长距离输水水锤计算的方法与计算公式
长距离输水管网运行当中水锤计算的必要性
长距离输水管网运行当中水锤计算的必要性摘要：随着我国城镇化的不断推进，城市建迎来了高速发展，涉及到长距离输水的工程项目越来越多，水锤问题越来越受到重视。
水锤对输水管网造成的损害很大，当出现管道破裂时，会加大输水量，影响管网稳定性；若造成大面积停水，则造成的社会影响巨大。
本文从多角度分析了水锤对输水管网危害性，并根据研究结果对现阶段的水锤计算提出了改进建议。
关键词：输水长距离水锤计算1.水锤形成原因水锤是以水锤波的形式表现出来的。
水锤波可以在输水管路中高速（最大可接近声速）传播。
因为输水管道中的水无法再被挤压，当受到水锤波冲击时，增大了输水管道的压力，这就是水锤现象，水锤现象发生时通常还伴有比较大的撞击声。
水锤在输水管网中通常由以下原因产生：（1）阀门正常情况下的启闭和调节，阀门在误操作和异常故障时的启闭。
（2）泵房水泵正常或事故时的启动和停止。
（3）电机叶轮振动不规律。
（4）输水管网被淤泥等异物阻塞。
（5）输水管道中混入空气，形成气团。
（6）外部突然断电，泵房停止工作。
2.水锤的分类在分类之前，先对常用的几个名词做一解释。
Ts :关阀历时，阀门全部闭合所需要的时间；α:水锤波在压力管道中的传播速度；μ:水锤相。
水锤波在管道内穿行一次的时间，即μ=。
(L为管道总长)水锤的具体分类及判别标准见表2.1表2.1水锤的分类3.水锤的破坏性分析在长距离输水管道中，水锤造成的破坏主要有以下三点：（1）水锤会使管道内的压力急剧升高，超过管道的设计压力，对管道的阀门甚至是水泵造成破坏；当水锤压力降低时，输水管网又会产生失稳现象。
（2）如果水泵的反转速度升高超过规定限值，或突然停止反转，会造成水泵电机永久性损害，导致电机转子变形，严重时会使电机联结轴破损，甚至断裂。
（3）水泵倒流时，输水管网的压力降低，供端水量减小，末端水压不足。
为保障末端供水正常，长距离输水管网压力通常较高。
为避免突然关阀造成的损失，在工程设计阶段就需要对水锤进行计算，并采取相应防护措施，避免水锤的发生。
管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议
管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议摘要：本文以长距离输水管线为研究对象，建立水力分析模型，对不同运行工况下停泵水力过渡过程进行分析研究。
主要分析无防护措施停泵水锤水力模型及为消除或减小该现象而采取防护措施后的水锤水力模型。
通过对关阀时间、排气阀，水泵惯量等各种变化工况进行模拟停泵水锤分析，结果表明排气阀可以有效的降低管道负压，关阀时间和水泵惯量对管道正压有调节作用但是对管道负压的调节作用很小。
该模拟分析结果可以缩短泵站和输水管线的设计时间，优化供水工程的投资建设，为泵站和长距离输水管线的安全运行和优化设计提供技术依据。
关键词长距离输水停泵水锤模拟分析防护措施1 引言水锤分析是基于一种水中压力波传导理论的非稳态瞬变流分析技术，对于各种管路系统在水流突变状况下的安全防护具有重要意义。
对于静扬程高、距离长、管道起伏频繁、流速大的长距离输水管线系统而言，在突然停泵、启泵、关阀、开阀等过程中，由于操作不当、防护设施配置不合理或失效等原因引起管路中水流的瞬间急剧变化。
因为管道较长，管线前面的水流速度还是正常的供水流速，而水泵处的水流速度会减小直至为零，因此管线中的水柱会被拉断，产生真空负压；当管道中水柱流速下降，会在自身的重力和负压吸引力的双重作用下产生水柱撞击，形成水锤。
当这种局部压力骤升或突降超过管材、阀门、水泵等设施的承受能力时，就会造成管道爆裂、变形、水泵电机损坏等灾难性事故。
因此，对于长距离输水管线要求必须进行水锤计算分析。
当前，随着水资源短缺和地域分布不均加剧，长距离输水项目建设日益增多，且大多具有距离长、口径大的特点，随着输水距离的增大，沿途地形、地质等也呈日益复杂化趋势。
通过计算机模拟不同工况条件下的的管道压力变化，针对模拟分析结果采取相应的防护措施，确保了供水系统的安全稳定运行。
本文依托某电厂的用水管线，模拟分析了排气阀的设置，水泵的关阀时间，水泵惯量及液压气动罐位置对管线瞬变流动压力波的影响。
第三节 水锤计算的解析法培训讲学
