高扬程大起伏地形长距离输水工程水锤防护实例研究
长距离高扬程多起伏输水管道水锤防护的探究
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。
长距离输水工程弥合水锤防护措施研究
长距离输水工程弥合水锤防护措施研究张志胜1，段锦章2，周利全3，黄毅1(1.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉 430010； 2.上实环境控股(武汉)有限公司，湖北武汉 430074; 3.云南省滇中引水工程建设管理局昆明分局，云南昆明 650021)摘要：为选择合适的弥合水锤防护措施，针对长距离重力有压力流输水的特点，建立了水力暂态条件下空气阀数学模型，并采用Bentley Haestad Hammer软件对某长距离输水工程进行了弥合水锤模拟计算。
计算结果表明：不设空气阀、布设复合式进排气阀与布设防水锤空气阀3种工况下瞬态升压分别为157.0，200.6 mH2O及40.0 mH2O，对应升压比分别为3.75，5.62及1.93；不设空气阀与布设复合式进排气阀条件下均发生了弥合水锤，最大空腔体积分别为350 L和775 L，而布设防水锤空气阀可有效避免弥合水锤；3种工况条件下只有防水锤空气阀升压最低，最大水锤升压较不设空气阀条件下降74.5%，且整体波动最为缓和。
通过对3种工况条件下空气阀进排气体积及压力变化情况进行比较分析，可知工况2与工况3空气阀组进排气量差值为2 198～5 558 L，最小压力相差-0.05 ～0.01 MPa，最大压力相差0.38 ～0.89 MPa；工况2空气阀在管线末端检修阀关阀过程中发生了剧烈的进排气体积变化，叠加了关阀水锤，而工况3空气阀在整个计算过程中进排气体积变化较为缓和，气体体积流量及水压峰值得到了有效控制，可以认为防水锤型空气阀是弥合水锤的有效防护措施。
关键词：弥合水锤； Bentley Haestad Hammer；复合式进排气阀；防水锤空气阀；空腔运动；注气微排有压管道瞬态运行中会出现负压，当压力降到饱和蒸汽压力以下时将导致水柱分离，在该处形成空腔，空腔湮灭时水柱间剧烈碰撞，将产生断流弥合水锤。
文献表明：瞬态过程中气液两相流主要呈段塞流、气团流和泡沫流，负压条件下空腔的大小、数量取决于管道的复杂程度、管径大小及流速等[1-2]。
长距离超高扬程输水系统水锤防护模拟研究
３ ｈｎ ｔ ｔｒａ ｏａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＣ ｎｕ ｉ ｏ ，Ｌｄ Ｂ ｉｎ ００ ４ Ｃ ｉａ ．Ｃ ｉ Ｗａ ｒ ｎｅｎｔ ｎｌ ｎｉ ｅｉ ｏｓｈｎ Ｃ ． ｔ ， ｅ ｉｇ１０４ ，ｈｎ ） ａ ｅＩ ｉ ｎ ｎ ｇ ｊ
Ａｂｓｒ ｔ： ｒｔ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｏ ｉｔ ｎ ｅ，ｈｉｈ ｌ ，ａ ｐ ｅ ｓ ｉａｉｎ ｈ ｉｔｎ ｏ ｏ ｇ ｄ ｓａ ｃ ｔａｃ Ｆｏ ｈ ｔ ｄ ｆｌｎｇｄ ｓａ ｃ ｇ ｉ ｔ ｆ ｒ ｓｕｒｚ ｔｏ ｏ ｓｉ ｇ ｆｒｌ ｎ ｉｔ ｎ ｅ
ｗ ｔｒｓ ｓ ｍ ｔ ｒｈ ｍｍｅ ｒ ｔｃ ｉｎ ｐ ｏ ｌｍｓｉ ｏ ｔ ｗ ｓ Ｃ ｉ ａ ｏ ｉｅ ｔ ｎ ｅ ｇ － ａ ｅ ｙ ｔ ｗａｅ ａ ｅ ｒｐ ｏ ｅ ｔ ｒ ｂ ｅ ｎ Ｎ ｒ ｅ ｔ ｈｎ ，ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉ ａ ｎ ｉ ｏ ｈ ｈ
Ｓ ｕｄ ｎ ｏ ｔｍ ａ ｕｒ ｅ ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｆ ｒ ｈｉ ｈ－ ｎｄ ａ ｅ ｔ ｙ ｏ ｐ ｉ ｌｓ ｇ ｏ ｅ ｔｏ ｏ ｇ ｕ ｕｌ ｔ ｌ ｎｇ ｄ ｓａ ｃ ｔ ｒ ｔ ａ ｍ ｉｓｏ ｐｉ ｅ ｉ ｏ － ｉｔ ｎ ｅ ｗａ ｅ ｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ ｐ ｌ ｎｅ
