长距离大管径重力流输配水管道水锤防护方法探讨
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
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。
浅谈长距离重力流输水管线的水锤分析
浅谈长距离重力流输水管线的水锤分析摘要重力流输水管线，运行过程中阀门突然关闭和开启时，由于管道中压力水流的惯性，会产生比正常水压高出数倍的水流冲击波，形成水锤，对管道以及阀门配件造成严重损害，因此，消除水锤效应是长距离重力流输水管线设计及运行必须考虑的主要因素。
本文着重分析了新疆第十师北屯垦区城镇引水管道复线工程的水力学特性，通过对比各种工况下水流状态的情况，提出防止水锤危害的设计措施和运行方案，供类似工程参考。
关键词重力流输水;水锤;空气阀;水击泄放阀1 前言在重力流输水管线中，当阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波和“空化”现象，压力的冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，称为“水锤效应”。
在水管内部，当打开的阀门突然关闭，由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏压力作用，这就是正水锤，在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[1]。
水锤效应有极大地破坏性，压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。
为了消除水锤效应的严重后果，在管路中需要受到一系列缓冲措施和设备。
本论文着重分析了新疆第十师北屯垦区城镇引水管道复线工程的水力学特性，通过对比各种工况下水流状态的情况，提出防止水锤危害的设计措施和运行方案。
2 工程概况2.1 基本参数疆第十师北屯垦区城镇引水管道复线工程近期（2015年）设计总供水量为15万m?/d，远期（2025年）设计总供水量为30万m?/d。
全程采用重力流输水，取水水源为635水库水，前端0+000～3+000桩号为单管，采用DN1800～DN2000的PCCP管，水库死水位632.0m，洪水位647.8m，常水位645.4m，设计终点净水厂格栅进水渠道标高574.00m。
双管运行最终达到30万m?/d的供水规模。
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）
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
长距离重力流输水管道系统的水锤防护研究的开题报告
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。
浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计
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
大管径输水管路的水锤灾害形成原因和防治分析
摘要：分析长距离大管径管道输水中水锤产生的原因及其危害，提出预防水锤产生的措施，为保障输水管道正常运行，减少经济损失。
关键词：大管径输水；水锤灾害；原因；防治措施1.沧州引大入港输水工程概况沧州引大入港输水工程是从沧州大浪淀水库引水，经多级泵站加压，向大港油田采油三厂、黄骅市、渤海新区供水的管道给水工程，管道全长170千米。
2.水锤的危害及产生原因管道系统防护的重要内容之一就是防止水锤的出现。
在长距离输水管道中，由于某些外界原因流速变化经常出现。
管道中流速变化使管道中水的压力升高或降低，在压力低于水的汽化压力时，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，管道中的水升压，形成水锤。
水锤有启动水锤、关闭水锤、停泵水锤。
一般启动水锤不大，只是真空情况下，管中空气不能排出而被压缩时才会加剧水位压力的变化；关闭水锤在正常操作时不会引起过大的水锤压力；突然停电或事故停泵所产生的水锤往往较大，水锤压力值可达到工作压力的1.5～3.0倍。
2.1 水锤产生的原因水锤产生主要有以下几个原因：阀门突然开启或关闭；水泵机组突然停车或开启；单管向高处输水（供水地形高差超过20 m）；水泵总扬程（或工作压力）大；输水管道中水流速度过大；输水管道过长，且地形变化大。
2.2 水锤的危害水锤引起压强升高，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，造成的危害有：引起管道强烈振动，管道接头断开，破坏阀门，严重的造成管道爆管，供水管网压力降低，不能正常供水；引起水泵反转，破坏泵房内设备或管道，严重的造成泵房淹没；造成人身伤亡等重大事故，影响生产和生活。
3.水锤的预防措施一般采取技术工程措施加以防护，在水泵出口处设置水锤消除器、缓闭止回阀、安全阀、超压泄压阀等形式以防止水锤危害。
3.1 开（关）阀水锤开关水锤有直接水锤和间接水锤，延长开阀和关阀的时间，可避免产生直接水锤；离心泵、混流泵应在阀门关至15%～30%时而不是全关时停泵，这样可以降低水泵出口压力，防止水泵振动及延长阀门使用寿命。
市政长距离给水管道水锤防护措施探讨
市政长距离给水管道水锤防护措施探讨摘要：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。
因开泵、停泵、开关闸阀过于快速，使水的速度发生急剧变化，特别是突然停泵引起水锤，可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等，所以，预防水锤发生极为重要。