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。
水锤泵计算公式
水锤泵计算公式
水锤泵计算公式是根据水锤现象以及流体力学原理推导得出的。
水锤现象是指在流体中运动的突然停止或改变方向时，流体产生的压力冲击波导致系统内部产生振荡和压力变化的现象。
在水锤泵系统中，假设管道长度为L，对应的传递时间是t，水锤泵的流量Q，开关阀门的关闭时间为Tc，管道内径为d，管道内壁摩擦阻力系数为f，根据水锤泵系统的计算公式可以得出：
1.水锤泵系统的流速：
v = Q / (π * d^2 / 4)
2.水锤泵系统的传递时间：
t = L / v
3.水锤泵系统的惯性力：
F = (Q * v) / g
4.水锤泵系统的水锤压力：
P = F / (π * d / 2)^2
5.水锤泵系统的水锤冲击压力：
Pc = P * (1 + f)
6.水锤泵系统的关闭时间：
Tc = t + (2 * d * f) / v
这些公式可以帮助工程师和设计师计算水锤泵系统中各种参数的数值，以便合理设计和优化系统结构，避免水锤现象对系统造成的损坏和压力波动。
在实际应用中，可以根据具体情况适当拓展和修正这些公式，考虑更多因素的影响，如管道材料的弹性系数、阻流器的阻尼效果等。
对于水力系统中的水锤问题，还可以利用数值模拟方法，通过计算流体动力学软件模拟流体的运动和压力变化，进一步优化系统设计和运行参数，使得系统更加稳定和可靠。
长距离输水管道水力计算公式的初探
长距离输水管道水力计算公式的初探在输水工程施工过程中，水流从管道经过时造成的水力损失是一个需要重点解决的问题，使用公式的合理性直接影响到设计方案的合理性及经济性，同时对水锤防护和泵型选择具有重要意义，基于此本文对长距离输水管道水力计算公式的选用进行探讨。
标签：长距离输水管道水力计算公式1长距离输水管道水力计算的公式长距离输水管道一般根据均匀流进行水力计算，当前主要使用的公式有：（1）谢才公式：V=C■（2）达西公式：hf=λ■■（3）海澄威廉公式：hf=■在公式中，沿程损失为hf，单位为m，管道长度为l，单位为m，沿程阻力系数为λ，管道计算内径为d，单位为m，重力加速度为g，单位为m/s2，谢才系数为C，水力坡降为i，水力半径为R，管道流量为Q，m3/s，流速为v，m/s。
海澄威廉系数为Ch。
在以上三个公式中，对于明渠水力和管道使用谢才公式和达西公式比较适用，由于海澄威廉公式对参数造成比较少，在计算管网系统时使用的比较多。
2选择的管道材料对计算公式造成的影响由于管道材质不同和工艺不同，管道表面的粗糙程度差异性较大。
长距离输水过程中，管道越粗糙，管道输送时产生的能耗就越大。
工程设计过程对于直径相同但是粗糙程度不同的管道，相同流速下管道中的水处于的紊流状态是不同的，当水流状态超过了使用的水力计算公式的适用范围，就会提高计算误差，而这一误差的出现会导致无法预计的后果出现。
大多数的管材使用达西公式进行计算，只有混凝土管道建议使用谢才公式。
新版《室外给水设计规范》中，将舍维列夫公式的有关条文取消，只是笼统的对达西公式进行使用，没有明确指出计算λ值时需要使用的经验公式，考虑到舍维列夫公式是在就铸铁管和旧钢管的基础上建立起来的，当前使用的铸铁材料或钢质管道通常会对管道的内壁进行防腐处理，经过处理后的钢管内壁比较光滑，摩擦力很小，如果仍然使用维列夫公式进行计算就会出现比较大的误差，所以对这些管道进行计算时，使用舍维列夫公式并不合适。
水锤
水锤又称水击。
水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。
长距离输水工程应进行必要的水锤分析计算，并对管路系统采取水锤综合防护计算，根据管道纵向布置、管径、设计水量、功能要求，确定空气阀的数量、型式、口径。
1水锤发生的原因与分类1.1引起水锤过程的原因(1)启泵、停泵、用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、使水流速度发生急剧变化的情况。
(2)事故停泵，即运行中的水泵动力突然中断时停泵。
较多见的是配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。
1.2水锤破坏主要的表现形式(1)水锤压力过高，引起水泵、阀门和管道破坏；或水锤压力过低，管道因失稳而破坏。