Ｖ１８ 。 ｏ２ Ｎ． ． ２
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长 距 离 超 高 扬 程 输 水 系 统 水 锤 防护 模 拟 研 究
刘 建 华 刁 美玲 王春 艳 。陈 晨 高金 良 ， ， ， ，
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》范文
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速和工业的快速发展，水资源的需求量日益增长，长距离输水工程作为解决水资源时空分布不均、供需矛盾突出的重要手段，其管线优化和水锤模拟研究变得尤为重要。
本文针对长距离输水工程管线的优化设计及水锤模拟进行研究，旨在提高输水管线的运行效率、降低能耗，并确保输水过程中的安全性。
二、长距离输水工程管线优化1. 管线设计原则长距离输水工程管线的优化设计应遵循经济性、安全性和可持续性原则。
在满足输水需求的前提下，应尽量减少管线的长度和弯头数量，以降低能耗和运行成本。
同时，应考虑地形、地质、气候等因素的影响，确保管线的安全性和稳定性。
2. 管材选择与优化管材的选择对管线的运行效率和安全性具有重要影响。
在优化过程中，应根据实际需求和条件，选择合适的管材。
例如，对于长距离、大流量的输水工程，可采用钢制管道或塑料管道等具有较高强度和耐腐蚀性的材料。
此外，还应考虑管道的连接方式、防腐措施等因素，以确保管线的长期稳定运行。
3. 泵站与调蓄设施的优化配置泵站和调蓄设施是长距离输水工程的重要组成部分。
在优化过程中，应根据实际需求和地形条件，合理配置泵站和调蓄设施的数量、位置和规模。
通过优化泵站的运行策略和调蓄设施的调度方案，可以提高输水效率、降低能耗，并确保输水的稳定性和安全性。
三、水锤模拟研究水锤是指在水管系统中因流体速度的突然变化而产生的压力波动现象。
在长距离输水工程中，水锤现象可能对管道、阀门、泵站等设备造成损坏，甚至引发严重的安全事故。
因此，对水锤现象进行模拟研究具有重要意义。
1. 水锤模拟方法水锤模拟方法主要包括特征线法、有限元法、有限差分法等。
其中，特征线法因其计算速度快、精度高而被广泛应用于长距离输水工程的水锤模拟。
通过建立水管系统的数学模型，利用特征线法对水锤现象进行模拟，可以预测管道中的压力变化和流体速度变化，为优化设计方案提供依据。
2. 水锤防护措施为防止水锤现象对输水工程造成损害，应采取有效的防护措施。
长距离输水工程水锤防护分析和工程实践
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。
浅论长距离多起伏输水管道水锤防护
低碳技术LOW CARBON WORLD 2018/1浅论长距离多起伏输水營道水#防护王崛(湖南省农林工业勘察设计研宄总院，湖南长沙410000)【摘要】随着社会的发展，城市的进程在逐步加快，人们的生活水平越来越高，为了满足社会生活和生产的需要，长距离、大范围的引水工程越来越受到人们的重视。
水锤防护是长距离输水管道的关键因素之一，水锤防护对输水工程建设具有重要意义。
本文主要对长距离管道水锤防护多波动进行了分析，并结合实际情况和发展水系统的特点，提出了科学合理的水锤防护措施，促进工程建设快速发展。
【关键词】长距离;多起伏输水管道;水锤防护【中图分类号】TU991.39 【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2018)01-0110-02引言引水工程的建设需要重点关注，更多的是管道水锤防护问题。
长距离大型输水工程的施工要求较高，实际运行中会遇到管爆问题，给工程施工带来安全隐患。
在输水过程中，长距离承压输水管道容易发生水柱分离，对输水管道的损坏严重。
因此，对长距离管道水锤防护的研究具有重要的意义。
