输水工程是城市的生命线工程，输水管道安全运行直接影响到居民与企业的正常用水，保障输水管道安全对维护社会稳定及促进经济发展来讲意义重大。由于泵等机械设备卷入空气、水中溶解空气的释放以及气阀排气不畅等原因，输水管道中实际上是气液两相共同流动的状态。输水管道的安全隐患在稳态流动下主要表现为气液两相流引起的管道振动，在瞬态过程中主要体现于瞬变流升压有可能造成爆管，因此，本文主要针对气液两相流作用下输水管道稳态振动特性以及瞬态过程中的气液两相瞬变流进行研究，并基于气液两相流型分类对管道含气状态识别进行研究，为今后排气阀的维护提供指导。　　本文共选取144组气水工况对不同布置形式下输水管道中的气液两相流型进行研究，并通过对气泡运动进行受力分析得知，水平管中管道压力越高，气泡运动速度越快；水温升高会使气泡平均直径变大及运动速度变慢。气液两相流作用下水平管的振动强度一般会随着水流速度增大而加剧，但其受含气率的影响更大，气体存在会使水平管振动频峰往低频方向偏移，且会导致低频峰处的振动加强。管道轴向振动加速度的幅值随着含气率的增加而增大，在弯头处表现的更为剧烈。蝶阀造成的管道振动在低含气率下与球阀相当，而在高含气率下，蝶阀造成的管道振动明显更加剧烈。　　通过对简支管道系统固有频率分析发现，系统固有频率随着管径增加而增大，弹性模量大的管材能提高管道系统固有频率，而材料密度增大会降低固有频率。通过对埋地管道振动数值模拟发现，当管道约束一致、内壁加载相同且管道规格相同时，管材弹性模量越大，管道振动越小；同种管材的管道，管径越大，管道振动越小。在正常输水管道的埋深范围内，埋深增加并不能减小管道振动。当管道底部形成弱约束环境时，管道振动会导致管底位移变大并影响到底部土壤，从而削弱了管顶振动，使得管顶位移变小。　　本文在装置试验的基础上，基于离散蒸汽空腔模型（DVCM）和离散气体空腔模型（DGCM）建立了两个将非稳态摩阻和管材黏弹性考虑在内一维气液两相瞬变流模型。通过实验数据和模拟结果发现，DVCM能够准确模拟低含气率下的气液两相瞬变流，而DGCM更适合对可能发生气液两相瞬变流的管线进行安全设计。基于DVCM数值模拟的结果表明，气体存在会导致黏弹性效应（VE）对瞬变流压力的衰减作用大为削弱，非稳态摩阻（UF）和VE对瞬变流压力衰减作用的相对重要性会随着含气率增大而呈现变大趋势。在黏弹性输水管道中，含气率（α）对瞬变流频率的影响比黏弹性效应大得多，因此，在黏弹性管道中应用瞬变流模型时，建议当α≤1%时，不仅要对波速和稳态摩阻进行校核，还要对黏弹性参数进行校核；当1%≤α≤2.37%时，只需对波速和稳态摩阻进行校核。　　通过对下降管压力信号时频特征分析得知，下降管中泡状流的压力波动比较平稳，随着含气率的增大，压力信号的波动也越来越剧烈，总体上不同流型压力信号的波动幅度按从大到小排列分别为：层状流、回流流、段塞流、泡状流。不同流型压力信号在频域的分布主要集中在10Hz以内，泡状流压力信号在频域内没有明显的主频，而段塞流、回流流和层状流压力信号在频域的主频（接近0Hz）则是逐渐明显。本文基于压力信号构造了两个支持向量机（SVM-1和SVM-2）来识别下降管中的含气状态，SVM-1用于将泡状流从其他三种流型中分离出来，SVM-2则是用于将段塞流与回流流、层状流分离出来。数值实验结果表明，功率谱密度（PSD）特征最适合SVM-1，而短时过零率（SZR）特征最适合SVM-2。压力信号预处理采用简单平滑滤波方式比小波滤波效果更好，且压力信号采样率越高识别精度越高。通过实验数据验证，当采样率为1kHz，采样时间为8s时，SVM-1和SVM-2都达到了最佳识别精度，分别为94.3%和93.9%。