(2)水泵反转速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，水泵机组的剧烈振动和联结轴的断裂。
(3)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。
1.3.水锤的分类与判别(1)按产生水锤的原因可分为：关（开）阀水锤、启泵水锤和停泵水锤；(2)按产生水锤时管道水流状态可分为：不出现水柱中断与出现水柱中断两类。
前者水锤压力上升值△H通常不大于水泵额定扬程HR或水泵工作水头H0称正常水锤；后者当水柱再弥合时，水锤压力上升值较高，常大于HR或H0，是引起水锤事故的重要原因，故称非常水锤。
所谓水柱中断，就是在水锤过程中，由于管道某处压力低于水的汽化压力而产生，即：Pi/γ+Pa/γ≤Ps/γ(1-1)式中： Pi/γ—管道中某点的压力（M）；Pa/γ—大气压力（M）；Ps/γ—水的饱和蒸汽压力（绝对压力），在常温下取2-3M；γ—水的容重。
(3)对于关（开）阀水锤，与关（开）阀时间T。
有关可分为：直接水锤：Tc＜Tγ（1-2）间接水锤：Tc＞Tγ (1-3) 式中：Tγ—水锤相（秒），见公式（1-12）。
长距离供水工程输水管道水力学计算
长距离供水工程输水管道水力学计算一、工程概况该供水工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内，水源地位于米兰河以西，利用一字形分布在水源地内的取水井，通过水源地管道送到高位首部水池，然后经主管道途径戈壁滩、盐湖到达尾部蓄水池，其中供水主管道全长239.704Km，引水流量0.58m3/s，即50112m3/日。
其中DN1000位于桩号0+000～138+858长度为138.858Km采用玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管，DN900位于桩号138+858～239+704，长度为100.846Km采用螺旋焊缝钢管。
输水管道工程所在起点地面高程为948.000m，终点地面高程为788.049m，总的地形高度差为160.251m，沿线地形总体上自首端坡向末端，通过管道的沿程、局部水头损失和管线压力线计算，输水管道具备有压重力输水的条件，全管道采用重力输水方式。
输水管道的设计压力为管道静水压力加水击压力。
其中静水压力为管道起末端的水力高差，水击压力按照0.2MPa控制。
通过综合考虑管道的最大设计压力为1.9MPa。
二、水力学计算本管道工程水力学计算内容包括：管道过流能力、水头损失、管道压力线和水锤影响分析。
2.1过流能力和水头损失计算。
由于本管道工程确定的方案为DN1000+DN900不同管径组合的方案，而且日输水量为50112m3，因此这一部分水力学计算的目的是在管道的平面布置和纵向坡度基本确定的情况下，为满足每日的最小输水量，最终选定输水管道的长度。
总的计算思路是在已知管道各种条件下，通过初步假定两种不同材料、不同管径的管道长度，计算两种管道的各自的雷诺数Re，选择相应的不同流态和流区的沿程阻力系数λ计算公式，然后根据计算得到的沿程阻力系数λ计算在设计流量条件下的管道的沿程水头损失∑hf ，同时计算管道的局部水头损失∑hj 。
如果总水头损失∑(hf+ hj)小于总水头H，然后采用串联压力管的流量公式复核流量，直到复核流量和设计流量非常的接近，最终确定DN1000和DN900的管道具体长度，以及相应的水头损失。
长距离压力输水工程水锤态势应急监测系统设计
(１)
(２)
式中ꎬ Ｈ —相应某基准面的某断面在时刻 ｔ 的水头ꎬ
到水处理厂这一段的水锤问题ꎬ 并提出空气阀组概
念ꎬ 为水锤问题的解决提供了参考ꎮ 赵卫国等人以
ｍꎻ ｘ —位置坐标ꎬ ｍꎻ Ａ —管道过流面积ꎬ ｍ２ ꎻ ｆ —管
构建一种管道输水实时监测系统ꎬ 对这一段输水管
测ꎮ 它精度高、 可靠性好、 量程可调范围大、 带负
载、 抗干扰能力强 [６] ꎮ 该设备基本参数见表 １ꎮ
表 １ 涡轮式流量计基本参数
名称
参数
名称
参数
测量范围
－ １００ｋＰａ ~ ３ＭＰａ
类型
中差压变送器
精度等级
± ０ ２５％ 、
测量介质
电源
ＤＣ １２ ~ ３０Ｖ
输出信号
电源电压
± ０ １％ 、
１ ２ １ 传感器