1水锤现象概述1.1水锤的基本概念及分类水锤现象主要是指由于动量变换引起的压力管道速度的巨大变化，它是在管路中形成一系列液压升降快速交替撞击现象。
水锤是由流速、加速度、动压等因素影响的水力瞬变过程。
水击的穗定性不强，随空间位置和时间的变化而变化，且没有穗定的流动状态。
现在，我国将被称为“水击泵站主管道系统的水力过渡过程，因此水锤的特性，在从穗定状态过渡到另一种穗定状态时，会有很大的不穗定性。
水锤有多种类型，不同的分区角，有不同的分类。
①根据截止阀与水锤相位的关系，直接水锤和间接水锤可分为两部分。
②影响水锤形成的外部条件是不一样的，按这一划分标准，水锤可分为启动水锤、闭阀水锤和停泵水锤三种。
③水压是水锤现象的一个关键因素，根据液压的特点，水锤分为刚性水锤和弹性水锤。
水锤现象会引起水锤波动现象。
水击现象有两种：水柱连续水锤和水柱隔水水锤，水锤结构如图1所示。
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》篇一一、引言长距离输水工程作为重要的基础设施建设，直接关系到区域内的水资源供给及环境保护。
而其运营效率和安全性能往往依赖于管线的优化设计和模拟分析。
在此背景下，本论文对长距离输水工程管线优化及水锤模拟进行了深入研究，旨在提高输水效率、降低运行成本，并确保输水过程中的安全性。
二、长距离输水工程管线优化1. 优化设计原则在管线优化设计中，我们遵循了经济性、安全性和可持续性原则。
经济性要求在满足输水需求的前提下，尽可能降低建设及运营成本；安全性则要求管线设计需考虑各种极端情况，如地震、洪水等自然灾害的抗击能力；而可持续性则强调管线的环保设计及节能措施。
2. 管线材质和布局优化（1）管线材质：在管线材质选择上，我们考虑了材料的抗腐蚀性、耐久性以及成本等因素。
通过对不同材质的管道进行性能对比分析，最终选择出性价比最高的材料。
（2）管线布局：在管线布局上，我们通过数学模型和地理信息系统技术对管线进行了精准的路径规划。
考虑到地形、地貌等因素，以及管线的安全性和施工便利性，优化了管线的走向和布局。
三、水锤模拟研究水锤现象是长距离输水工程中常见的现象，其产生的原因主要是水流速度的突然变化。
为了有效控制水锤现象，我们进行了深入的水锤模拟研究。
1. 水锤模拟方法我们采用了计算流体动力学（CFD）技术进行水锤模拟。
通过建立数学模型，模拟不同工况下的水流变化情况，分析水锤产生的原因和影响范围。
2. 水锤控制措施（1）设置调压塔：在关键节点设置调压塔，通过调节塔内水位，减轻水锤对管道的影响。
（2）改进阀门控制：优化阀门的开关时间及速度控制，减少水流速度的突变，从而降低水锤的产生。
（3）安装水锤消除器：在水泵出口等关键位置安装水锤消除器，吸收和减轻水锤对管道的冲击力。
四、结论与展望通过优化设计原则、管线材质和布局的优化选择以及水锤模拟研究，我们成功提高了长距离输水工程的运营效率和安全性。
长距离高扬程多起伏输水工程水锤防护研究的开题报告
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。
长距离高扬程多起伏输水管道采用箱式双向调压塔等措施的水锤防护研究
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/。
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 。
高扬程泵站输水系统水锤防护研究
高扬程泵站输水系统水锤防护研究高扬程泵站输水系统水锤防护研究摘要：水锤是指液体在管道系统中产生的压力冲击波，常常给管道和设备带来严重的损坏。
本文以高扬程泵站输水系统为例，研究了水锤的形成原因、传播规律以及相应的防护措施。
通过数值模拟和实验验证，得出了一些重要结论，为高扬程泵站输水系统提供了有效的水锤防护方法。
一、引言高扬程泵站输水系统是大型水利工程中常见的一种形式。
由于其工作条件的特殊性，输水系统中常常产生水锤现象。
水锤是指在管道系统中液体由于突然阻塞或突然关闭等原因，产生压力波动，造成系统中压力急剧变化的现象。
