输水管线水锤模拟与防护研究

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1、输水管线水锤模拟与防护研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：许兰森指导教师：王圃教授专业：市政工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月SimulationAndProtectionResearchOnWaterHammerofWaterTransmissionPipelineAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEng

2、ineeringByXuLansenSupervisedbyProf.WangPuSpecialty：municipalengineeringFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May,2015中文摘要摘要输水管线作为城市给水系统中重要的一部分，其安全性、可靠性与城市居民生活、工业生产等有密切的关系。随着城市化的不断发展，城市供水事业也日渐发展，新建了大

3、量的输配水泵站、水厂、给水管网等基础设施，如何保证这些给水设施的安全运行、保障人民生活生产用水成为更为重要的课题。在城市给水系统中从水源地到城市给水处理厂中间的输水管线的安全性尤为重要，如果发生故障，将会导致城市给水系统的瘫痪。在输水管线中，由于掉电停泵、阀门的不正确操作、启泵等原因，在管路中产生的水锤对输水管线的安全性影响颇大。因此，选择合适的水锤防护措施对管道中的水锤现象进行防治，保证输水管线的安全运行，具有重要的意义。在前人研究成果的基础上，论文针对输水系统中的管路水锤现象进行研究，主要研究

4、的是输水管线为高扬程、多起伏时的情况。文中先对管路中水锤现象的成因、水锤的不同分类和目前的研究情况进行介绍，然后详细介绍了水锤计算的理论与计算的方法，总结现有的水锤的防护措施，此外还给出了管路系统产生水锤的技术条件，并定性的对水锤的危害等级进行了划分。主要针对高扬程多起伏输水管线中常用的两阶段关闭可控蝶阀的关阀程序以及二级止回阀的设置进行优化研究，并从水锤波动性方面考虑对高扬程多起伏输水情况下的管材应用进行优化研究。并得出以下主要结论：①在管道高处设置复合式进气排气阀，可以起到防止因管道产生真空引

5、起断流弥合水锤的作用，在起伏较大的输水管道中，应当按照管路的纵断面高程条件在合适的位置进行设置符合要求的进气排气阀。②组合管材的等价综合波速如果较单一管材的水锤波速减小时，可以起到减弱水锤的作用。多起伏的输水管线当压力较大时可以选用组合管材。③当输水系统为高扬程管线起伏较大时，复合式进气排气阀与两阶段关闭可控蝶阀联合使用的防护措施有很好的水锤防护效果。两阶段关闭蝶阀的关阀程序Li可按以下方法进行初步的选择：快速关阀历时t1=C∑，慢关历时t2可以根据t2=ai（5～7）t1。④二级止回阀的效果影响

6、因素主要是其与泵站的距离L，且二级止回阀前压力会有所升高，在设置二级止回阀时应选择合适的止回阀，若采用缓闭止回阀应根据管线条件和设置位置进行计算，得出缓闭止回阀最大的关阀历时，以选择合适的缓闭止回阀。关键词：输水管线，水锤，水锤防护，数值模拟，组合管材I英文摘要ABSTRACTWater-transmissionlineasanimportantpartoftheurbanwatersupplysystem,itssecurity,reliabilityhaveacloserelationship

7、withurbanlifeandindustrialproduction.Withthecontinuousdevelopmentofurbanization,urbanwatersupplyenterprisesareincreasinglydeveloping,alotofpumpstations,waterplants,waterdistributionnetworkinfrastructure.Howtoensurethesafeoperationofinfrastructureandpr

8、oductionwatersafeguardpeople'slifebecomemoreimportanttopic.Thesafetyofthewaterpipelinefromwatersourcetourbanwatertreatmentplantintheurbanwatersupplysystemisparticularlyimportant.Intheeventoffailure,itwillleadtoparalysisofurbanwatersupplysystem