供水管线工程水锤设计分析及探讨
浅析水锤对输水工程的影响及研究进展
浅析水锤对输水工程的影响及研究进展管道中产生水锤的原因有很多，如输水系统中的阀门快速启闭、发生事故断电停泵、管道排气不畅、阀门质量等原因。
为了确保输水系统的运行安全，选择安全可靠、经济有效、合理的水锤防护措施就显得尤为重要。
标签：水锤；管道；压力；输水工程0 引言在输水工程中，由于压力管路中的流速突然发生变化，从而造成管路中的液体压力显著、反复、迅速地变化（水流压力急剧上升或降低），对管道中有一种“锤击”的特征，这种现象称为水锤（或叫水击或水力过渡过程）。
水锤有正水锤和负水锤之分，管道中的压力升高时，由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍。
这种大幅度压强波动，可导致管道系统产生强烈振动或噪声，并可能破坏阀门接头，对管道系统有很大的破坏作用，此称为正水锤；管道中的压力降低时，如压力降的过低会使管中产生不利的真空，在外界压力的作用下，会将管道挤扁，此称为负水锤。
1 水锤的危害--造成的工程事故案例管道中产生水锤的原因有很多，如输水系统中的阀门快速启闭、发生事故断电停泵、管道排气不畅、阀门质量等原因。
水锤现象持续的时间很短暂，但往往却会造成严重的工程事故，给输水工程的正常运行和人民的生命财产安全带来严重的影响。
以下这些工程事故都是由于工作人员操作失误或事故断电停泵或阀门质量等原因，造成管路中产生复杂水锤，导致的水锤事故。
①2009年8月6日，中国铝业贵州分公司水电厂因新增井内2#蝶阀关闭密封不严而漏水，施工完成后，逐渐恢复系统运行，但在操作过程中，阀门突然一声闷响，整条管道随地形敷设位置最低点处爆裂，造成爆管。
抢修时长达36小时，影响居民用水30多小时，直接经济损失约10万元；②2010年8月23日早上9点左右，位于美国阿拉巴马州的米勒德冷藏服务公司正在对装有冷冻家禽肉的两艘国际船舶进行装在作业。
此前，米勒德公司发生电力故障持续37小时，在制冷系统重启过程中发生严重的水击事件，造成制冷管线系统发生灾难性失效，约14.6t的无水氨泄漏。
关于城市输配水管网中水锤现象及防护的讨论
关于城市输配水管网中水锤现象及防护的讨论关于城市输配水管网中水锤现象及防护的讨论摘要：水锤是破坏市政输配水管网的重要原因之一，科学地估计它可能带来的危害，并从设计、施工和运行三个环节采取措施，防止或减少水锤带来的损失，对保证输配水系统的平安、稳定运行具有重要的意义。
关键词：水锤；防护措施市政输配水管网是现代城市生活的命脉，因此对其供水平安性和稳定性方面的要求非常严格。
随着城市用水的日益增加，输水管道越来越多、管线越来越长，且绝大多数是有压输配水管，一旦发生事故停泵、阀门快速关闭等，将会使管道系统中水流速度突然变化而引起剧烈的压力升高和降低的水力瞬变现象，并以波的形式在管中往返传播，这种水力冲击现象因其发出的声音如锤敲击管道，所以称之为“水锤〞现象。
水锤现象是破坏管道的重要原因之一，对于它的研究最早于1858 年由Menabrea 开始进行，并由此奠定了弹性水锤的理论根底。
此后关于水锤方面的研究成果如雨后春笋，本文所分析的市政输配水管网系统中水锤的发生与开展，并科学地估计它可能带来的危害，从而及时采取措施，防止或减少水锤带来的损失，对保证输配水系统的平安、稳定运行具有重要的意义。
一.水锤的理论分析水锤现象是由于管道中水流速度突然变化而导致管道内压力变化的水力瞬变现象，管道系统中压力变化量可以由下式计算：△H=±ag△V假定水在管道中作不定常流动时，其运动方程和连续性方程如下运动方程：连续性方程：式中：H 为测压管水头；a 为水锤波传播的速度；g 为当地重力加速度；f、D 分别为管道的摩阻系数和直径；V 为管内流速；θ 为管道中心线与水平面的夹角；x、t 分别为水锤波沿管轴线传播的距离和时间。
在式中用V|V|代替V2 保证了粘性阻力的方向始终与速度方向相反。
根据以上方程就可以分析管道内发生水锤时的压力变化规律和水动力学特性。
如普通钢管的水锤传播速度a 大约为1km/s，而城市输配水管网中水流速度大约为3-4m/s，那么由式计算可知，发生水锤时，压力约为3-4Mpa，并以1km/s 的速度在管网内迅速传播，将对管道和设备造成极大的损害。
WH供水管线工程水锤防护设计