水锤常常给管道和设备带来严重的破坏，因此研究水锤的发生机理和防护方法对于输水系统的正常运行至关重要。
二、水锤的形成原因1. 突然关闭阀门：当阀门突然关闭时，流体在短时间内被阻塞，形成压力积累，最终产生水锤。
2. 突然开启阀门：当阀门突然开启时，流体会突然加速，形成压力波动，也会产生水锤。
3. 泵组启动和停机：泵组启动和停机时，流体的加速和减速过程中，也会产生压力波动和水锤。
三、水锤的传播规律1. 波的传播速度：在管道中，波传播的速度由波的声速和介质的物性决定，对于绝大多数输水系统，波的传播速度可以近似为管道内的流体速度。
2. 波的幅值和衰减：在波传播过程中，波的幅值会随着距离的增加而逐渐衰减，但衰减速度取决于管道的几何形状和材料的特性。
四、水锤的防护措施1. 安装减压阀：减压阀可以通过调节管道中的压力，有效减少水锤的发生。
减压阀的选择应根据实际需要和泵站工作条件进行合理设计。
2. 安装缓冲罐：缓冲罐可以起到减缓水锤的作用，通过调整缓冲罐的容积和位置，可以有效减少水锤的压力波动。
3. 改变管道结构：合理设计管道的几何形状和材料，可以改变水锤波的传播速度和幅值，从而减少水锤对管道和设备的损害。
4. 安装波动吸收器：波动吸收器可以吸收水锤波的能量，减少波的幅值和衰减速度，从而保护管道和设备的安全。
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。
长距离输水管道水锤防护措施探讨
长距离输水管道水锤防护措施探讨近年来，越来越多的长距离翻山越岭的输水工程，这些扬程高、距离长、管线多起伏的输水管线，最常见而突出的问题就是输水管线的水锤防护问题。
对此长距离输水管道中阀门启闭时发生的水锤效应采取相应的防护措施，以减少水锤带来的进一步危害，保证供水系统的运行安全。
标签：水锤泄放阀；数值模拟；水锤防护引言长距离有压输水管道易发生水柱分离水锤危害，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。
根据长距离高扬程多起伏输水管道系统的特性和多年的经验，提出此种管道水锤防护的重点是消除断流弥合水锤，并结合供水工程实例进行水锤防护优化提出有效的水锤防护措施。
1、工程概况共和县恰卜恰城镇供水（一期）工程位于青省海南州共和县境内，本工程为远距离输水工程，水源地在切吉乡东南向的切吉滩上，供水规模为2.09万m3/d，管道流量241.68l/s，采用单管输水，输水管线总长87.31km。
水源为地下水，采用机井泵站取水。
引水口地面高程为3266m，输水干管末端地面高程为2950m，两地地形差340m，自引水口至管线末端水头差为340m，输水干管在运行过程中累计的水头势能足以补偿水体在管线内流动而产生的水头损失（因管线前50公里地形成倒虹形式），管道在运行中呈高压运行。
2、长距离输水管道水锤常见的防护措施进行长距离输水时，管道中的开启阀门与关闭阀门、启水泵和停水泵又或者是管道内排出气体时不流畅都很容易发生水锤事故。
特别是在系统停泵的过程中，其管道中的压力下降迅速，管道中的重要位置很容易被破坏，水柱弥合过程中的碰撞也会产生很大的压力，致使管道内压力升高，从而造成事故的发生。
在进行水锤防护时，对其采用的防护措施有以下几点：（1）进行启阀和闭阀水锤的防护措施，可以使启阀门和闭阀门的操作时间尽可能的延长。
以蝶阀为例，在控制总流量时，要在蝶阀关闭之后的25秒以内，分为两个阶段进行关闭，在快关60秒后，进行慢关25秒，利用水锤模拟可得出关闭的最佳时间。
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》范文
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速和工业化的不断发展，对水资源的需求日益增长，长距离输水工程成为解决水资源分布不均、保障供水安全的重要手段。
然而，长距离输水工程在设计和运行过程中面临着诸多挑战，如管线优化、水锤现象等。
