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
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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
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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。
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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。