进出水不同流道的双向调压塔的防水锤方法和设计方法与流程

本发明涉及一种进出水不同流道的双向调压塔的防水锤方法和设计方法，是一种水工设施的防灾方法和设计方法，是一种用于大型长距离输水工程的安全运行保障方法和设计方法。

背景技术：

1、当大型长距离（输水量每秒数立方米至数十立方米，距离数十至数百千米）输水系统出现事故断电或进行流量调节、阀门操作时，输水管道的流速发生变化，引起管道内的压力增加或减小，产生水锤现象。为此，通常使用双向调压塔将输水管道的压力增减幅度限制在规范和设备允许的范围内，从而解决输水系统防水锤的问题。对于输水系统，使用双向调压塔进行水锤防护时，降低最大压力、增加最小压力的需求并不是完全相同的。通常情况下，增加最小压力的需求高于降低最大压力。现有的调压塔大都采用进出水使用同一流道，这样的设置则难于满足上述差异化的需求，也就不能将防护效果最大化。由于大型输水工程耗资巨大，双向调压塔塔身尺寸巨大（塔身尺寸、高度达到数米甚至数十米），工程费用动辄数百上千万元，如果不能充分发挥效力，将是极大的浪费。如何提高调压塔的效率，在有效防护水锤的前提下减少调压塔建造费用，是一个需要解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种进出水不同流道的双向调压塔的防水锤方法和设计方法。所述的方法通过控制调压塔与输水管道之间的不同的流量，使进出调压塔的水流产生差异，从而提高了调压塔的防水锤效率，进而使调压塔整体缩小，降低了调压塔的建造费用。

2、本发明的目的是这样实现的：一种进出水不同流道的双向调压塔的防水锤方法，所述方法所使用的调压塔包括：上端向大气敞开的塔身，所述的塔身通过连接管与输水管连接，所述的连接管为两根直径不同的短管，直径大的短管为单向流道，内设至少一个单向阀，所述的单向阀仅对输水管方向开启，直径小的短管为双向流道，所述方法的步骤如下：

3、步骤101，当输水管道中增加最小压力的需求高于减小最大压力时，单向阀向输水管道侧开启，使塔身内的水能够快速进入输水管道中，减小压力下降的速率和极值，起到增加最小压力的作用，出水时的联通管过流面积为单向流道面积+双向流道面积；

4、步骤102，当输水管道中减小最大压力的需求高于增加最小压力时，单向阀关闭，输水管道内的水慢速进入塔体内，减小压力上升的速率和极值，起到降低最大压力的作用，进水时联通管的过流面积为双向流道面积；

5、进、出双向调压塔的流量为：

6、

7、式中：；；；；；；；为左侧计算节点的测压管水头，m；为系数，；为水锤波速，m/s；为重力加速度，；为管道面积，，；为输水管道直径，m；为左侧计算节点的流量，；；为系数，；为darcy-weisbach摩阻系数；为空间步长，m；；为右侧计算节点的测压管水头，m；为右侧计算节点的流量，；；为检测起始时刻的水位高度；为时间步长；为检测起始时刻的流量；为检测起始时刻连接管道处的测压管水头；为调压塔面积，；为进出双向调压塔的局部水头损失系数；为过流通道面积；为圆柱形调压塔的直径。

8、一种设计上述双向调压塔的设计方法，所述方法的步骤如下：

9、步骤1，设定双向流道直径、，整个输水系统的水锤过程进行计算，记录管道沿线的最大压力；

10、步骤2，设置（），对整个输水系统的水锤过程进行计算，分别记录管道沿线的最大压力；

11、i为研究对象沿线的检测点编号和个数；某个检测点i的最大压力；

12、步骤3，对比各个检测点的（），取；需满足的条件有两点：① 最大压力小于0.9倍设计承压和设计承压减10m两者的较大值，即，；② 满足条件①的数据中，最小的；

13、步骤4，设定（），对整个输水系统的水锤过程进行计算，分别记录管道沿线的最小压力和调压塔的最小测压管水头；

14、步骤5，对比、（），取。需满足的条件有两点：① 最小压力大于允许最小压力，最小测压管水头大于最小测压管水头，即，，；② 满足条件①的数据中，最大的；

15、步骤6，减小调压塔塔高、直径，对输水系统的水锤过程进行计算，分别记录管道沿线的最大压力、管道沿线的最小压力和调压塔的最小测压管水头；

16、步骤7，若满足、，，则回到步骤6，继续减小调压塔塔高、直径，直到不满足上述公式。前一循环步的调压塔、直径即可最终的调压塔尺寸；

17、步骤8，代入调压塔、直径、单向流道、双向流道，对整个输水系统的水锤过程进行计算，复核计算结果。

18、本发明的优点和有益效果是：本发明利用通过单向流道和双向流道的差异化配置，可适应不同输水系统及拓扑结构的水锤防护需求，依据对输水管道的多点检测数据，优化调压塔的整体结构，最大化双向调压塔的水锤防护效果，有效降低双向调压塔的整体尺寸，大幅度节约了工程成本。

1.一种进出水不同流道的双向调压塔的防水锤方法，所述方法所使用的调压塔包括：上端向大气敞开的塔身，所述的塔身通过连接管与输水管连接，所述的连接管为两根直径不同的短管，直径大的短管为单向流道，内设至少一个单向阀，所述的单向阀仅对输水管方向开启，直径小的短管为双向流道，其特征在于，所述方法的步骤如下：

2.一种设计权利要求1所述双向调压塔的设计方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：