本文旨在通过对长距离输水工程管线的优化及水锤模拟研究，提高管网的运行效率和安全性，为实际工程提供理论支持。
二、长距离输水工程管线优化1. 背景及重要性长距离输水工程管线优化是提高供水效率和降低成本的关键。
优化管线设计可以减少管网能耗、降低泄漏率、提高供水可靠性，对保障水资源供应具有重要意义。
2. 优化方法及案例分析（1）管线布局优化：根据地形、水源、用水需求等因素，合理规划管线布局，减少迂回和冗余，降低能耗。
例如，某市通过优化管线布局，减少了约XX%的能耗。
（2）管材选择与管道壁厚设计：根据不同地区的气候、地质条件，选择合适的管材和壁厚，以降低管道破损和泄漏的风险。
例如，在地震高发区，采用高强度钢管或非金属管道可以降低破损风险。
（3）压力分区与增压站布局：根据用水需求和地形特点，合理划分压力分区，设置增压站，确保供水压力稳定。
某长距离输水工程通过合理布局增压站，提高了供水压力的稳定性。
三、水锤模拟研究1. 水锤现象及其危害水锤现象是长距离输水工程中常见的物理现象，主要表现为水流速度突变时产生的压力波动。
水锤可能导致管道破裂、阀门损坏、系统失稳等严重后果，影响供水安全和稳定性。
2. 水锤模拟方法及技术（1）数值模拟方法：利用流体动力学软件，建立输水管网模型，通过设置边界条件和初始条件，模拟水锤现象。
（2）物理模拟方法：利用实验设备，模拟实际管网运行情况，观察和分析水锤现象的发生规律和影响因素。
3. 水锤模拟在长距离输水工程中的应用（1）预测和评估：通过水锤模拟，可以预测和评估管网在不同工况下的水锤现象，为工程设计提供依据。
（2）优化措施：根据模拟结果，采取合理的优化措施，如安装水锤消除器、调整阀门关闭速度等，以降低水锤影响。
大高差重力流多级减压输水管道水锤防护技术研究
大高差重力流多级减压输水管道水锤防护技术研究随着城市规模的不断扩大与发展及人口的激增,我国大部分地区淡水资源供需矛盾的问题越来越严重。
综合多方面考虑,跨流域调水成为解决这一问题最有效的措施。
每一个跨流域调水工程,从前期的项目设计到最终的整体运行都耗费了人们大量的心血。
因此,如何保障跨流域输水工程安全稳定运行成为了社会的焦点。
跨流域输水工程能否安全运行在很大程度上取决于输水管线的水锤防护措施,因此,在实际工程中,我们需要对输水管道进行详尽的水锤分析计算以保证输水管道安全运行。
文中通过水锤的相关概念与理论,介绍了管道中水锤波的传递特点及管道中排气不畅的危害,并指出了重力流输水项目的主要特点及几种常见的水锤防护方式。
同时,结合计算机软件模拟计算对长距离大高差重力流输水工程进行了详细的水锤模拟计算,对管道中各种水力过渡条件进行分析说明并给出几种常见的水锤防护设备的边界条件及各自的降压特点。
文章重点介绍了以新型阀门——喷孔式高比例控流阀为主的一种全新的水锤防护措施,喷孔式高比例控流阀是杨玉思教授研制出的一种新型阀门,该阀门集降压与调流功能于一身,实现了我国在阀门方面的新的突破。
同时,喷孔式高比例控流阀完全属于水力自控,实现了水锤防护方面的自动化,减少了因为操作不当而带来的损失。
最后,本文以新疆双河市保尔德水库重力流输水项目为例,通过计算机软件模拟计算,进行了详细的水锤防护计算。
根据不同的阀门控制时间及管道内水锤压力曲线值,给出了较为合理的水锤防护措施及管道末端阀门合理的关闭时间。
同时,对恒速缓冲排气阀、水位控制阀、调流调压阀及喷孔式高比例控流阀的水锤防护效果进行了详细的水锤计算。
经计算结果可以看出,喷孔式高比例控流阀具有良好的降压稳流效果且具有良好的安全性、经济性。
通过该长距离大高差输水工程实例的水锤计算分析,总结出了长距离大高差重力流输水管道的有效的水锤防护措施。
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》范文
《长距离输水工程管线优化及水锤模拟研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速和工业的快速发展，水资源的需求量日益增长，长距离输水工程成为了解决水资源供需矛盾的重要手段。