云南水力发电YUNNAN WATER POWER 148第37卷第1 期0 引言随着城市用水及各行业用水规模的日益增大，管道供水工程越来越多，水锤的大小对供水管道的安全有直接的影响。
目前对重力流水锤的防护方案有5种：①合理布置进排气阀；②控制关阀时间［1］；③控制开阀时间；④超压泄压阀［1］；⑤关阀时间配合超压泄压阀共同使用。
为保障城市用水及各行业用水安全，供水管道运行安全的关键是做好水锤的控制。
通过对WH 供水管线工程水锤防护措施［2］进行比较和研究，研究结果为工程提供技术支持。
1 工程概况 WH 供水管线工程水锤防护设计张 玲（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）摘 要：在管道供水工程中常见的问题之一是水锤破坏的问题，可以通过水力瞬变计算、防护设备性能比较以及水锤方案比选等因素选择合理有效的水锤防护方案，从而解决水锤破坏管道的问题。
为了保证管道运行安全，经过计算可知：控制管道末端调流消能阀的关闭时间、在末端安装超压泄压阀以及管道沿线设进排气阀等是防护管道产生水锤破坏的有效的解决办法。
关键词：水锤防护；关阀控制；开阀控制；超压泄压阀中图分类号：TU991.39 文献标识码：A 文章编号：1006-3951(2021)01-0148-04 DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2021.01.033Design of Water Hammer Protection for WH Water Supply Line ProjectZHANG Lin(Xinjiang Institute of Water Resources and Hydropower Survey and Design, Urumqi 830000, China)Abstract: One of the common problems in pipeline water supply engineering is water hammer damage. We can choose a reasonable and effective water hammer protection scheme through hydraulic transient calculation, performance comparison of protective equipment and comparison and selection of water hammer scheme, so as to solve the problem of water hammer damaging pipeline. In order to ensure the safety of pipeline operation, it can be seen from the calculation that controlling the closing time of the flow regulating and energy dissipation valve at the end of the pipeline, installing overpressure relief valve at the end and setting the air inlet and exhaust valve along the pipeline are effective solutions to protect the pipeline from water hammer damage.Key words: water hammer protection; valve closing control; valve opening control; overpressure relief valve收稿日期：2020-03-26作者简介：张玲（1977-），女，新疆乌鲁木齐人，高级工程师，主要从事水利设计工作。
供水管道系统水锤分析及防护措施
供水管道系统水锤分析及防护措施摘要：水锤现象是引发城市供水系统设备损坏以及管道破裂的根本原因之一，对于水锤现象的防护一直都是供水管道系统设计与建设需要考虑的重点问题。
