水是人类生存和发展不可或缺的资源,但由于我国淡水资源短缺问题比较严重,在区域和时间的分配上呈“南多北少,东多西少、春夏多秋冬少”的特点。为了有效解决我国水资源越来越严重的供需矛盾问题,一系列跨流域的长距离调水工程应运而生。管路发生事故停泵、阀门快速关闭等情况时,产生的停泵或关阀水锤易导致输水管路的严重故障。为防止长距离重力流输水工程水锤发生,减少水锤危害。以山西省引黄入晋工程某段为例,建立了水力瞬态计算模型,基于该模型采用遗传算法开发了多阶段关阀曲线的优化程序。该程序分别对普通二、三、四阶段和有平台期的三阶段关阀方案重复进行优化计算后,统计并分析优化结果的分布规律,提出了在保证水锤防护效果的情况下对关阀曲线的简化策略。并在此基础上,对有连通管的双管重力流输水系统在管路事故时的关阀水锤问题进行了优化。本文的主要研究内容及结论如下:（1）对基于特征线法的水锤计算模型、基于遗传算法的优化方法进行了描述,得到了适宜编入程序的管线各节点在各时刻的水力计算公式。通过对末端阀门、气阀结构、管道尺寸和材料、上下游水池设置等方面的分析,确定了长距离重力流输水工程的末端关阀模型的边界限制条件。使用MATLAB编程语言完成了基于遗传算法的长距离重力流输水工程水力瞬态模拟计算程序和水锤防护方案优化程序的编写与应用。（2）相比于两阶段关阀策略,基于三阶段关阀策略的水锤防护方案优化效果更为明显,可以有效降低长距离重力流输水系统对管径的要求,有效减少建设成本。基于四阶段的关阀策略也可以对水锤效应进行有效防护,但相比于二、三阶段关阀,其效果并不好,很多时候反而需要更大的管径。其主要原因是随着关阀阶段数的增多,需要优化的参数数量也在增加,解空间维度更大,优化难度更高,在算力不变的情况下,优化效果减弱。（3）基于三阶段关阀策略的水锤防护方案的关阀曲线形态特征显著,以山西省引黄入晋工程某段为例,DN2500和DN2000管径时大部分优化后的关阀曲线均表现为“前期快关、中期慢关、后期快关”的特征,即便是优化后的四阶段关阀方案,其关阀曲线也在形态特征上与三阶段关阀方案无本质区别。综合各类策略下的优化结果,并考虑工程建设成本和设计与实际操作的复杂度,针对长距离重力流输水工程,最佳的关阀阶段数为三阶段。（4）优化结果表明,可以通过将阀门慢关阶段简化为阀门开度不变的平台期阶段以减少待优化参数数量、提高优化效率,简化操作难度。同时,发现优化后关阀曲线平台期时长普遍非常接近于水锤相（2L/c）,在该条件下第一次快关引起的水锤刚好可以与第二次快关引起的水锤相互抵消。基于简化后关阀策略的优化方案对工程实际效果作用明显,在同样的输水要求下,可使工程建设成本降低55.6%,即便在不改变工程现状的情况下,也将单管输水潜力大大提高,允许极限单管输水量由55m~3/d提升至100m~3/d。（5）在布置连通管的双管输水工程管段出现事故或检修的工况下,由于水力情况复杂性的提高,相比于单管路情况,双管情况下基于有平台期三阶段关阀策略在优化效果和成功率方面对普通三阶段关阀策略的领先趋势有所减弱,但仍然保持着一定的优越性。根据计算结果,以山西省引黄入晋工程某段为例,当总关阀时间设置为40s,基于有平台期三阶段关阀方案进行优化时,即可较好地保证各种情况下水锤波的有效控制。（6）结合有平台期关阀策略的单连通管的双管输水系统已经可以较好地满足各种工况下输水系统的安全运行,双连通管的双管输水系统在优化效果上优势不大,从降低设计难度和减少工程建设成本的角度考虑,以本工程为例,优先在工程实践中设置单连通管的双管重力流输水系统。