然而，长距离输水工程面临着诸多挑战，如管线设计、运行管理、水力瞬变等问题。
其中，管线优化和水锤模拟是长距离输水工程中的关键技术。
本文将重点探讨长距离输水工程管线的优化设计及水锤模拟研究，以期为工程实践提供理论支持和指导。
二、长距离输水工程管线优化2.1 优化目标长距离输水工程管线的优化设计主要目标包括：降低工程成本、提高输水效率、保障供水安全、减少环境影响等。
在优化过程中，需要综合考虑管线的布局、管材、管径、埋深、阀门设置等因素。
2.2 优化方法（1）数学模型法：通过建立数学模型，对管线进行定量分析和优化。
如利用流体力学原理，建立管线的水力计算模型，对管径、流速等参数进行优化。
（2）地理信息系统（GIS）法：利用GIS技术对地形、地貌、地质等进行综合分析，为管线布局提供依据。
同时，GIS还可以用于管线的空间管理和信息查询，提高管理效率。
（3）多目标决策分析法：综合考虑经济、社会、环境等多方面因素，采用多目标决策分析方法，对管线优化方案进行综合评价和选择。
2.3 实例分析以某市长距离输水工程为例，通过数学模型法和GIS法对管线进行优化设计。
首先，建立水力计算模型，对管径、流速等参数进行优化；其次，利用GIS技术对地形、地貌、地质等进行综合分析，确定管线的最佳布局；最后，采用多目标决策分析方法，对优化方案进行综合评价和选择。
经过优化设计，该工程在降低工程成本、提高输水效率、保障供水安全等方面取得了显著成效。
三、水锤模拟研究3.1 水锤现象及危害水锤是指在水管系统中，由于流体流速的突然变化引起的压力波动现象。
水锤现象可能导致管道破裂、阀门损坏、设备失效等严重后果，对长距离输水工程的安全运行构成威胁。
3.2 水锤模拟方法（1）物理模拟法：通过建立物理模型，模拟水锤现象的过程和规律。
长距离重力流输水管线水锤计算及防护研究
长距离重力流输水管线水锤计算及防护研究摘要：我国幅员辽阔，水资源地域分布不均是影响区域性经济发展的重要因素。
近年来，长距离重力流输水管线因其不需要额外增设动力设备、沿程水量损失小、污染小等优点，在跨地区、跨流域等输水工程中得到了广泛应用，一定程度上缓解了水资源地域分布不均的问题。
然而，长距离重力流输水管线的布置受地形和人类建筑的影响较大，无法完全实现最佳布置方案，因此增加了其运行风险。
各类水锤现象是长距离重力流输水工程面临的重大问题，输水管路和各类元器件的破坏以及管路周边发生的水事故大多与水锤现象有关，因此有必要对长距离重力流输水工程潜在的水锤现象进行诊断并加以预防。
基于此，对长距离重力流输水管线水锤计算及防护进行研究，以供参考。
关键词：长距离重力流；输水管线；关阀水锤；组合关阀；水锤防护引言随着科技的发展电子计算机技术的发展，电算求解已经广泛应用于水锤计算中。
计算机求解水锤的基础也是微分方程并借助于特征线法，将基本方程转化为便于计算机运算的有限差分方程，计算机技术能解决复杂管路系统以及边界条件水锤问题，其优点是计算精准度高，计算效率也能大幅度提升。
1概述本工程为“柳城县集镇水厂改造提升工程-太沙东片区（一期）项目”，建设地点位于柳城县太平镇、沙埔镇、东泉镇。
主要建设规模为：项目水厂设计总供水规模为 5.0 万m³/d，该项目为一期工程，设计供水规模为 2.0 万m³/d。
主要建设内容为取水泵房、净水厂、加压泵站及配水主干管，取水泵房、净水厂内建设取水、净水设施及配套附属设施。
输配水管道铺设安装取水泵房出水口至新建净水厂输水主管长1250m，铺设安装净水厂至3个集镇输水主干管。
新建配水管网总长59.27km。
本工程为长距离重力流输水管线，各类水锤现象是长距离重力流输水工程面临的重大问题，对水锤的防护首先需要对水锤产生机理进行深入了解，国内外学者在对水锤现象的微观机理进行研究时，多采用三维数值模拟和物理模型试验的方法，根据几何相似建立小尺度模型进行模拟分析，采用ＣＦＤ（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ）方法对直管路不考虑空化和考虑空化时的水力过渡过程进行了计算分析；采用实验和数值模拟的方法，发现ＣＦＤ可以成功地应用于水锤现象的模拟；采用三维ＣＦＤ方法对起伏管道内水－气耦合作用的瞬变过程进行建模和模拟，揭示了含气水锤的瞬变特性；采用三维ＣＦＤ方法对具有坡度的直管路系统进行了水柱分离研究，并同试验结果进行了对比分析，验证了其可靠性。
