形成

按照波动现象，水锤可以分为水柱连续的水锤现象（无水柱分离）和伴有水柱分离的水锤现象（断流空腔再弥合水锤现象）1。所谓伴有水锤分离的水锤现象，是有压管流出现大空腔时的一种水锤现象。当水锤波在有压管流中传播时，水体质点做周期性的疏密变化，使水体中的质点群时而受拉，时而受压。由于水体承拉能力极差，概括讲，当它承受不住这种拉力时，水柱就会断裂而彼此分离开（特别在含有杂质、小气泡的水体中或在管线纵坡面上作折线变化较大的诸固定点处，如“驼峰”、“膝部”和小丘顶端等），产生一些大空腔或“空管段”，使水流的连续性遭到破坏从而造成水柱分离现象；在密封非常完好的管段中，大空腔或空管段内呈现很高程度的真空。当空管段消失（空腔溃灭）即两股水柱重新弥合时，空腔内的水蒸气迅速凝结，于是两股水柱互相猛烈碰撞，因而造成升压很高的“断流空腔再弥合水锤”（简称断流弥合水锤“）。它是水泵供水系统中最具有危害性的一种水锤撞击波动。

近年来我国分布在地形复杂、地势起伏较大的地区的长输管线工程逐年增多，这种情况在我国西北、西南地区尤为突出，此类工程管线长、地形起伏大，在泵站启停、机组调速、各中间站的流程切换或分输站的启停、事故工况停机以及调节阀动作失灵、误关闭等操作过程中，极易产生水锤增压波和减压波以较大的速度向上下游传播，产生液柱分离和弥合水锤现象，造成危害很大的断流空腔弥合水锤危害，影响管道的安全常运行。

水锤波中的减压波向下游传递，使管线沿线压力降低，当压力下降到一定值后，输送液体中的溶解气体会逸出形成小气泡，当管内压力进一步降低到液体饱和蒸气压且持续时间足够长时，管内液体就会汽化产生蒸气，蒸气与己形成的气泡相结合，形成较大的气囊在管内上升，气囊随着液体流动，气囊会聚集在管道高程处，占据很大一段管道，甚至会把连续液柱隔破坏了液体的连续性，可能阻断整个管道流通截面形成断流空腔从而导致液柱分离，这个过程中的低压容易造成管道失稳变形。

水锤波中的增压波向上游传递，使管道沿线压力增大，使分离开的两液柱重新弥合即空腔溃灭时，将产生具有直接水锤特征的断流弥合水锤，当管道发生断流弥合水锤时，水锤波以高速沿管道传播，水锤波波峰过后，由于流动状态的不平衡，还会产生充装压力，水锤增压和充装压力叠加在管道剩余压力上，当叠加后的液体压力超过管道的最大允许工作压力，就有可能造成管道强度破坏，特别是那些稳定运行时动水压力接近于管道临界承受压力的位置（如山管道的低洋地段等），更容易引起管道超压，造成强度破坏。

危害

长输管道因为泵站或阀门工况的改变造成不稳定流动时可能产生液柱分离现象和断流弥合水锤现象，一方面液柱分离造成的低压：可能使管道失稳变形（压瘪）；另一方面断流弥合水锤造成的高压可能击破管道。断流空腔弥合水锤过程中的液柱分离及弥合水锤，对长输管线工程和其他各种工业管道工程的危害是巨大而惊人的，容易造成管道爆裂、设备损坏，甚至会淹没泵站，造成巨大经济损失，发生事故后不仅要耗费巨大的人力财力进行维修，而且耽误工程进度；盲目选用水锤防护设备和制定不合理的水锤综合防护措施，不仅达不到预期的水锤防护效果，甚至可能使断流空腔弥合水锤变得更严重。2

参考资料