存储器的低电压ꎬ 高 性 能 ＣＭＯＳ８ 位 微 处 理 器 [８] ꎮ
(１) 压力变送器
当某一水锤现象发生时ꎬ 尤其是当水泵在启动
和停止时ꎬ 水流 产 生 的 冲 击 波 极 大ꎬ 就 像 锤 子 一
样ꎬ 不断敲打管道ꎬ 破坏力极强ꎬ 当破坏力达到一
芯片ꎬ 它是一种带 ４Ｋ 字节闪烁可编程可擦除只读
断冲击水管线引起的事故问题ꎬ 其描述方程如下:
∂Ｈ
１ ∂Ｑ
ｆ
＋
＋
Ｑ｜ Ｑ｜ ＝ ０
∂ ｘ ｇＡ ∂ ｔ ห้องสมุดไป่ตู้ｇＤＡ２
题的监测至关重要ꎬ 能够及时发现问题ꎬ 并及时进
行预警和处理ꎬ 可避免造成更大的损失ꎮ 关于水锤
∂ Ｈ ａ２ ∂ Ｑ
＋
＝ ０
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。
水锤压力计算
水锤压力计算
（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。
gH
V
2αρ=gHTs
LV
=σδ
εαD
E +=11425
α
L
t r 2=
压力钢管水锤压力计算成果表
(4)水锤压力沿程分布曲线见附图1.1.1。
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。
水锤基本理论及计算方法
水锤基本理论及计算方法水锤是指静止液体突然改变流动状态时产生的瞬时压力波动现象。
当液体被快速关闭或打开阀门时，液体运动的突然变化将引起反向波传播，并在管道中反复反射，最终导致压力快速升高。
这种瞬时的压力波动会对管道和设备造成严重的破坏，因此了解水锤的基本理论和计算方法对于工程设计和操作都至关重要。
水锤的基本理论主要涉及以下几个方面：1.液体的粘性：液体具有粘性，流动时会产生摩擦阻力。
液体的粘性是影响水锤现象的重要因素之一2.管道的弹性：管道具有一定的弹性，当液体流动或发生突变时，管道会发生弹性变形，从而对水锤产生影响。
3.压力波速度：水锤是由压力波引起的，波速是波动传播的速度。
波速取决于液体的特性、管道的材质和几何形状等因素。
4.阀门的关闭或打开速度：当阀门关闭或打开时，速度越快，产生的水锤现象越严重。
计算水锤的方法主要包括几个简化的公式和数值模拟方法：1. 简化公式法：根据一些简化的假设和实验数据，可以得到一些经验公式来计算水锤的最大压力和相关参数。
例如，Lamb公式可以用来计算液体在管道中的最大压力增加。
2.特征线法：特征线法是一种基于波动特征线的方法，通过追踪压力波的传播路径和速度来计算水锤的影响。
这种方法适用于复杂的管道系统和非稳态流动。
3.数值模拟法：数值模拟方法是使用计算流体力学（CFD）软件对水锤现象进行模拟和预测。
通过建立管道系统的几何模型和流动方程，可以得到详细的压力和速度分布图，从而评估水锤影响并优化设计。
总之，水锤是在快速关闭或打开阀门时产生的一种瞬时压力波动现象。
了解水锤的基本理论和计算方法对于管道系统的设计和操作至关重要。
通过合理选择阀门关闭或打开的速度、采取合适的管道和设备设计，可以有效地减小水锤的影响，确保管道系统的安全运行。
水锤计算方法
水锤计算方法《水锤计算方法：让你轻松搞定这头“小怪兽”》嘿，朋友！今天咱来唠唠水锤计算这档子事儿。
你可别一听“水锤”就头疼，觉得这是啥高深莫测的东西，其实啊，搞懂它的计算方法，就跟打游戏通关一样，挺有意思的！首先呢，咱们得搞清楚啥是水锤。
想象一下，你正在家里愉快地洗澡，突然把水龙头“哐”地一下关上，这时候水管里是不是会“咣咣咣”地响几声？这就是水锤现象啦！简单说，就是水流突然变化，产生的冲击力在管道里“捣乱”。
那咋计算这玩意儿呢？第一步，咱得知道一些基本的参数，比如管道的长度、直径、水流的速度等等。
这就好比你要去打仗，得先搞清楚自己有多少兵马、武器咋样。
打个比方，管道长度就像是你上学的路程，长不长你心里得有数；直径呢，就好比你书包的宽窄，也得清楚；水流速度嘛，就像你跑去学校的速度，快还是慢得明白。
接下来，第二步，咱们要用到一个神奇的公式。
别害怕，这公式不是啥吃人的老虎。
比如说，有个公式叫“Joukowsky 公式”，听起来挺高大上，其实就是帮咱们计算水锤压力变化的。
我跟你说，我第一次看到这公式的时候，感觉就像看到了一堆乱码。
但仔细瞅瞅，也就那么回事儿。
就像你刚开始看一道数学难题，觉得难上天，多琢磨琢磨，也能找到解题的门道。