本文作者根据自身研究水锤现象多年的实际经验，对供水管道系统水锤分析及防护措施展开了深入的调研与分析，并给出有效的防护措施，希望能对相关行业起到一定的促进作用。
关键词：供水管道；水锤分析；防护措施引言：在进行水锤防护措施的分析时，首先应该对于供水管道系统水锤现象入手，找到水锤现象发生的具体原因，根据不同原因针对性设置对应的水锤防护措施，进而使水锤现象能够得到有效的控制，提升供水管道系统的安全性与稳定性。
一、供水管道系统水锤现象的分析在供水管道系统运行的过程之中，如果出现了不可预测性的停电现象，或者给水阀门的关闭速度过快时，就会由于水流压力的惯性产生一道非常猛烈的水流冲击波，该冲击波产生而发出的声音类似于锤子在进行敲打的声音，这就是我们所说的水锤现象。
水锤现象产生的应力极大，有时候有着很强的破坏力，严重时甚至会破坏供水系统的阀门或者水泵。
水锤效应是指水在供水管道的内部，由于供水管道内壁过于光滑，所以水流较为自如，而当管道阀门突然关闭时，水流的流动会发生方向性的紊乱，从而产生内部应力，对于阀门会产生一个压力，由于供水管网的内壁过于光滑，水流在惯性的作用下应力迅速达到最大化，从而产生了强大的破坏作用，这种破坏作用在流体力学之中被称为水锤效应，也就是我们常说的正水锤。
在进行供水管网供水管道的建设之中，必须要考虑到水流的水锤现象。
与正水锤相对的是负水锤，是因为关闭后的阀门突然打开而造成的水锤现象，这种水锤现象与正水锤现象相比破坏力较小，但也存在着一定的破坏力。
如果供水管道系统的电动机组突然启动，也会引发压力的冲击现象以及水锤效应，这种压力增大而产生的冲击波会沿着管道进行传播，非常容易造成管道内部的压力超过负荷，导致管道碎裂以及供水设备的损坏现象，因此，在供水管道系统的修建之中，对于水锤效应的防护也就成为了关键性技术之一[1]。
长距离供水管道水锤分析优化与应用研究
长距离供水管道水锤分析优化与应用研究长距离供水管道水锤分析优化与应用研究摘要：水击是长距离供水管道系统中的常见问题，它可能导致管道爆裂、泄漏等安全隐患，并对管道运行稳定性和供水质量造成不利影响。
本研究旨在分析长距离供水管道中的水击问题，并提出相应的优化措施和应用研究，以确保管道系统的安全稳定运行。
1. 引言长距离供水管道是城市和农村供水系统的重要组成部分，其作用是将水源地的水源输送到用户所在的位置。
然而，供水管道中会遇到水击问题。
水击是由于管道中水流速度和压力的急剧变化引起的瞬时液压冲击，可能对管道系统造成严重破坏。
因此，研究长距离供水管道的水击问题，进行优化与应用研究，具有重要意义。
2. 长距离供水管道水击分析在长距离供水管道系统中，水击问题会随着供水管道的设计、运行和维护等因素而产生。
目前，常用的分析方法包括数值模拟和实验研究。
数值模拟可以通过计算水流速度与压力的变化来预测水击的发生。
实验研究可以通过在实际管道上进行实测来获取数据，并验证数值模拟的结果。
通过对长距离供水管道中的水击进行分析，可以了解水击的机理和特征，以便更好地优化管道系统的设计和运行。
3. 长距离供水管道水击优化措施为了解决长距离供水管道水击问题，需要采取一系列优化措施。
首先，合理设计管道系统，根据水源地和用户位置的距离、高差等因素，确定管道直径和材质。
其次，在系统中设置阀门、消声器等装置，用于调节水流速度和压力的变化。
此外，还可以采用自动控制系统，通过监测和调节水压，减小水击的发生。
最后，加强管道的维护和检修工作，及时修复漏水和破损等问题，以确保管道系统的稳定运行。
4. 长距离供水管道水击应用研究长距离供水管道的水击问题不仅在理论研究中需要关注，也需要在实际应用中进行研究。
通过实地调研和数据分析，可以了解不同地区和不同管道系统中水击问题的发生频率和程度。
同时，还可以比较不同优化措施的效果，并提出相应的改进方案。
此外，还可以开展培训和宣传活动，提高用户和维护人员对长距离供水管道水击问题的认识和应对能力。
水锤综合实验总结
水锤综合实验总结1. 引言水锤现象是在管道系统中经常遇到的一种压力波现象，它可能对管道系统的安全性和稳定性造成威胁。
为了研究和解决水锤问题，我们进行了一系列的水锤综合实验。
本文将详细探讨这些实验的设计、实施和结果，为解决水锤问题提供有力的参考和指导。
2. 实验设计2.1 实验目的本次实验的目的是研究水锤现象的发生机制和影响因素，以及采取的措施对水锤的减缓效果。
