倒虹吸管设计-倒虹吸的水力计算

倒虹吸管水力计算——倒虹吸管水力计算的任务倒虹吸管为压力流，其流量按有压管流公式进行计算。倒虹吸管水力计算是在渠系规划和总体布置的基础上进行，其上下游渠道的水力要素、上游渠底高程及允许水头损失均为已知。

水力计算的主要任务是：确定管道的横断面尺寸与管数；水头损失计算、过流能力校核；下游渠底高程的确定；进出口的水面衔接计算。在实际工程中，倒虹吸管的水力计算主要包括以下几种情况：根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形状和尺寸；由允许的水头损失和初拟的断面尺寸，校核能否通过规定的流量；由需要通过的流量及拟定的管内流速，校核水头损失是否超过允许值。倒虹吸管水力计算——倒虹吸管水力计算的方法目录12横断面尺寸和管数的确定水头损失计算、过流能力校核3下游渠底高程的确定4进出口水面衔接的计算横断面尺寸和管数的确定011.断面形状最常用的断面形状有圆形、箱形、直墙正反拱形三种，设计中应结合工程实际情况选择合适的断面形状。选用单管、双管或多管输水，主要考虑设计流量大小及其变幅情况、运用要求、技术经济等几个重要因素，对于大流量或流量变幅大、检修时要求给下游供水、采用单管技术经济不够合理时，宜考虑采用双管或多管。2.管数的确定倒虹吸管横断面尺寸主要取决于管内流速的大小，管内流速应根据技术经济比较和管内不淤条件确定，管内的最大流速由允许水头损失控制，最小流速按挟沙流速确定。工程实践表明，倒虹吸管通过设计流量时，管内流速一般为1.5～3.0m/s。有压管流挟沙流速可按下式计算：3.横断面尺寸的确定式中：Vnp—挟沙流速，m/s;w0—泥沙沉速或动水水力粗度，cm/s;ρ—挟沙水流含沙率，以质量比计；Qnp—通过管内的相应流量，m3/s；d75—挟沙粒径，mm，以质量计小于该粒径的沙占75%。初选流速后，可按设计流量确定所需过水断面面积。圆形管箱形管式中：b—过水断面的宽度，m；h—过水断面的高度，m。断面尺寸水头损失计算、过流能力校核021.水头损失计算

水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失两种。即总水头损失为：Z=hf+hj式中，Z——总水头损失，m；hf——沿程水头损失，m；hj——局部水头损失之和，m。若Z≤[Z]时，则说明初拟的v合适，否则，另选V，重新计算，直到Z≈[Z]。2.过流能力校核过流能力按有压管流公式进行计算。式中Q—流量（m3/s）；

A—倒虹吸管的断面积（m2）；Z—水头损失（上、下游水位差）（m）；μ—流量系数。下游渠底高程的确定03

一般根据规划阶段对该工程水头损失的允许值，并分析运行期间可能出现的各种情况，参照类似工程的运行经验，选定一个合适的水头损失Z，据此确定下游渠底设计高程。确定的下游渠底高程应尽量满足：①通过设计流量时，进口处于淹没状态，且基本不产生雍水或降水现象；②通过加大流量时，进口允许产生一定的雍水，但一般不宜超过30～50㎝；③通过最小流量时（按最小不利情况输水），管内流速满足不淤流速要求，且进口不产生跌落水跃。

按下式确定下游渠底高程：

式中Hd—下游渠底高程（m）；

Hu—上游渠底高程（m）；

hu—上游渠道水深（m）；

hd—下游渠道水深（m）；

hw—总水头损失（m）。进出口水面衔接计算04

通过加大流量时，进口水面可能壅高，验算进口的壅水高度是否超过挡水墙顶和上游堤顶，有无一定的超高值。若有，应通过计算，加大挡水墙顶及上游堤顶的高度，增加超高值。

通过最小流量时，验算上下游渠道水面间实际水位差z1（上游渠道水面-下游渠道水面），是否大于计算通过最小流量所需要的水位差z2（

）。

说明实有的水头大于所需水头，即管道进口处的水位低于上游水位，进口水面将会产生跌落，从而管道内产生水跃，水跃的脉动和掺气，会引起管身振动，影响正常输水。

为了避免在管内产生水跃，可根据倒虹吸管总水头损失的大小，采用不同的进口结构型式。若Z1>Z2当Z1-Z2差值较大时，可适当降低进口高程，在进口前设消力池，池中水跃应被进口处水面淹没。当