然后第三步，把咱们前面搞清楚的那些参数，放进这个公式里，噼里啪啦一顿算。
这时候可别粗心大意，算错一个数，那结果可能就差了十万八千里。
我有次就算错了一个数，结果得出的水锤压力大得能把房子都掀翻，把我自己都吓一跳！所以啊，一定要认真认真再认真。
算完之后呢，第四步，咱们得分析分析这个结果。
看看这水锤压力是不是在管道能承受的范围之内。
要是超出了，那可不得了，管道可能就“罢工”啦，漏水啥的都是小事，万一爆了，那可就成水灾现场了！比如说，管道能承受的压力就像一个人的饭量，你给它塞太多，它可就受不了啦。
最后，再重复一下重点哈。
搞水锤计算，先弄清楚管道的各种参数，像长度、直径、水流速度，然后用对公式，认真计算，最后好好分析结果。
浅谈输水管线水锤防护
110科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1 水锤的产生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。
水锤计算公式:H=V*C/g;其中:H:表示压力升高;V:表示水流速度的变化率;C:表示水锤波的波速;g:表示重力加速度。
上述公式基本上解释了水锤,即压力波,产生的原因和影响其大小的因素。
水流速度的突然变化,即是产生水锤的根本原因。
只要水的流速发生变化,系统压力必然发生变化。
根据上述的计算公式,我们可以简洁地得到如下的结论:减缓水在系统中的流速变化,降低机械波的传递速度。
系统中因事故工况而产生的压力变化就会减弱,水锤就可以得到控制。
2 水锤分类在供水系统中,工程人员常遇到的水锤工况是所谓“停泵水锤”。
可能出现的工况为:试运行时,单泵运行关停水泵引起压力波动;正常运行时,人为事故停泵,单泵或多泵。
系统突然掉电。
由于水泵的突然关停,水泵之后的管道内,会出现压力下降。
水锤波会快速向水流相同的方向传递。
到达终点后(或终点阀门,或者水池,或者管网)水锤波会返回,返回的压力波会使水泵后管道的压力升高。
压力波遇到止回阀的阻挡后,会继续返回,在管道中进行阻尼震荡,慢慢平稳在静水压线上。
如果,在开始的压力下降中,压力下降至负10m左右时,水会出现冷沸的现象。
在实际当中,我们看似水断流了,水柱被拉断。
当压力波返回时,该管段处的水由气迅速转变成液态水,压力会集聚升高,便是常说的水柱弥合现象。
这样的水锤在实际当中破坏性大,被称为“非常水锤”。
3 水锤计算3.1关于空管充水排气量的计算首先,空管充水的流速应当得到控制,否则会产生正向水锤,可能威胁管道的安全。
其次,空管充水不能单单依靠空气阀来控制,而是水泵控制,管线隔离阀门等各种运行方式的综合作用。
在控制充水速度的同时,利用简单的公式,可以通过计算出阀门的位置以及口径。
水锤泵做功比例计算公式
水锤泵做功比例计算公式水锤泵是一种利用水锤效应产生的压力来推动水流的装置。
它通常由水泵、阀门和管道组成，通过控制阀门的开关来控制水流，从而产生水锤效应。
水锤泵在工业生产中被广泛应用，它可以用于输送水、压缩空气、驱动机械等多种用途。
水锤泵的工作原理是利用水流的动能来产生压力，从而推动水流。
当阀门关闭时，水流的动能会产生一个瞬间的压力波，这个压力波就是水锤效应。
水锤泵利用这个压力波来推动水流，从而实现输送水或其他介质的目的。
在水锤泵的工作过程中，需要考虑的一个重要参数就是水锤泵做功比例。
水锤泵做功比例是指水锤泵在工作过程中所做的功与输入的功之比。
通过计算水锤泵做功比例，可以评估水锤泵的工作效率，从而优化水锤泵的设计和运行参数。
水锤泵做功比例的计算公式如下：做功比例 = (实际做功 / 输入功) × 100%。
其中，实际做功是指水锤泵在工作过程中所做的功，通常可以通过测量水流的压力和流速来计算；输入功是指水锤泵输入的功率，通常可以通过测量水泵的功率来计算。
通过这个公式，可以计算出水锤泵的做功比例，从而评估水锤泵的工作效率。
通常情况下，水锤泵做功比例应该尽可能接近100%，这样才能最大限度地利用水锤效应来推动水流，提高水锤泵的工作效率。
在实际应用中，为了提高水锤泵的做功比例，可以采取一些措施。
例如，可以优化水锤泵的设计参数，包括管道的直径、长度和材质，阀门的开关速度和控制方式等；可以改进水锤泵的运行参数，包括控制水流的流速、压力和温度等；还可以采用先进的控制系统和自动化设备，实现水锤泵的智能化运行。
