长距离泵站输水工程作为一种利用提水泵站和有压管道进行输水的水利工程,在水资源调配、跨流域引水、城市及工农业供水等方面举足轻重,是解决水资源分布地域差异的必要工程措施。长距离有压输水管道具有水量损失少,运行维护方便等优点。但是,当电网事故或者忽雷闪电、暴风大雨等自然灾害造成水泵机组突然停机,管道系统内很容易发生压力剧烈升高和降低的水力瞬变现象。当供水系统难以承受压力的变化时,爆管事故就会产生。无论是作为主要或辅助设备的进排气和水锤防护措施,空气阀现已成为供水系统中一项重要的管路水力组件和主流产品。因此,深入研究泵站系统的水力过渡过程、空气阀防护水锤机理及效果,对大水网的建设、全国大中型泵站系统安全的改造升级至关重要。本文在国内外已有研究基础之上,针对西仵泵站发生停泵水锤事故工况进行了模拟,本研究的主要内容包括:1.基于空气阀结构及水力特性,系统阐述了其工作原理、布置原则及实际工程中易存在的问题等;2.运用瞬变流基本理论及特征线法,推导了有压输水管道的水锤计算模型;鉴于空气阀进、排气过程的复杂性,基于理想气体状态方程,推导了空气阀模型;3.结合具有典型长距离输水特征的辛安泉改扩建工程进行水锤计算及液控蝶阀+空气阀联合防护措施模拟,优化了液控蝶阀关阀规律,确定空气阀安装型号、数量及位置,为西仵泵站的安全运行提供理论依据;4.针对长距离输水工程关键水力参数(糙率、转动惯量)进行了敏感性分析研究,以期为工程设计、运行及管理给出合理建议;5.采用成熟的商业软件——Fluent对空气阀进行模拟,以期为空气阀设计及空气阀动态特性研究提供思路;本研究成果可为西仵泵站水锤防护水锤提供理论支持,也可为类似长距离泵站供水工程提供参考,另外,还能为空气阀流道设计、动态特性研究提供思路,为之后三维水锤模拟和空气阀流道改进进一步研究打下了基础。