柱塞向上拉起后突然停止，没有发生气体压强变化和水的流动，因此柱塞的体积没有发生改变，即 V = 0。
代入公式计算最大压力：
P = ρ × V × g
= 1000 kg/m³ × 0 × 9.8 m/s²
= 0 N/m²
因此，水锤的最大压力为0 N/m²，即没有水锤产生。
这是因为柱塞的体积没有发生变化，所以没有水的流动，没有产生水锤。