除了计算水锤泵做功比例，还可以通过实验和模拟来研究水锤泵的工作过程。
通过实验可以直观地观察水锤泵的工作状态，了解水锤效应的产生和传播规律；通过模拟可以建立水锤泵的数学模型，分析水锤泵的工作特性和优化方案。
总之，水锤泵做功比例是评估水锤泵工作效率的重要参数，通过计算水锤泵做功比例可以优化水锤泵的设计和运行参数，提高水锤泵的工作效率。
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。
水锤效应 计算公式
水锤效应计算公式水锤效应计算公式。
水锤效应是指在管道系统中由于液体流动突然停止或改变方向而产生的压力波动现象。
这种现象可能会对管道系统造成严重的损坏，因此对水锤效应进行计算和控制至关重要。
本文将介绍水锤效应的计算公式，并讨论如何有效地控制水锤效应。
水锤效应的计算公式可以通过水锤方程来表示。
水锤方程描述了液体在管道中运动时的压力变化情况。
水锤方程的一般形式如下：ΔP = ρ V ΔV。
其中，ΔP表示压力变化，ρ表示液体的密度，V表示流速，ΔV表示流速的变化。
根据水锤方程，当液体的流速突然改变时，会产生压力波动，从而导致水锤效应的发生。
为了更好地理解水锤效应的计算公式，我们可以通过一个实际的例子来说明。
假设有一条长为100米的水平管道，管道内的水流速为10m/s。
如果突然关闭了管道的阀门，导致水流速瞬间降为0，那么根据水锤方程，可以计算出压力的变化。
假设水的密度为1000kg/m³，那么根据水锤方程，压力变化ΔP可以计算如下：ΔP = 1000 10 10 = 100000Pa。
这意味着在管道中会产生10万帕的压力波动，这种压力波动可能会对管道系统造成严重的损坏。
为了有效地控制水锤效应，我们可以采取一些措施。
首先，可以通过合理设计管道系统来减小水锤效应的发生。
例如，可以在管道系统中设置缓冲器或减压阀来减缓压力波动的影响。
其次，可以通过控制阀门的开启和关闭速度来减小水锤效应的发生。
此外，还可以通过改变管道的设计参数，如管道的直径和材质等，来减小水锤效应的影响。
除了以上措施外，还可以通过数值模拟和实验研究来进一步探讨水锤效应的计算和控制。
通过数值模拟，可以对管道系统中水锤效应的发生进行模拟和预测，从而找到合适的控制方法。
通过实验研究，可以验证水锤效应的计算公式，并找到更加有效的控制方法。
总之，水锤效应的计算公式可以通过水锤方程来表示，通过对水锤方程的计算，可以预测和控制管道系统中水锤效应的发生。
长距输水管道水力计算公式
长距离输水管道水力计算公式的选用1． 常用的水力计算公式：供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有:达西（DARCY ）公式：gd vl h f 22**=λ（1）谢才（chezy ）公式：i R C v **= （2）海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式：87.4852.1852.167.10dC lQ h hf ***=（3）式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降；R ―――水力半径，mQ ―――管道流量m/s 2v----流速 m/sC n ----海澄――威廉系数其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。
海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。
三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。
2． 规范中水力计算公式的规定查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1：表1 各规范推荐采用的水力计算公式3． 公式的适用范围： 3．1达西公式达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。
公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。
舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK ）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。
舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式)Re51.27.3lg(21λλ+∆*-=d(Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000<Re<108.大量的试验结果表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结果吻合良好,不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区,而且覆盖了整个过渡粗糙区,该公式在国外得到及为广泛的应用.布拉修斯公式25.0Re316.0=λ是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000<Re<105,一般用于紊流光滑管区的计算. 3.2 谢才公式该式于1775年由CHEZY 提出,实际是达西公式的一个变形,式中谢才系数C 一般由经验公式yeR n C *=1计算得出,其中61=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (n 为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基,这两个公式应用范围均较广.就谢才公式本身而言,它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区,但由于计算谢才系数C 的经验公式只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数n 和水力半径R,而没有包括流速及运动年度,也就是与雷诺数Re 无关,因此该式一般仅适用于粗糙区.曼宁公式的适用条件为n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m ≤R ≤3m;0.011≤n ≤0.04.3.3 海澄-威廉公式是在直径≤3.66m 工业管道的大量测试数据基础上建立的著名经验公式,适用于常温的清水输送管道,式中海澄-威廉系数Ch 与不同管材的管壁表面粗糙程度有关.因为该式参数取值简单,易用,也是得到广泛应用的公式之一.此公式适用范围为光滑区至部分粗糙度区,对应雷诺数Re 范围介于104-2*106.通过对各相关规范所推荐计算公式的比较,除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它管材大多推荐采用达西公式. 在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公式的相关条文,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ值采用的经验公式.由于舍维列夫公式是建立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上,然而现在一般采用的钢或铸铁材质管道,内壁通常需进行防腐内衬,经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管,旧铸铁管内壁光滑得多,也就是Δ值小得多,采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得计算误差,该公式得适用范围相应较窄.经过内衬得金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理.PVC-U,PE 等塑料管道,或者内衬塑料得金属管道,因为其内壁Δ值很低,一般处于0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流光滑区,采用适用光滑区得布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均能够得到与实际接近得计算结果.