2.2 实验装置实验装置主要包括水泵、管道系统、阀门、压力传感器等。
我们根据实际工程中遇到的情况，设计了一条具有水锤风险的管道系统，以模拟实际场景。
2.3 实验方案我们设计了多个实验方案，涉及不同的变量和措施。
主要的实验方案包括： 1. 单向阀实验：通过在管道系统中加入单向阀，观察水锤现象的变化； 2. 缓冲器实验：在管道系统中加入缓冲器，测试其对水锤的减缓效果； 3. 不同流量实验：改变水泵的流量，探索流量对水锤的影响； 4. 不同阀门操作实验：改变阀门的操作方式，观察不同操作方式对水锤的影响； 5. 不同管道直径实验：改变管道的直径，研究直径对水锤的影响。
3. 实验过程3.1 实验准备在进行实验前，我们对实验装置进行了准确的测量和校准，确保实验数据的准确性。
同时，我们对实验方案进行了详细的讨论，并制定了实验操作步骤。
3.2 实验操作我们依次按照实验方案进行了一系列的实验操作。
在每个实验中，我们记录了压力传感器的数据，并进行了详细的观察和记录。
3.3 数据分析通过对实验数据的分析，我们观察到了不同实验条件下的水锤现象，并比较了其差异。
通过统计分析，我们得出了一些规律和结论。
4. 实验结果与讨论4.1 实验结果根据实验数据的分析，我们得出了以下一些实验结果： 1. 单向阀的加入能有效减轻水锤现象，但并不能完全消除； 2. 缓冲器的使用能明显减缓水锤的影响，使压力波的传播速度变慢； 3. 高流量条件下，水锤现象更为明显，可能对管道系统造成较大的压力冲击； 4. 不同阀门操作方式对水锤的影响有所差异，需要根据实际情况进行选择； 5. 管道直径对水锤的影响不容忽视，直径越大，水锤现象越弱。
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。
供水工程输水管道水锤预防措施的探析
供水工程输水管道水锤预防措施的探析郭贵军（大连市水务事务服务中心，辽宁大连116001）［摘要］大连市二期供水工程管材为DN1800钢管，输水管道线路长，管道上共设置了158个排气阀，根据输水管道布置情况，文章对停泵水击、间接水击以及模拟工况1和2进行了论述分析。
分析结果为，采取预防措施后，发生水锤时管线基本没有负压，个别点有但负压很低，不致发生水柱拉断现象，管线正水锤压力一般均小于管线试验压力。
通过本文的模拟工况的分析探讨以及采取的水锤预防措施，对同类工程起到一定的借鉴作用。
［关键词］输水管道；模拟工况；水锤压力；预防措施［中图分类号］TV672+2；TV134［文献标识码］B［文章编号］1002—0624（2020）07—0064—021输水管道静态水力分析大连市引英入连二期供水工程设计供水能力为33万m3/d，管材为DN1800钢管，首部与英那河水源泵站出口相连，尾部与洼子店水库受水池入口相接，总长108.72km。
输水管道上共设置了158个排气阀。
全线采用钢管，管道内径为1792mm。
钢管内防腐采用水泥砂浆，衬里厚度14mm。
谢才公式摩阻系数为0.012，泵站系统的工作压力为1.0～1.6MPa，输水管道的工作压力为1.25～0.60MPa，试验压力为工作压力加0.5MPa。
根据计算在水库水位为最低水位时，考虑泵站损失和出水自由水头，扬程在95m左右。
静态计算所得的管线特性（未考虑制高点影响时）及调速水泵不同转速的特性见表1（按Q1/Q2=n1/n2，H1/H2=n12/n22计算）。
按表1绘制的管线及水泵特性曲线见图1。
由图1可见，按设计流量水泵转速在95%可以满足要求。
根据水力计算水泵扬程受制高点控制，工况点不能右移，在水库水位上升时可再调低水泵转速。
预计调速范围在85%～95%。
2水锤模拟工况分析输水泵站水击预防采取的措施是：每台泵出口设置DN1000的液控缓闭止回蝶阀，在泵站出口总管上设置DN350水击预放阀，输水管道上设置排气阀。
消除输水管网水锤的实践与探讨
设 置
中 国铝业 贵州 分 公司水 电 厂提输 水 系统 由一个 深
在输 水压 力管道 中 ，由于水 的流 速急 剧改 变 ， 从而 造成 瞬时 压 力显著 、 反复 、迅速 变化 的现 象 ，
称 为水 击 ，也 称水 锤 。引起 水击 的基 本原 因是 ：当 压 力管道 的 阀门 突然关 闭或 开启 以及 当水 泵突然 停 止或 起动 时 ，因瞬 时流 速发 生急 剧变 化 ，引起液 体
