第一章绪论
在水泵供水系统工程中，如果输水管道中的阀门突然开启或者关闭，或者当水泵启动和停机时，管道中流体的流动速度发生突然改变，由于流体流速的变化，管道内的压力自然也会产生变化。同时，管道中流量和压力的改变，也会反过来影响供水水泵的转速、流量、扬程和转矩等参数，使它们发生瞬时的变化。
人们把这种供水系统中各个水力要素随着时间而时刻发生改变的现象，称为泵站的水力过渡过程，也叫泵站的水锤现象。引起泵站水锤发生条件有很多，通常从引起其发生的外部条件分析，一般可以分为启动水锤、关阔水锤和停泵水锤三种。在供水系统首次运行，或管道中没有流动介质的时候，此状态下启动水泵机组，容易引发启动水锂。水泵启动后，供水系统开始运行，这时因为水泵的流量Q、扬程H和转速N等在各个瞬时都会发生变化，这样引起管路中的流速发生迅速而剧烈的变化，从而引起启动水锤。特别情况下，管路中没有装设进排气设施，管道中的空气不能随时进行补充或排除，则管道中压力的变化会更加剧烈。
供水系统正常运行时，对水泵出口处的阔门进行关阁操作，容易引起管路压力的变化而产生水锤，这被称为关阀水锤。一般情况下，工作人员按照正确规范的操作程序来关闭闸阀，是很难引发管路中产生较大的压力变化而导致发生水锤事故的。但是如果关阀工作人员操作阔门时违反了操作规程，或供水管路中有杂物堵塞等，则将可能发生不同程度的水锤。
停泵水锤则是指水泵机组处于正常运行工况中，此时突然断电，或者其他原因使水泵电机失去动力，从而引发管路中压力发生急剧变化而产生的水錘现象。很多原因能造成水泵电机失去动力，例如工作人员的误操作、机组供电电网发生突发故障导致停电，以及自然灾害等。在不同的泵站，水锤的计算方法和使用的边界条件不同，水锤所造成损害程度也不一样。
1.1国外水力过渡过程研究概况
国外很早就开始对水力过渡过程进行研究。最开始的切入点是探讨声波在空气中的传播情形，以及波如何在水中进行传播。另外，研究血液在动脉中的流动时，也发现了与水力过渡过程理论类似的情形，这些引发了人们对水力过渡过程的研究兴趣。由于相关方法和理论的探索和研究处于初始阶段，一直到弹性理论、微积分学以及解偏微分分程的方法建立之后，这些问题才都得到了一定程度的精确求解。
弹性水缍理论是水锤理论的基础，曼拉华（Menabre'a)于1858年发表了水锤相关的笔记。他利用能量分析法来说明水锤的基本理论，这是在学者研究水锤理论中最早提出了弹性水捶的理论，以此奠定了弹性水锤研究的理论基础。
1.2国内水力过渡过程研究概况
由于社会和经济等各种因素影响，国内学者们对水力过渡过程的理论研究比国外要晚一些，在实践上的探索也较浅。随着社会经济的发展，越来越多的供水工程兴建起来，不可避免地面临着水锤事故对供水工程安全运行的影响，这也促发了学者们对水力过渡过程的研究热潮。上世纪60年代期间，王守仁和龙期泰等人通过大量的试验研究，获得原始的一手数据，这为后来国内各科研机构和学者们对水锤的计算方法和防护措施奠定了坚实的基础。在上世纪70年代，他们对下开式水锤消除器[SI的试验和研究，为该装置在我国供水系统中的普及和使用，起到了很大的指导作用。素有中国第一锤之称的水锤研究专家栾鸿儒先生，为了研究防止泵站水锤的方法，对爆破膜在防止泵站水锤中的作用做了大量的试验研究，并提出了对爆破膜的材料选择和膜片厚度选择的方法。
第二章高扬程、长距离供水工程中的水锤计算理论
2.1停泵水锤分析
由于压力管路中流速的突然变化，引起管中水流压力急剧上升或降低的现象称为水锤或水击。水流是具有惯性的，在供水工程中，当突然启动、停止或为调节流量而起用阔门，都将使水流速度发生变化而产生惯性力，惯性力的大小等于水流质量m与加速度^的乘积，方向与加速度方向相反。在出水管路中，这个惯性力就表现为水锤压力。突然启动、停止或为调节流量而起用阔门所产生的水锤压力往往较大，一般可达正常压力的1.5倍或更大，破坏性强，常造成意外损失。所以对停泵水锤必须进行认真分析，并做出较精确的计算，以便采取必要的防护措施。
第三章 软件开发介绍 .........................................35-43
3.1 选择开发语言 .........................................35-36
3.2 选择数据库 .........................................36
3.3 软件的功能及界面 .........................................36-43
