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水利工程论文-深沟大跨度倒虹吸工程中的若干问题.doc

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水利工程论文-深沟大跨度倒虹吸工程中的若干问题.doc

水利工程论文-深沟大跨度倒虹吸工程中的若干问题摘要:流量大、深沟大跨度的倒虹吸工程在丘陵山区长距离输水工程中经常出现。此类工程水力学问题很复杂,不可忽视。本文主要反映引黄工程中北干渠源子河1#倒虹吸水力学试验中出现的一些主要问题以及处理措施。其中(1)倒虹吸口前池的水流波动及稳定措施;(2)倒虹吸空管时不同充水流量的流态及其安全措施;(3)倒虹吸管的水头损失。关键词:倒虹吸工程水力学问题水工模型试验1概述丘陵山区长距离输水工程中,跨沟跨河的渡槽或倒虹吸工程是相当多的。对于流量大、深沟大跨度的倒工吸工程,有些水力学问题很复杂,也不可忽视。引黄入晋工程中北干渠源子河1#倒虹吸工程就是一例。该工程设计过水能力Q=16m3/s,管径φ=2.6m,进口前池与宽2.8m、高3.7m的门洞式涵洞相连接,出口经消力池后接2.8m3m的埋涵。倒虹吸全长330m,进口轴线高程1125.31m,出口断面轴线高程1124.133m,平管底高程1079.5m,底坡i=1/550。如图1。倒虹吸采用预制钢筋混凝土管,糙率取n=0.014。图1源子河1#倒虹吸工程布置图由于该工程跨度大,且充水时最大水头近50m,问题进行了长度比尺为Ly=21.4的整体正态水工模型试验。通过试验对设计运行中的有关水力学问题进行了研究与改进。2进口前池中的水力学问题倒虹吸进口要求水流稳定,流速分布均匀,一般要设前池。对于大型工程更是必要的。2.1原方案及存在问题由于前池扩散段底坡比较陡,i=0.533,涵洞出口流速比较大(v=2m/s),故在前池入口陡坡上水流发生与底板分离现象,表层流速大,底部流速小,且近底处为负流速,负值最大达0.66m/s。由于表层流速大,至倒虹吸进口处,水流受胸墙阻挡,引起了前池水面波动及侧向回流,流量越大、波动越大,当流量Q=9~15m3/s时,波高达0.3m以上。两侧形成连通立轴漩涡,直径约0.5m,前池流速分布如图2(1)所示。图2前池流速分布图由于前池中水流波动,流态不稳定,引起倒虹吸及其出口消力池中水流也不稳定。为此,进行了修改及消波处理。2.2修改方案为改善前池中流速分布,减少倒虹吸管进气及水面波动,将前池长度由6m增加至10m,池与管口底改为1:1斜坡。试验表明,前池底部负流速有所减少,但流速分布仍是主流在上部,水面波动及漩涡情况改善不大。为调整流速分布,改善流态,在前池进口扩

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