水锤防护技术-长安大学王彤.pdf

1、节能长距离输水管道水锤防护技术措施长距离输水管道水锤防护技术措施20242024-5 5-17 17 广州广州长安大学王 彤20242024给水大会给水大会-供水管网运维论坛供水管网运维论坛 个人简介个人简介：王王 彤彤长安大学长安大学教授教授中国城镇供水排水协会建筑给排水分会理事中国城镇供水排水协会建筑给排水分会理事中国城镇供水排水协会工程中国城镇供水排水协会工程教育专委会委员教育专委会委员陕西省城镇供水排水协会监事长陕西省城镇供水排水协会监事长二次供水节能与水质保障研发中心专家委员二次供水节能与水质保障研发中心专家委员注册公用设备工程师（给水排水）注册公用设备工程师（给水排水）TelTel

2、：15802931819 QQ15802931819 QQ：894496318 894496318 长距离输水工程概述第一章水力过渡计算模型目录Contents第二章第三章长安大学水锤防护新技术第四章第五章最优防护技术措施长输管道水锤最优防护方法分析1、长距离输水工程概述、长距离输水工程概述1.1 长距离输水工程项目发展较快的原因长距离输水工程项目发展较快的原因 国家南水北调国家南水北调省级调省级调水水生态补水生态补水 城市供水城市供水城市附近地表水源污染城市附近地表水源污染地下水超采、水位地下水超采、水位下降下降保护涵养地下水保护涵养地下水南水北调工程引汉济渭工程1.2 长距离输长距离输水的

3、主要方式水的主要方式明渠或天然河道、隧道，大型引调水，明渠或天然河道、隧道，大型引调水，如南水北调如南水北调、陕西引、陕西引汉济汉济渭、安徽引江济淮渭、安徽引江济淮暗渠暗渠（如西安黑河引水）（如西安黑河引水）压力管道（主要输水方式）压力管道（主要输水方式）1.3 长距离压力输水管道工程技术要点长距离压力输水管道工程技术要点 优化设计优化设计 管道安全技术管道安全技术 管道排气技术管道排气技术长安大学金锥教授专著长安大学金锥教授专著20042004年年11 11月第二版月第二版19931993年年2 2月第一版月第一版程技术规程程技术规程主要起草人：长安大学杨玉思教授（排名主要起草人：长安大学杨

4、玉思教授（排名1 1）2、水、水力过渡计算模型力过渡计算模型水锤基本微分方程式的推导水锤基本微分方程式的推导在下图中，垂直于管轴线做两相互平行的断面B和C，间距为dx，取两平面间的微小流体做为隔离体，研究各种力对它的作用。假设在水锤状态下的某一时刻，该微小流体正被压缩，管路断面积增加率为；B处断面积为A，则C处断面积为(+)微小流体上受力分析，见表。序序名称及表达式名称及表达式方向方向1B面所受的水总压力 +见图2C面所受的水总压力 +与序号1相反，见图3微小流体的重量在x轴分量 +12 与序号1相同4因断面A增大而引起的管壁对流体x向的总压力 +2+2与序号1相同5管壁阻止水流动的摩擦力00

5、为管壁摩阻应力。水由B面流向C面与序号1相反，与水流方向相反水锤基本微分方程式的推导水锤基本微分方程按弹性水柱水锤基本微分方程按弹性水柱理论用理论用运动方程式运动方程式和和连续方程式连续方程式表示：表示：连续方程式连续方程式：+(+)+2=0运动方程式运动方程式：+1+2=0H管路中B点的水头(m);f管路摩阻系数;V管内流速(m/s),其正方向为流向阀门管路与水平面间夹角;a水锤波传播速度(m/s);x位置坐标，其正方向为指向阀门。牛顿第二定律牛顿第二定律质量守恒定律质量守恒定律运动方程102V VHVVVfxgtgxDg2sin0HHVVtxgx连续方程特征线方程：02dHa dVafV

6、Vdtg dtgDCdxadt02dHa dVafV Vdtg dtgdCdxadt 水力过渡方程水力过渡方程有限差分方程式简化的特征线方程位置-时刻坐标图图中，(a)为上游端，只存在特征线，(b)为下游端，只存在特征线，因此，单靠特征线方程组是不能计算出这两处的参数值。必须引入边界条件方程。边界段的特征线法计算常见的边界条件常见的边界条件方程：方程：(1)边界上的HP或QP是独立于管路系统的控制参数，如管路上、下游为水位恒定的水池时，边界结点的H HP P是固定常数，相容性方程可用来求解QP；(2)边界HP和QP之间存在着一定的函数关系，如果边界上有正常运转中的水泵时，泵的性能曲线规定了HP