随着城市建设的发展和人民生活水平的提高,长距离输水工程越来越多。长距离输水有重力输水和水泵加压两种方式,重力输水系统不需要水泵加压,正常运行时测压管水头小于静水头,但是,当管路上的闸、阀关闭后,管中最大静水头即为地形最大落差,落差越大,管道承受的压力越高,当闸、阀发生非正常关闭时,若关闭程序不当,可能因关阀水锤造成管道破裂,甚至造成断流弥合水锤。巨大的水锤压力常常影响着管路的正常运行甚至是带来毁灭性的危害。因此伴之而来的输水系统的安全问题已经引起国内外众多科研人员的关注,所以本研究对于水资源的安全调度意义重大。对长距离重力流输水管路系统的水锤防护研究,国内外已有多种的解决方法和防护措施,其中阀门作为最常见的管道附件。本文主要通过对长距离重力流输水管路系统的水锤防护模拟计算,提出这类输水系统的有效水锤防护措施,主要内容如下：(1)在前人研究的基础上总结了气液两相流在输水管道中的各种流态以及流态间的转化,并对管道中气囊运动的升压问题、危害以及管道排气的问题进行了探讨。(2)阐述了重力流的概念、引起水锤的原因、水锤的特点和分类以及管路的压力特点。总结了长距离重力流输水管路的水锤防护技术,并对活塞式减压阀、两阶段缓闭蝶阀这两类常用的水锤防护措施进行了系统的分析。(3)结合前人的研究,阐述了长距离重力流水锤计算的基本理论—水锤基本方程式和特征线法,以及有压管路中阀防护与阀调节的基本原理,并给出活塞式减压阀、两阶段缓闭蝶阀以及简单管路、复杂管路的边界条件条件。(4)探讨了进排气阀在长距离输水重力流水锤防护中的应用,详细介绍了进排气阀的防护原理、分类、技术性能以及设备选型、设置的技术要点,建立了进排气阀水锤计算的数学模型,给出了计算的边界条件。(5)采用Visual Basic6.0作为开发语言,开发了长距离重力流水锤防护计算程序。结合工程实例,在设计单位提出的技术方案基础上,对活塞式减压阀和两阶段缓闭蝶阀关阀水锤进行了数值模拟和分析比较,提出了活塞式减压阀最优的关阀时间和相应的关阀指数。(6)对重力流输水管路中安设进排气阀的选型和安装位置进行了初步计算。应用水锤计算程序,对管路采用减压阀加进排气阀、蝶阀加进排气阀两种联合防护措施进行了数值模拟计算,对管路的阀门防护关闭程序进行了优化,提出了重力流输水管路中较合理的防护措施,为工程安全运行提供了必要的技术支持。当然,水锤波速的合理确定、重力流输水管路气囊在管道中的运动模式、升压机理、模型的建立及复杂管道中的串联管道水锤计算模型的建立,有待于在今后的研究中进行。