因此, 《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技术规程》中对塑料管道水力计算公式均是合理得且与《室外给水设计规范》并不矛盾.海澄-威廉公式可以适用于各种不同材质管道得水力计算,其中海澄-威廉系数Ch 得取值应根据管材确定.对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑得内防腐涂层得管道,其海澄-威廉系数应该参考类似工程经验参数或者实测数据,合理取用.因此,无论采用达西公式,谢才公式或者海澄-威廉公式计算,不同管材得差异均表现在 管内壁表面当量粗糙程度得不同上,各公式中与粗糙度相关系数得取值是影响计算结果得重要因素.值得一提得是,同种材质管道由于采用不同得加工工艺,其内表面得粗糙度也可能有所差异,这一因素在设计过程种也应重视(常用管材得粗糙度系数参考值见表2) 表2 常见管材粗糙度相关系数参考值根据雷诺数计算公式vVdRe ,雷诺数与流速v,管径d 成正比,与运动粘度成反比,因此对应管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性.大多说供水工程得设计按照水温10℃,运动粘度1.3*10-5 m 2/s 得条件考虑,因此雷诺数实际受流速及管道口径得影响.以塑料管道为例,在正常设计流速范围条件下,管道内径大于100mm 时,虽然管道仍然处于紊流光滑区,但其雷诺数Re>105,也就是说已经超出了布拉修斯公式得适用范围,而且误差大小与雷诺数成正比.对PVC-U 管,采用布拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算,当管内径为500mm ,流速1.5 m/s 时,采用布拉修斯公式得出得水力坡降比柯列波列克得结果低11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐得修正公式与柯式对比计算,修正公式计算结果,小口径管偏安全,中等口径与柯式符合较好,大口径管得负误差达5%以上.因此笔者认为,大口径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式计算,而更宜于采用如柯列波洛克公式等适用条件更宽得其它经验公式,或应通过试验等对其进行修正.与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于2m 时则不采用曼宁公式计算谢才系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到12m,对一般输水工程管道已完全足够了.海澄-威廉公式的数据基础是WILLIAMS 和HAZEN 在大量工业管道现场或试验测量或得的.该公式因为简单易用,被广泛运用在管网水力计算中,国内外不少管道水力计算软件均采用该公式编制.由此可见,对于口径大于2m 得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全.5． 值得提出得是, 上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径, 各种管道均应采用管道净内空直径计算, 对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响. 大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式,建议采用柯列勃洛克公式计算,大量试验结果证明该公式计算结果与实际工业管道符合性好,水力条件适用范围广,虽然运用该式需要进行多次迭代计算才能得到λ值,较为麻烦,不过运用计算机简单编程既能方便地得到较为准确地结果,手工计算时也可以通过查表或者查询蓦迪图辅助计算.。
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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/P
Tc ＝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 value
P 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。