第四章 张峰水库供水工程稳态模拟计算 .........................................43-57
4.1 工程背景和概况......................................... 43-45
4.2 工程主要背景......................................... 45-46
4.3 张峰水库供水系统稳态计算......................................... 46-50
4.3.1 摩阻计算......................................... 47-48
4.3.2 水头损失计算 .........................................48-49
4.3.3 七坡泵站主要技术资料.........................................49-50
4.4 张峰水库供水系统稳态特性计算 .........................................50-56
4.5 七坡泵站系统稳态特性计算.........................................56-57
第五章 张峰水库供水水力过渡过程模拟计算......................................... 57-72
5.1 管道水锤波波速的计算......................................... 57-58
5.2 泵出口阀门拒动作工况......................................... 58-60
5.3 泵出口蝶阀优化关闭工况 .........................................60-68
5.4 管路中进排气阀防护水锤工况模拟计算......................................... 68-72
结论
本文分析了国内外供水系统工程中，供水压力管路由于停泵所造成水锤的理论计算方法，包括其稳态计算和过渡过程计算以及水泵的运行特性，阐述阀门流阻系数的测定和计算方法。在此基础上，利用VB语言以及数据库SQL2000幵发出供水系统工程稳态和过渡过程的计算机数值模拟计算软件。结合设计单位和张峰水库管理局提供的资料，分析张峰水库七坡泵站供水工程运行时发生管道事故的原因，得出结论如下：
供水工程中泵站稳态运行特性的计算机仿真模拟计算。为实现供水泵站运行时的节能减耗，应使水泵尽量高效运行。本论文通过对张峰水库七坡泵站在同型号不同台数组合以及泵站进、出水不断变化的情形下，利用计算机仿真模拟，分析水泵的工作点和其相对应的泵站系统的不同水力要素，来确定水泵稳定工作的范围以及此时泵站的流量Q、扬程H、效率n和功率N等（结果见下列各表）。这样，在泵站的运行中，可以使水泵尽量保持在高效区运行。
供水工程中泵站水力过渡过程的计算机仿真模拟计算。在长距离、高扬程供水工程中，通常采用水泵出口设置两阶段缓闭蝶阀和在管路中增设进排气阀来进行水锤防护。在张峰水库七坡泵站供水工程泵站稳态运行特性计算机仿真模拟的基础上，对七坡泵站的水力过渡过程进行计算机模拟计算，提出提出供水管道水泵出口蝶阀加管路设置进排气阀的水锤防护措施。在水泵出口两阶段缓闭蝶阀的防护上，提出12s快关、90s慢关的关闭规律。经过计算，在此关闭规律下，管路中的内水压力最大为199.19m,相对压力139.8%,处于规范规定的安全压力内；最小压力-5.16m，且水泵在运行中没有倒转。由此可以得出，该12s快关、90s慢关的关闭规律是合理的。
张峰水库七坡泵站供水工程管道事故原因分析。结合设计单位和张峰水库管理局提供的资料，在前人对水锤理论研究的基础上，通过计算机仿真模拟以及相关计算和分析，得出张峰水库七坡泵站供水工程发生管道事故的原因如下：①水泵自动化控制程序中的自动停机程序及其控制流程框图存在缺陷；②由于水泵出口液控缓闭蝶阀的生产厂家在没有理论支持和专业指导的情况下，修改了阀门的关闭规律，导致蝶阀失去水锤防护效果，引起管路中内水压力过大，其中内水压力为2.242MPa，而管道系统所能承受的最大压力为2.146MPa。在上述两个因素的综合影响下，造成了管道事故的发生。基于以上分析，本论文提出了改进后的自动化流程框图，并建议按照合理的蝶阀操作程。