发电厂水击事故的成因及防护1 前言 水击（水锤）是指有压管道中由于水流流速的突然改变，造成管道压力急剧波动的现象。在生产生活过程当中，水击事故常有发生，尤其在有压管路设计和运转过程当中，水击是不可忽略的重要因素，如水电站引水发电系统、热电站汽轮机、锅炉、蒸汽管路等，一旦发生水击，往往会造成极为严重的后果。如位于广西壮族自治区的卡马水库大坝，由于导流底孔出口被滑塌的巨石突然堵塞，形成水击，巨大的冲击力使坝体出现滑塌[1]；又如 2025 年 7 月，纽约曼哈顿地下蒸汽管道由于水击导致爆炸，冲出地面的蒸汽比附近 77 层高的克斯勒大厦还高 [2]；此外，1985 年 11 月，美国南加州圣俄诺费尔核电站由于电短路导致二回路中主给水泵停泵断水，止回阀故障没有关闭，致使蒸汽倒流至主给水管，此时值班工人出现操作失误向充满蒸汽的主给水管供冷却水导致水击，水击产生的爆炸力使主给水管破口达 2m，十几根钢架支撑全部拉断[3]；另有报道称 1996 年日本四国电力伊方核电厂 3 号机组蒸汽喷出事故，经证实也是由水击所致[4]。由此可见水击事故的危害之大。对发电企业而言，无论是水力发电还是火力发电，水击都是安全生产必须予以重视的问题。2 水击的成因2.1 水击的产生 如图 1 所示的管路系统，管路上部与水池相通，下部装有一阀门。若 t=0 时刻阀门突然关闭，则阀门处水流流速由 降为 0，紧接着与此相邻的水流流速也会快速改变，从而引发连锁反应，管道内水流流速不断变为 0 并以波的形式向上游传播，这个波就叫做水击波，其传播速度 叫水击波速，以 表示。由于水流的惯性作用，流速变小、压强相应增大，设压强增量为 ，根据动量定理进行推导，可得到直接水击的表达式[5]：式中， 表示水的密度， 表示水击波速， 表示水流初始速度， 表示水流改变后的流速。对于阀门瞬间完全关闭的情况，有 。需要指出的是，此时的压强变化 是特别大的，文献[5]中列举了一根长管道，当管内流速 m/s 时，若取 =1000m/s，按式（1）进行计算，可得到水击压强 ，相当于 100m 水头，足见水击的破坏力之大。2.2 水击的传播 以阀门突然关闭为例，探讨水击沿管道的传播过程，一般可将其分为先后 4 个阶段：①减速增压（图 2(a)）、②减速减压（图2(b)）、③增速减压（图 2(c)）、④增速增压（图 2(d)）阶段。 （1）减速增压阶段。设 t=0 时刻阀门突然关闭，则紧靠阀门的 微小流段首先停止流动，由于惯...
