我国是一个水资源极度短缺且分布不均匀的国家,需要修建大量的输水管道来输送水源,但是大部分管线较长,并且起伏不定,当产生断电停泵现象时,往往容易产生严重的水锤问题,若水锤防护设备没有合理设置或设置不当,则会进一步加剧水锤现象,所以合理设置水锤防护设备的各项参数对于防止水锤的发生十分有必要。本文以西北某项目为例,重点分析了空气罐在高扬程泵站输水工程当中的水锤防护特点,并对空气罐的各项参数进行了优化,主要研究工作和结论如下:1.对输水管线进行水力建模,并分别模拟计算了液控蝶阀和防水锤空气阀联合防护、液控蝶阀和空气罐联合防护、以及液控蝶阀、防水锤空气阀与空气罐联合防护三种不同防护方案下的水锤特性。研究发现:采用液控蝶阀、防水锤空气阀与空气罐联合防护的方案,可以很好地防止水柱拉断,有效减小管道中的最大正压和增大最低负压。2.以泵站水击最大正压和最低负压作为优化目标,以初始气体压力、高度直径比、连接管直径、进口阻力系数和出口阻力系数为优化变量,基于正交优化设计方法和PIPE软件,获得空气罐各参数对于水击最大正压和最低负压的影响顺序,并找到最优参数组合。研究发现:初始气体压力是最为敏感的参数,最优方案的参数组合为初始气体压力50m、高度直径比4、连接管直径300mm、进口阻力系数7.5、出口阻力系数5。与原始方案相比,最大正压降低5.42%,最低负压升高38.9%3.随机选取80组样本数据,运用BP网络来训练模型并预测,结果得到最大正压的预测输出和期望输出之间基本上可以将误差控制在1%,最低负压数量级较小,所以误差相对大一些,但也控制在7%以内,因此模型精度较高。其次,利用基于BP人工神经网络的遗传算法进行多目标优化设计,最大正压和最低负压绝对值的权重系数分别给定0.7和0.3,研究发现:遗传算法给出的最优结果为最大正压191.9263m,最低负压绝对值1.8574m,此时对应的空气罐变量参数分别为初始气体压力50m、连接管直径300mm、高度直径比1.8、进口阻力系数7.3、出口阻力系数6.2,对比PIPE软件计算出来的结果,最大正压误差百分比为0.38%,最低负压绝对值误差为2.1%。相比于正交试验优化方案,最大正压减小2.1%,最低负压增大1.6%。