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长距离输水管线水锤防护措施技术探析 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 tower 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 1、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。由于泵站工程在国民经济建设中作用重大，其安全经济运行也备受人们重视。 2、水锤的基本理论 2.1 水锤的基本概念 当压力管道中液体的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，将引起液体内部压强迅速交替升降，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管件上就像锤击一样，故称这种现象为水锤，也称为水击或水利过度过程。 从不同的角度划分，水锤可分为四种：1、按管阀历时Ts与水锤相μ的关系，分为直接水锤和间接水锤两种；2、按水锤成因的外部条件，分为启动水锤、管阀水锤和停泵水锤三种；3、按水锤水力特性，分为刚醒水柱（锤）理论和弹性水柱（锤）理论两种；4、按水锤波动的现象，分为水柱连续的水锤现象（无水柱分离）和伴有水柱分离的水锤现象（断流空腔再弥合水锤）。 2.2 水锤计算的数学模型及计算方法--特征线法 水锤计算是对整个输水管道系统进行计算分析，包括管道内点及与管道连接的水池、阀门及其它过流元件。在水锤计算中，对于管道系统内点的计算是求解水锤基本方程，即由运动方程和连续方程组成的双曲型偏微分方程组。为了便于计算机计算，将该偏微分方程组离散化，为此，在特征线方向将它转化为水锤全微分方程： (2-1) 如果我们以x为横坐标，以t为纵坐标，则 ，分别是斜率为+ 和- 的两条直线，如图2-1所示的AP和BP直线，并交汇于P点，如图2-1所示： 图2-1x-t坐标系中的水锤特征线 有限差分方程式的的推导分别是从 、 点沿 、 积分到 点，则 点的 由变为， 由 变为 ， 点的 由变为， 由 变为 ，可得近似简化积分式为: （2.2） （2.3） 式中 。利用以 为坐标的矩形网格来描述水锤计算的过程。如图(2-2)所示，将管路划分为 个间距均为 的步段，断面排列序号用 表示，管路始端断面 =1，终端断面 ，计算时段则为 。相容性方程中的角标 、 分别用序号角标“ 、 ”代替， 点则用角标“ ”代替。角标变动后，（2.2）、（2.3）的简化式可改写为： （2.4） （2.5） 图2-2简化差分公式的矩形网格 解上述方程可得： ： （2.6） ：（2.7） 其中： 参数 、 和综合参数 、 可在可计算时段开始时先算出。式（2.6）、（2.7）也可写为：（2.8） （2.9） 从式（2.6）到式（2.9）便是水锤分析中编入计算机程序的相容性方程。当各点初始状态时的 、 值和边界点的条件方程己知时，就可根据前一时段 时刻已知的 、 值，用方程（2.8）、或（2.9）求出后一时