井提水泵站和 直接在主管 网上 串联 的加 压泵站组成 ，两 个 泵站 出 Ｆ输水 距 离均为５ ｍ，总扬 程约 １０ Ｉ ｋ ３ ｍ， 日提 水量 １ 万ｔ ０ 。为 了保护 泵站和输 水管 网安全 ，最初 的保 护装 置 由泵 出 口止 回阀 、输 水主管 上Ｒ Ｈ型 自闭式 （ 下
开式 ）水锤 消除器、七孔 多瓣止 回阀、排 气阀和安全阀
三 、系统安 全保 护设 置的 改进
由于 中 国铝 业贵 州 分公 司水 电厂提 输 水 系统建
设较早 ，运 行已４ 余年 ，设备老化 ，特 别是输水管道 ０
（ 质是 极脆 易损的灰铸 铁） 材 ，抗压 强度差 ，虽然系统
有上述安全配置 ，但 因 自身材质及老化 问题 以及配置 系统 存 在的缺 陷 ，水 锤 导致 的爆 管 时有 发生 ，为此 水 电厂进 行 了 系统技 术 升级 改造 ，采用 较 为先进 的
可靠性 。
全 的道理 ，当系统中产生 负压 ，阀腔 中水面下 降，排气
运 Ｉ打开 ，大 气会通过排 气 １进入 系统 ，防止负压 对设 ： １ ： １
争 ｍ 、管路 系统的危害 。 备
磐
上述 安 全设 备 设 施的 配 置及 几 十年 来 的运 行 情
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。
《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。
浅析水锤的产生原因及预防措施
浅析水锤的产生原因及预防措施摘要:水锤是供水装置中常见的一种物理现象，它在供水装置管路中的破坏力是惊人的，对管网的安全平稳运行是十分有害的，容易造成爆管事故。
包头供水项目部所在的源水装置是中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目的一项配套装置，有一条207Km长输水管线，由于管线长、扬程高、工作压力大，易产生水锤，该项目部采取泄压保护技术、安装排气阀等措施，保证装置安全生产运行。
关键词:水锤；原因；措施一.水锤的作用在压力管道系统中，闸或阀的误操作、泵机组的意外断电、进出水池水位的大突变等意外事件以及水泵机组的非正常启停等，都会造成管道内流速剧烈变化，从而引起动量交换，致使水体冲量改变，对管壁、水泵以及阀门等附件产生巨大的冲击力，在水体惯性和可压缩性、管壁弹性以及系统阻力作用下，管道内水的压力和密度不断交替变化，直至稳定，工程上称这一水力过渡过程状态为水锤现象。
在实际工作中，水锤主要为事故关阀水锤和事故停泵水锤。
事故关阀会引起泵和管道内水流流速急剧变化，会造成阀及其连带部件损坏，若遇到某处水管强度不够，又会引发爆管现象；事故停泵，当泵处于制动工况时，管内水压力很可能降至汽化压力而在管道中的某些截面发生水柱分离现象，形成更大的水锤压力，对管壁造成较大的冲击力。
包头水务项目部系长距离输水管道系统，水锤事故发生后水柱分离持续一定的时间，发生再弥合水锤的几率较大，因此如何科学进行水锤分析和及时制订相应水锤防护策略，是包头项目部泵站安全生产中不容忽视的一项重要运行管理内容二.泵站水锤分析对泵站进行水锤分析，需在了解泵系统构成的前提下，对泵系统工况进行分析，以便找出诱发水锤的因素，为制订水锤防护策略提供实际依据．。
1.泵系统构成。
包头水务项目部泵系统由蓄水池、泵进水管路、泵、泵出水管路、长输水管线等组成。
2.正常工况水锤分析。
泵系统正常工况包含正常运行工况和正常开停机工况两种情况。
在正常运行工况下，包头项目部泵站泵系统的主机（包括给水泵和电机）及其辅助设备（包括泵进出口阀、泵出口调节阀、出站调节阀，长输水管线排气阀等）的设备状态是良好的，无诱发故障和事故的因素，管道中水流平稳且挟气量低．包头水务项目部泵站的瞬变过程主要有以下几种：2.1取水口检修闸阀调节流量时引起的水流瞬变过程； 3）进水池检修蝶阀调节水位时引起的水流瞬变过程； 4）压力水箱检修蝶阀调节压力时引起的水流瞬变过程； 5）停机后水流还未达到平稳又按正常开机程序开机的水流瞬变过程； 6）开机后水流还未达到平稳又按正常停机程序停机的水流瞬变过程．由于正常工况下，水流平稳，泵系统不会产生超出设计的压升或压降，因而不会诱发水锤现象．2.2异常工况水锤分析，包头水务项目部泵站泵系统异常工况主要有三类。
管道工程设计中的水锤分析及应对策略论文.
