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长距离压力输水管道水锤防护设计

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饶雪峰，刘海涛，苏雷，李华

（1中冶京诚工程技术有限公司，北京100176；2成都市双流县水务局，双流610200）

摘要：四川某20万m3/d长距离输水工程地处山区，输水距离长且管道起伏较大，并且采用泵站加压

输水，水泵扬程81m，水锤防护难度大。以该工程为例，基于PIPE2010;Surge水力分析软件平台，将防水锤

空气阀、防水锤空气罐在输水工程中搭配使用，对其进行了水锤数值模拟。分析结果表明，防水锤空气阀

与防水锤空气罐联合作用可有效地防护长距离输水工程中水锤危害。

关键词：长距离压力输水管道；停泵水锤；模拟分析；防护措施；

中图分类号：TU991.3

文献标志码：A

文章编号：

DesignofLong-distancePressurePipelineWater
HammerProtection

RAOXuefeng1,LIUHaitao1,SULei1,LIHua2

（1.CapitalEngineering&ResearchIncorporationLtd.,Beijing100176；2.ChengduShuangliuMunicipalWater

AffairsBureau，Shuangliu610200）

Abstract:Sichuana200000m3/dlong-distancewatertransferprojectislocatedinmountainousareas,long

distanceandlargefluctuationofwaterpipe,andthewatertransporting,pumphead81m,waterhammer

protectionisdifficult.Totheprojectasanexample,basedonPIPE2010;Surgehydraulicanalysissoftware
platformthatwillairvalvewaterhammer,waterhammerairtankusedintheproject.BasisonNumerical
simulationofwaterhammer,theresultsshowthatwaterhammerairvalveandairtankcombinedeffectscan
effectivelyprotectlongdistancewatertransferprojectsinthewaterhammerdamage.
Keywords:long-distancepressurepipeline;thewaterhammer;simulationanalysis;protectivemeasures

1.引言

由于长距离输水工程管线长，管道起伏大，要求输水保证率高，其安全运行问题越来越

受到科研、设计、施工及运行管理人员的重视。水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的

一个重要因素，不少工程因水锤而引起爆管，造成了严重的经济损失。

1

水锤发生时能量转换十分复杂，依靠传统的分析方法不能实时分析水锤发生过程中的水

力变化情况，进行实验室模拟费用较高。早期的水锤计算多采用图解法或数解法，从20世纪

80年代开始采用计算机模拟，目前，国外已在计算机模拟的基础上开发出一系列水锤计算软

件。国内则有金锥、杨玉思等[1]对断流水锤理论、计算和防护进行阐述；刘竹溪等[2]对泵站

水锤及防护装置进行了大量分析研究；刘光临等[3,41]研究了水泵出口阀关闭程序对管道系统

压力和调压塔水位变化影响；王学芳等[5]研究了长输水管线中安装进排气阀对空泡溃灭水锤

的影响，并对空气阀的特性进行了研究。

2.工程概况

四川某长距离输水工程给水加压站规模20万m3/d，时变化系数1.5，最大供水能力

12500m3/h。经加压站提升后供用户使用，配套输水管径DN2000～1600，管道距离约11.0km，

选用PCCP管材，项目总投资约1.8亿。管道纵断面详见图1，由于输水量大，输水距离远，

管线沿程起伏较大，一旦发生水锤事故，会造成严重的安全事故。因此，采取安全可靠的水

锤防护措施十分重要。
y
540
530
520
510
500
490
480
470
Elevation(meters)
460
450
020004000600080001.0E+4
Distance(meters)
图1输水管道纵断面图

3.模型建立

3.1应用软件简介

本工程水锤分析软件采用PIPE2010：Surge，该水力分析软件所应用的水锤波特征方程

源于弹性水柱理论的两个基本方程，数值求解方法