倒虹吸管設(shè)計-倒虹吸的水力計算

倒虹吸管水力計算——倒虹吸管水力計算的任務(wù)倒虹吸管為壓力流，其流量按有壓管流公式進(jìn)行計算。倒虹吸管水力計算是在渠系規(guī)劃和總體布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其上下游渠道的水力要素、上游渠底高程及允許水頭損失均為已知。

水力計算的主要任務(wù)是：確定管道的橫斷面尺寸與管數(shù)；水頭損失計算、過流能力校核；下游渠底高程的確定；進(jìn)出口的水面銜接計算。在實際工程中，倒虹吸管的水力計算主要包括以下幾種情況：根據(jù)需要通過的流量和允許的水頭損失，確定管道的斷面形狀和尺寸；由允許的水頭損失和初擬的斷面尺寸，校核能否通過規(guī)定的流量；由需要通過的流量及擬定的管內(nèi)流速，校核水頭損失是否超過允許值。倒虹吸管水力計算——倒虹吸管水力計算的方法目錄12橫斷面尺寸和管數(shù)的確定水頭損失計算、過流能力校核3下游渠底高程的確定4進(jìn)出口水面銜接的計算橫斷面尺寸和管數(shù)的確定011.斷面形狀最常用的斷面形狀有圓形、箱形、直墻正反拱形三種，設(shè)計中應(yīng)結(jié)合工程實際情況選擇合適的斷面形狀。選用單管、雙管或多管輸水，主要考慮設(shè)計流量大小及其變幅情況、運用要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等幾個重要因素，對于大流量或流量變幅大、檢修時要求給下游供水、采用單管技術(shù)經(jīng)濟(jì)不夠合理時，宜考慮采用雙管或多管。2.管數(shù)的確定倒虹吸管橫斷面尺寸主要取決于管內(nèi)流速的大小，管內(nèi)流速應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和管內(nèi)不淤條件確定，管內(nèi)的最大流速由允許水頭損失控制，最小流速按挾沙流速確定。工程實踐表明，倒虹吸管通過設(shè)計流量時，管內(nèi)流速一般為1.5～3.0m/s。有壓管流挾沙流速可按下式計算：3.橫斷面尺寸的確定式中：Vnp—挾沙流速，m/s;w0—泥沙沉速或動水水力粗度，cm/s;ρ—挾沙水流含沙率，以質(zhì)量比計；Qnp—通過管內(nèi)的相應(yīng)流量，m3/s；d75—挾沙粒徑，mm，以質(zhì)量計小于該粒徑的沙占75%。初選流速后，可按設(shè)計流量確定所需過水?dāng)嗝婷娣e。圓形管箱形管式中：b—過水?dāng)嗝娴膶挾?，m；h—過水?dāng)嗝娴母叨龋琺。斷面尺寸水頭損失計算、過流能力校核021.水頭損失計算

水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失兩種。即總水頭損失為：Z=hf+hj式中，Z——總水頭損失，m；hf——沿程水頭損失，m；hj——局部水頭損失之和，m。若Z≤[Z]時，則說明初擬的v合適，否則，另選V，重新計算，直到Z≈[Z]。2.過流能力校核過流能力按有壓管流公式進(jìn)行計算。式中Q—流量（m3/s）；

A—倒虹吸管的斷面積（m2）；Z—水頭損失（上、下游水位差）（m）；μ—流量系數(shù)。下游渠底高程的確定03

一般根據(jù)規(guī)劃階段對該工程水頭損失的允許值，并分析運行期間可能出現(xiàn)的各種情況，參照類似工程的運行經(jīng)驗，選定一個合適的水頭損失Z，據(jù)此確定下游渠底設(shè)計高程。確定的下游渠底高程應(yīng)盡量滿足：①通過設(shè)計流量時，進(jìn)口處于淹沒狀態(tài)，且基本不產(chǎn)生雍水或降水現(xiàn)象；②通過加大流量時，進(jìn)口允許產(chǎn)生一定的雍水，但一般不宜超過30～50㎝；③通過最小流量時（按最小不利情況輸水），管內(nèi)流速滿足不淤流速要求，且進(jìn)口不產(chǎn)生跌落水躍。

按下式確定下游渠底高程：

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—總水頭損失（m）。進(jìn)出口水面銜接計算04

通過加大流量時，進(jìn)口水面可能壅高，驗算進(jìn)口的壅水高度是否超過擋水墻頂和上游堤頂，有無一定的超高值。若有，應(yīng)通過計算，加大擋水墻頂及上游堤頂?shù)母叨龋黾映咧怠?/p>

通過最小流量時，驗算上下游渠道水面間實際水位差z1（上游渠道水面-下游渠道水面），是否大于計算通過最小流量所需要的水位差z2（

）。

說明實有的水頭大于所需水頭，即管道進(jìn)口處的水位低于上游水位，進(jìn)口水面將會產(chǎn)生跌落，從而管道內(nèi)產(chǎn)生水躍，水躍的脈動和摻氣，會引起管身振動，影響正常輸水。

為了避免在管內(nèi)產(chǎn)生水躍，可根據(jù)倒虹吸管總水頭損失的大小，采用不同的進(jìn)口結(jié)構(gòu)型式。若Z1>Z2當(dāng)Z1-Z2差值較大時，可適當(dāng)降低進(jìn)口高程，在進(jìn)口前設(shè)消力池，池中水躍應(yīng)被進(jìn)口處水面淹沒。當(dāng)