管道工程设计中的水锤分析及应对策略论文2019-11-051.水锤的危害水锤的危害主要有以下几种形式：（1）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（正水锤），其危害很大，会引起水泵、阀门和管道破坏；或水锤压力过低时（负水锤），应力交替变化，会引起管道和设备振动，管道因失稳而破坏。
发生负水锤时，管中产生不利的真空，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变化和水锤作用等，常常导致泵房和机组产生振动。
（3）水泵反转速度过高或与水泵机组的临界转速相重合，以及突然停止反转过程或电动机再启动，从而引起电动机转子的永久变形，水泵机组的剧烈震动和联结轴的断裂。
（4）水泵倒流量过大，引起管网压力下降，水量减小，影响正常供水。
2.影响水锤的因素2.1管道流速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变压力。
而长距离输水管道系统，管径应从投资成本及运营成本综合考虑，一般需要设置水锤防护设备。
2.2管道平、纵布置通常管道的纵向布置需要与现状地面高程相匹配。
在管道系统中较高的节点是容易产生负压甚至由于压力降低使管道内的水汽化形成水柱分离，当水柱再次弥合时会产生很大的水压冲击，造成严重危害。
所以对于管道系统，最理想的情况是通过改变管道平、纵（可以加大局部管道埋深，降低管道高程，可以有效降低节点高程）布置，可以避免管道内空气的积累或形成负压。
2.3管道材料当流量快速降低时，压力传递速度对于瞬变作用非常重要；较软的管道材料压力传递速度比较硬的管道小。
所以使用能够抵抗水力冲击的软管，对于消除水锤非常有效。
最新 大连某输水管道水锤分析-精品
大连某输水管道水锤分析摘要：水锤的大小与水锤波的波速成正比。
即水锤波速愈大，在同样水流速度变化的工况下，水锤就愈大，即压力变化也愈大。
水锤波在系统起到很重要的作用。
在理论的情况下，机械波(此时即压力波)在水中传递的速度为1450m/s。
在实际当中，该波速要小于理论值，它与管道的弹性有关系，管道弹性越强波速则越小。
在钢管中一般为800-1200m/s。
在砼管中一般为600-800m/s，在塑料管中则为250-500m/s，管径越大，波速则越慢。
管壁越厚，刚性越强，波速就越快，反之则波速越慢。
关键词：输水管道水锤分析排气阀 1.工程概况本工程管线全长20Km，管径为DN1000mm和DN800mm，管道材质为球墨铸铁，壁厚分别为13.5mm和11，7mm，设计流量为13.2x104m3/d。
输水管道沿线地势起伏较大，高程为8-60m。
2.水锤分析2.1 计算软件计算软件采用美国肯塔基大学SURGE2000软件。
该软件为世界公认边界条件最全，实践性最强的软件系统。
成功应用于世界各地。
2.2 水锤简介2.2.1 分析条件1.根据输水管道的工况条件，我们在做水锤分析时是按照最大设计流量的工程进行计算；2.我们在选择空气阀时遵循了以下原则：进气量的计算按照水锤的计算条件，仅做参考；微量排气量的计算按照最大设计流量计算；空气阀安装的位置及间距我们是根据地流量工况和水锤的计算结果两者综合考虑后，提出的设置方案。
2.2.2 水锤说明水锤的定义，参照国内成熟的理论：在压力管道中因流速剧烈变化，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。
此时液体显示出它的惯性和可压缩性。
需要指明的是因流速的变化而长生的压力变化，其传递形式是以机械波的形式传递的。
水锤的约克夫斯基公式: △H=△V×C/g。
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 ●
水锤分析报告
水锤分析报告1. 简介本篇报告旨在对水锤（Water Hammer）现象进行深入的分析和讨论。
水锤是液压系统中一种常见的液体流动现象，它产生的原因是流体运动的突变引起的瞬时压力波动。