关键词：市政；长距离；水锤防护；分析1导言水锤效应有极大的破坏性：由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍，其危害很大，会引起管道的破裂，影响生产和生活。
压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。
2.停泵水锤的概念及其产生的原因在供水管道中, 由于流速在给水管道中的变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象, 称为水锤( 又叫水击) 。
离心泵本身供水均匀, 正常运行时在水泵的管路中不会产生水锤危害。
一般的操作规定是: 在停泵前需将出水阀门关闭,因而正常停泵不会引起水锤。
水锤是指水泵机组因突然停电或其它原因, 造成开阀停车时, 在水泵及管路中水流速度发生递变而引起压力递变的现象。
发生突然停泵的原因有:( 1) 由于电力系统或电气设备突然发生故障, 人为的错误操作等致使电力供应突然中断。
( 2) 雨天雷电引起突然断电。
( 3) 水泵机组突然发生机械故障。
如联轴器断开、水泵密封环被卡住, 致使用使水泵转动困难而使电机过载, 由于保护装置的作用而将电机断开。
( 4) 由于维护管理不善, 也可能导致机组突然断电。
给水管道中的水流在断电后的最初瞬间, 主要靠惯性以逐渐减慢的速度继续向水流方向流动, 然后流速降至零。
管道中的水在重力水头的作用下, 又开始向水泵方向倒流, 速度由零逐渐增大, 由于管道中流速的变化而引起水锤。
3.复合波水锤的危害及其形成过程在日常的供水生产中, 正常运行工况条件下所产生的水锤不会产生很大危害,但当突然停泵。
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。
长距离调水工程重力流水锤预防措施的探析
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。
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。
长距离重力流输水及泵站提水联合调度多工况水锤防护分析
图1 工程输水线路平面布置图技术应用J IAN SHE YAN JIU技术应用248水库水位下，对不同泄压阀安装位置的输水线路进行过渡过程计算，结果见表5。
由表5可知，泄压阀安装在花南泵站进水口对最高压力的消减效果优于花南隧洞末端，因此推荐该方案为最优方案。
但是当水库水位处于1119.8m时，泄压阀对负压的消除作用有限，原因是当水库水位较低时，输水线路正压力较小，泄压阀的界限压力设置值过高，泄压阀无法对水锤波产生很好的消减作用。
当水库水位处于1119.8-1125m时，设置泄压阀界限压力水头为30m，对调整后的输水线路进行过渡过程计算，如表6所示。
同时对输水线路在1125m水库水位过渡过程进行验证计算。
由表6可知，当水库水位处于1119.8-1125m时，将泄压阀界限压力由45m下调到30m能有效地消除隧洞负压。
水库水位为1125m且泄压阀界限压力水头为45m时，过渡过程计算结果也满足要求，证明水库水位界限选取是合适的。
五、结语本工程拥有自流管路与泵站提水管路两条输水线路，后者由于水库水位的降低会产生自流与泵站提水两种工况。
为使紧急关阀产生的水锤压力水头不超过50m，泵站提水工况下反转速不超过规定值，笔者通过仿真模拟对管线进行过渡过程计算，得出以下结论：（1）仿真软件建立的仿真数学模型合理可靠。
（2）输水线路拥有分叉线路时，两边同时关阀产生的水锤压力会大于单边关阀。
（3）当泵站处于自流工况时，延长调流阀关阀时间能有效地降低水锤压力，选取最优关阀规律为花中/花南方向均为180s直线关闭。
当泵站处于提水工况时，过长的关阀时间会对机组稳定运行产生不利影响，结合泵站实际情况，选取最优关阀规律为花中180s直线关闭、花南20s直线关闭，同时在花南泵站进水口位置设置2套直径500mm的泄压阀。
（4）当水库水位处于1125-1138.5m时，泄压阀界限压力水头设置为45m。
当水库水位处于1119.8-1125m时，降低泄压阀界限压力水头至30m，能有效地消除过渡过程中输水管线内的负压，保证输水工程的安全性。
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。
长距离管道输水工程有关技术问题探讨
此时流动充分发展， 气体流速继续增大， 在与水的交界面出现 波浪和撕碎现象，分 层流过渡到弹状流
流动充分发展的后期， 气体聚集在管道上部， 管内大部分被水占据， 形成单相流
气泡的碰撞与聚结使
泡状流过渡到弹状流，
气相流速不断增大在
气液相界面产生扰动
波，形成波状流
F=0
可以看出，泡状流、
弹状流、塞状流、分
大战场泵站管道爆裂
红寺堡二泵站管道
2.4 水锤分析计算简介
（1）水锤分析计算方式 图解法 简易水锤图解法 水锤特征线法（电算方法）
（2）水锤特征线法模型 常规计算模型（不考虑水锤断裂现象）
（3）水锤断裂模型简介
（3）水锤断裂模型简介
2.5 泵站水锤防护问题
泵站设计规范GB50265-2010规定
t=20、100、1000、 1400、1760、1800秒 时刻下管内液相体积
分布情况
气体不断被压缩，表 面张力减小，弹状流 过渡到塞状流，水流 速减小，同时管内会 出现一些泡状流
气、水流速均有减小， 在重力分离效应下气 和水存在明显而光滑 的交界面，形成分层 流
由于重力作用水趋于 管道底部流动，气体 浮于管道上部流动， 最终形成弹状流
长距离管道输水工程有关技术问题探讨
XXXXXXX学院 XX
2014年9月
长距离管道输水工程有关技术问题