长距离输水管道出现水锤现象的原因及解决对策研究
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。
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高扬程大起伏地形长距离输水工程水锤防护实例研究
针对我国某长距离压力输水工程，通过不同防护设备方案比选对管道进行水锤防护实例研究。
结果证明，在高扬程大起伏地形长输管线中，以空气阀作为必备的基础防护措施，合理设置抗水锤气压罐可有效保证高扬程大起伏地形长距离输水工程的管道运行安全。
标签：压力长输管道；高扬程；大起伏地形；水锤
引言
长距离输水工程作为一种解决缺水地区水资源问题的重要方法，已在多处地区使用，但长距离有压输水管道中水锤现象经常发生，尤其高扬程大起伏地形长输管线更易产生水锤，由此造成的损失及伤害不可估量。
因此，现针对高扬程大起伏长距离输水工程的特点进行水锤防护实例研究。
1 工程概况
某长距离压力输水工程全长13km，最大落差135m，蓄水池水位515m，吸水前池水位512m。
管线起伏大，高点处易发生断流空腔水锤及断流空腔再弥合水锤。
稳态计算结果管线建议承压能力为1.0～2.8Mpa，如图1所示，经分析，全线自由水头均在承压范围之内。
2 水锤防护方案的对比研究
本工程实例中主要采取两种水锤防护方案，单向调压塔方案和抗水锤气压罐方案（以下简称“气压罐方案”），这两个方案均以空气阀为必备基础防护措施。
首先，在无任何水锤防护措施的情况下，根据电算成果绘制出此工况下的压力包络线，全线多处出现负压，如图1所示。
图1 管线无水锤防护压力包络线图2空气阀位置图
根据该工程扬程高、落差大等特点及以往工程经验，为了水锤防护及通水，在管线坡峰处设置三级缓排式空气阀，在管线起伏不大处设置复合式空气阀作为水锤防护基础措施。
本工程共设置复合式空气阀10处，三级缓排式空气阀7处。
由图2分析可知，复合式空气阀及三级缓排式空气阀不能有效缓解管线负压问题，当发生停泵水锤时，整个输水管路沿线仍多段出现水柱拉断现象，不满足水锤防护计算要求，需增加水锤防护设备，以保证管线安全运行。
2.1 单向调压塔方案
由于该工程具有高扬程、大起伏的特点，水锤现象很严重，经过分析，共设置四处单向调压塔。
如表1所示。
单向调压塔可以解决管线中大部分的负压问题。
但是局部高点仍然会出现断流问题，因此管道运行存在一定隐患，需要采取进一步防护措施。
如图3所示。
2.2 气压罐方案
在水泵出口处设一个体积为6m3，充存压力1100kpa的气压罐，与管道连接管的口径DN250m，两阶段阀关阀时间第一阶段为3s，由全开至90%；第二阶段为5s，由90%至全关。
计算结果如图4所示。
通过设置气压罐可有效降低管道内的负压。
2.3 方案对比
如表2、表3所示，单向调压塔可有效缓解高扬程长距离的输水管道中的水锤降压，但需要两阶段缓闭止回阀关阀时间较快，对阀门要求较高。
一般阀门较难实现。
相对而言，气压罐则既可以防止负压又可以防止低压，抗水锤性能全面、应用灵活、安全可靠、运行维护方便，且关阀时间相对于单向调压塔慢。
表2 单向调压塔与气压罐方案压力包络线对比结果
表3 单向调压塔与气压罐方案对比结果
3 结束语
综上所述，在高扬程大起伏长距离的输水管道中将空气阀及两阶段缓闭止回阀进行合理设置，并在将其作为基础的水锤防护措施设备的基础上，利用气压罐作为主要的水锤防护措施，可有效减小水锤带来的危害。
参考文献
[1]金锥，姜乃昌，汪兴华，等，停泵水锤及其防护（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
作者简介：韩建军（1972-），男，本科，总工程师，主要从事工程管理。