这种压力波动可能对液压系统和管道设备造成严重的损坏和安全隐患。
因此，了解水锤现象的原因、分析方法和防止措施对于保护液压系统的正常运行至关重要。
2. 水锤的原因水锤的产生主要与以下几个因素有关：2.1 瞬时阀门关闭当液体流体系统中的阀门瞬间关闭时，液体的流动速度将突然减小或停止。
由于质量守恒定律，这意味着液体中的动能无法立即消失。
导致液体的动能转化为位能，从而引起压力的瞬间升高。
这种突然的压力变化可能对系统产生不可逆的损坏。
2.2 瞬间阀门打开与瞬时阀门关闭相反，液体流体系统中的阀门瞬间打开时，液体的流动速度将急剧增加。
这导致了瞬时的压力下降，这种压力变化可能会引起水锤。
2.3 气体陷阱在液压系统中，气体陷阱是指一小部分气体被困在液体中，随着液体流动，气体逐渐被压缩。
当流动突然改变速度或方向时，气体可能释放出来，形成压力波动，导致水锤。
3. 水锤的分析方法在液压系统中，我们需要采用适当的方法来分析水锤现象，以评估其对系统的影响。
常用的水锤分析方法包括：3.1 数值模拟方法数值模拟方法使用计算机模型对系统进行建模，并通过求解液体流动方程来模拟水锤现象。
这种方法可以提供详细的动态压力分布和流速变化信息，帮助工程师深入理解水锤现象。
3.2 简化模型方法简化模型方法是通过假设某些条件，简化复杂的水力系统，以便进行分析。
例如，可以使用压力波速度公式和管道特性来估计水锤的传播速度和幅度。
尽管这种方法可能无法提供完整的动态信息，但它可以为水锤问题的快速评估提供有用的近似结果。
3.3 实验方法实验方法是通过设计和进行现场或实验室实验来观察和测量水锤现象。
这种方法可以直接观察到实际系统中的压力变化和流速变化，为水锤问题的解决提供实证依据。
水锤分析计算和防护措施
浅析水锤分析计算和防护措施摘要：在水泵正常运行时，如果突然断电，在供水管道中将形成大于水泵正常工作压力数倍的水锤压力，造成水泵和供水管道破坏。
采用特征线法对取水泵站进行了水锤分析。
计算结果表明：水锤压力较大，影响水泵及管路的安全稳定运行。
本文主要对水锤产生的原因、危害及一些常见的防护措施进行了介绍。
关键词：水锤；水柱脱流；水锤防护一、水锤现象水锤现象在压力管路中，由于流体的流速剧烈变化而引起一系列急骤地压力交替升降的水力撞击现象，称为水锤（水击）现象，也称水力瞬变。
目前，国内外普遍将压力输水管路中所发生的各种水锤现象，通称为输水管路的水力过渡过程。
管路中发生水锤现象时，随着压力的交替升降，液体分子质点将相应地呈现密疏状态交替变化，这种变化以纵波形式沿管路往复传播，因此水锤现象是一种波动。
在有压管路中，由于流速的剧烈变化和水流的惯性而引起一系列急骤的压力变化和密度变化。
它们的综合作用结果，在物理现象上表现为快速传播的水锤波动。
水锤波动全过程包括压力波的产生、传播、反射、干涉以及消失的整个物理过程。
水锤的传播只限于连续的水流中，当管路中出现水柱分离时，水锤波的传播受到影响，将会引起更加复杂的物理过程。
引起水锤的主要原因有：1）启泵、停泵、启闭阀门或改变水泵转速、叶片角度调节流量时；尤其在迅速操作，水流速度发生急剧变化的情况下。
2）事故停泵，即运行中的水泵动力突然中断时，较多是由于配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。
图1-1 供水系统水锤过程线图二、水锤的危害长距离高扬程输水工程中，水锤事故的发生是较为普遍的现象，尤其是管线高差起伏较大、地形复杂的工程。
事故产生的实例也是多种多样的，例如，水电站内因关闭水轮机导叶时操作失误，而造成压力管内水压上升；泵站系统中，因断电或其他原因而使水泵突然停泵，压水管内的压力在下降之后又产生不同程度的压力上升，导致停泵水锤。
水锤事故都会造成不同程度的灾害，轻则造成水管破裂（即爆管），致使供水中断，影响正常的生产生活；重则造成淹毁泵站、泵船沉没等严重后果。