工程规划设计 水锤防护技术与安全措施 管材、管径及经济流速的选择 管道充水及试运行 工程施工及运行管理等方面的问题 本次讲授内容： 1、长距离输水工程输水方式选择 2、长距离输水管道水锤防护问题
1 长距离输水工程输水方式选择
空气阀(进排气补气阀)
单向调压塔
（2）防止管道内升压过大的措施 安装缓闭阀
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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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。
重力流输水管道因无水泵加压，故无停泵水锤危害。
与水泵加压管道压力不同的是其静水压线高于动水压线 ; 而小流量运行时压力反高于大流量运行时压力。
对长距离重力流输水管道进行水锤防护时，用减压水池或减压阀对管道进行分段或者分级，往往有很好的效果 ; 且与加压力输水管道需多级加压相比，要经济得多，技术上也更易于实现。
各类水锤防护方法的技术分析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与大气相连接的装置，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，使管路末端压力减轻。
安装减压阀利于管道安全运行和降低维修成本。
根据《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规范》可知，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。
关阀水锤防护分析减压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，绝大多数采用关下游出口阀门的方法。
由于阀门阻力系数在匀速关阀过程中不是均匀增加的（一般是在关阀前60° ~70°增大不多，对流量减少也不大，但在以后的 20° ~30°则突然增加），故极易造成很大的关阀水锤。
管道长度越大，阀门阻力系数值对流量的影响越小，越易造成最后突然关阀时流量最大。
而重力流输水管安装减压阀后，受影响管道长度减小，水头变化减小，可见减压阀对水锤防护作用极大。
缓闭蝶阀防护
关阀水锤防护最简单有效的方法是延长阀门关闭的时间，选择可控制的两阶段关闭蝶阀。
就某一种管道安装情况来说，应考虑几种可能的解决办法，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。
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，这对大型阀门是简单易行的。
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 5min~10min 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家分析，采用组合方案。
缓冲排气技术分析
长距离输水管路的高点处或膝部，由于很多原因常常会聚集大量气体，引起管道气堵，甚至水流中断；或者发生水柱分离水锤，形成液体局部汽化空腔（蒸汽腔）。
为了保护管路，沿管路必要处可设置进排气阀。
根据气液两相流态分析，造成管道排气困难及爆管水阻增大等现象的主要是段塞流，故工程实践中均利用恒压缓冲排气阀能满足管道中水气相间条件下能连续大量排气的要求，从而安全、平稳的排出管道中气体，防止气阻增大带来危害。
根据国外相关技术资料和国内近年来的工程实验，输水管道上排气阀的布置方式为管道坡度小于 1 时，每隔 0.5km~1.0km 设一个，每个排气阀都设在该管段的最高点，当多起伏管道时，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。
重力流输水管水锤防护分析
输水管起末端的高度差越大时，有压重力输水的可利用水头就越
大，当确定输水设计流量时，输水管管径越小，投资越少，输水管流速越大，运行时可能引起的水锤升压就越高。
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。
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。
多起伏以及落差较大的“U”字形重力流管路系统是否需要减压和分几级减压，主要取决于输水管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，并预防水锤的发生是重点；消减关阀水锤，将借助于缓闭蝶阀和减压措施，防护管道某些部位可能产生水柱中断，以及断流水锤升压，减少爆管事故；对于较平坦的管路系统，主要以减压恒压阀为降压措施，用恒速缓冲排气阀及时排出管道气体，预防断流弥合水锤，避免气水两项流的发生。
结束语
总而言之，目前，我国许多大中城市尤其是北方城市由于当地水
资源缺乏，不能满足国民经济迅速发展和人民生活水平不断提高对水的需求，必须兴建长距离调水工程，以缓解水的供需矛盾。
重力流管道输水方式因其具有可随地形条件铺设，对地质条件要求不高，渗漏损失小，能保证输水水质，施工方便，造价较低，管理方便等优点，常作为设计者优先考虑的方案。
因此长距离大管径重力流输配水管路的水锤防护技术分析，不仅对供水工程的设计提供科学依据，而且对指导供水工程的安全运行也具有十分重要的意义。
参考文献
杨梁春 . 超高层建筑给水管道系统水锤防护技术的探索与应用[J]. 安装,2019(08):39-41.
张大帅 , 李国栋 , 周标 . 某供水工程竖管式和斜管式出水管道设计及停泵水锤防护研究[J]. 给水排水,2015,51(06):107-111.。