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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供水管线工程水锤设计分析及探讨
摘要：在长距离输水管线中，当事故停泵时，管路会产生负压，甚至出现汽
化和水注分离，若不采取合理的防护措施将会导致管线的破坏；停泵过程中“允
许最低压力值”的选定，将直接影响到防护措施的选择，从而影响工程的经济性、合理性及环保性，通过某净化水厂至某区扬水泵站供水管线工程为研究背景，在
不同“允许最低压力值”标准下的过渡过程模拟计算，对工程中水锤现象产生的
原因进行分析的基础上，提出了设置 2 座单向调压塔和 6 座双向稳压塔防止水
锤效应发生的思路和方法。
关键词：长距离；有压输水；水锤防护；系统设计
水锤现象经常见于水利工程中，是指由于水泵突然的启停或者闸门的开关而
在管道内产生的严重水力作用。
由于管道内壁具有较高的光滑度，当特殊工况
( 水泵由开转停，阀门由开转关) 发生时，管道内水流在惯性作用下连续冲击阀
门和泵，在极短时间内水力骤增，管道局部压强可达平时数值的几十倍，被称为“正水锤”，其破坏力极大。
而当与之相反的工况( 水泵由闭转开，阀门由关转开) 发生时，管网压力迅速减小，造成负压环境，称为“负水锤”[1]。
本次工程
通过对某净水厂有压输水系统防水锤现象进行实践研究，并对防护措施进行充分
的完善使得管道的结构安全和正常运行的不利影响减少到最低。
1.工程概况
某净化水厂至某区扬水泵站供水管线工程全线长56.28 km，管径为DN800，
管材为球墨铸铁管，主管道流量0.669 m3/s，最大净扬程61.3 m，全线无分支管。
泵站配置三台泵同时运行，单泵流量0.223 m3/s，扬程150 m，转速1450 r/min，效率80%。
2.设计原理
项目采用美国肯塔基州大学开发的KYPipe2010水锤分析软件，该软件可通过研究模拟管线模型稳态流、瞬变流各种水力过渡过程，输出管线正常运行时的稳态水力坡度线和各种瞬态流的水击包络线，优化启泵、停泵、开阀、关阀等瞬态流中各设备复杂的开停机切换操作程序，提出一套技术可靠、经济合理的停泵水锤防护方案，防止输水系统发生破坏性的水锤危害[2]。
3.项目计算及分析
3.1瞬态流过渡过程计算分析
水锤分析显示的是在没有任何防护措施的情况下，当泵发生事故即突然断电时有可能产生的最高和最低压力。
因此，我们只对最不利工况（即突然断电）进行模拟分析，以达到无论在任何工况下都能保证系统安全的目的。
3.1.1突然断电分析
水泵控制阀10s快速关闭工况下管道内的压力变化。
（1）10s快闭工况下断电水锤分析
图1最大/最小压力包络图
图2压力变化图
从分析结果看出，泵控阀在10 s内快速关闭时，管道内最大压力199 m，发生在K33+290处。
正压满足管道承压要求，但管道内多处有严重负压，并有水柱分离工况发生。
建议采取防护措施减少水锤造成的危害。
3.2.2空气阀安装后管道内压力变化分析
水泵控制阀10s快速关闭的压力变化。
图3最大/最小压力包络线图
图4压力变化图
通过在管道沿线安装67台空气阀，其中12台为防水锤型空气阀，55台为普
通组合式空气阀，负压已基本消除。
另外，为防止无操作等原因导致管道超压情
况发生，建议在管道沿线低点安装两台超压泄压阀，为K33+290、K41+850，设定
压力分别为1.9 MPa、1.4 MPa。
4.结论及分析
通过某净化水厂至某区扬水泵站供水管线工程在水锤设计的分析，建设过程
中为防止管道内出现负压，建议沿线安装68台空气阀，其中防水锤型空气阀12台，组合式空气阀59台；建议分别在K33+290、K41+850安装一台安全泄压阀，
防止误操作导致管道超压。
参考文献：
[1]刘政，桂波，李晓一等。
长距离输水管线负压控制规范要求及防护措施
探讨[J]。
水科学与工程技术，2021，2: 52～56。
[2]杨宇。
长距离有压输水系统防水锤设计探析[J].水利建设与管理，2015，9:35～37。