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附录L 倒虹】吸管:设计:计算
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—L.1 》倒虹吸管水力计算
!。
L】.1.1 —有压管流《挟沙流速应按—下式进?行计算
《
,。。
!
《。 式中vnp有压管!流挟沙流《速(不淤极限流【速m/s《);
?
》 《 》 ωo泥沙沉—降速度(mm—/,s);
《
?
? 】 ρ:挟沙水?流中:含,沙量(以重》量百分比计算);】
《
《 Q!np出现vnp时管!内通过的流量—(m3/《s);
》
! , d75小】于,该粒径的泥沙—重量占?75%的泥沙粒径】(mm)可由渠道】泥沙级配曲》线上查得;管道通】过设计流量时流速v!应,能,满足v?>vnp《的,要求而通过》。小流:。量时若v<》vnp仍会产生淤积!此时应采用双—管或者多管布置【以提高单管过水【流速v来满足不淤】要求:
《
L.1.2 !倒虹吸管进口渐变】段(图L.》1.2-1)其【。局部水头损失按公式!(L.1.》2-1)计》算
】
!
忽【。略渐变段《。起始断面与末端【断面间的沿》程损:。失两断面《间的水面《。落差△?Z1(?图L.1.2-2】)应按?式(L?.1.2-2)计算!。
《。
?
【。 式?中hj1进口渐变段!的局部水头损—失(:m):。;
:
【 】△Z1?进口渐变段》的水:面落:差(m);
—
》 , , 《 v1、【v2分别《为渠道进口渐变段】始、末断《面的平均流速—(m/s《);
—
《 — g重力加速度(!m/s2)》;,
】 》 ξ1进口渐变!段的局部损失系数与!。渐,。变段:。的形式有关按表L.!1,.2选取
—
:
L!.1.3 倒虹】吸管出口渐变—段,(图L.1.3【)其局部《水头损失按公式(】L.1?.3-1)计—算
—
?
:
! ?忽略:渐变段起始断—面与末端断面间的】沿程损失《两断:面间:的水面恢复值△【Z3应按下》式计算
!
:
:
—式中Hj《2,出口渐变段的局部水!头损失(《m);
【
: : : —△Z3出口》。渐变:段的水面恢复值(】m);
》
【 【v,、v3分别为管道出!口和出口渐变—段末断面的平—。均流速(m/s【);
【
— : ξ2》出口渐变段的局部损!失系数与《渐变段的《形式有关《按表L.1.2选】取
?
L.1.】4,。 倒虹吸管—的水头损《失包:括局部水头损失和】。。沿程水头损失两【大类倒虹吸管的【水头损失按下—列公式计算》
》
》1 倒虹吸管【的局部水《头损失应按下式计算!
?。
—
》 式中h》j倒虹吸管的—局部水?头总:损失:(m:);
?
】 【ψ,、ψi一一分别【表示管道出口断【面面积?和局部阻力损失【处的相应断》。面面积?(m2);
!。
— —ξi为?。某,。一局部水头损—失系数如拦污栅、闸!门,槽、进水口、弯管、!出水口等《的,局部水头损失系数】(不包括ξ1和【ξ2)?
— ? 各类?水,头损失系数的计算方!法如下
》
— : 1)拦污栅水头!损失系数ξs—
!
当】拦,污栅无独立支墩【时(:图L.?1.4-1》)应按?下式计算
!
! 当拦污栅有独立!支,墩时应按下》式,计算:
》
:
:
式】中ξs?包-拦污栅水头损失!系数;
!。。 , , 【 β:1、β2一一分别为!拦污栅栅《。片及拦污《栅支墩?形状系数《可按:表,L.1.《4-:1 取值;
!
— s1、!b1分别为拦污栅】栅片厚度及栅片间】距(mm);
【
《
《 【s,2、b2分别为拦】污栅支墩《厚度及?支墩间净《距(mm《);
—
—。 a拦】污,栅栅面的倾角—。(度)
》
:
?
《
2)!进水口水头》损失系数ξj
【
,
进!。水,。口水头?损,失系数与《。。进口:形状是否圆顺—有关可按表L.【1.4?-2取值竖》井式倒虹《吸管进口损》失,系数可取1.—0缓坡式无修圆进口!可取0.5
【
【
:
? : 3)闸》门槽水头损失系数】。上平板门门槽—水头损失系》数ξm为《0.05 ~0【.15
! —4)压力管道—渐,变段水头损失系【数ξ:jb:。
:
:
—当压力管道由方变圆!或收缩时ξ》jb=0.》05;当压力管道】由圆变方或扩大【时ξjb=0.10!(扩散角不宜大于】10°)
【
:
? 5》。)压力管《道的弯道水头损【失系数ξw
【
】压力管道《的弯道水头》。损失系数与拐角【θ、拐弯半》径R及管道》内径Do《有关可先由表—L,.1.4-3查【出ξ90《°值(图L.—1.:4-2)再从表L.!1.4-4》 查出γ则ξw【=γξ9《。0°:
【
【
—。。
【 6)旁通【管,的水头?损失系数《ξp
》
:
?。 倒虹《吸管的冲沙、放【空、进人孔》等,旁通管的《损,失系数一《。般采用0.10
】
【。 7》)管:道出口水《头损失?系数ξc
】
倒【出口吸管出》口入明?渠的损失系》。数,可按表L.1.【4-5选《。。取
【
《
,
: 2 》 倒虹吸《。管的沿程阻力—水头损失可按下列】公,式计算
!
—。 式中hf一!一倒虹吸管沿程阻】力总水头损失—(m);
】
!。 Ci》管身计算段》水流:的谢才系数(/s】)谢才系数》C与糙率有关—。;
! 】。Ri:管身计算段水流的水!力,半,径;
?
?
! Li管身计算!段的管长(》m):;
》
《 — ω管道出—口,横断面积(m2);!
,
《
? 【 ωi?管身:计算段横断面积(】m2)?;
《
》 》 n边壁—糙率与边壁》材料有关
—
《 3》 :倒虹吸管的》总水头损失》h,w应按下式计算【
《
—
—4 进口渐变段】末端至管道出—口的总?水面降落△Z—2的计算《。进口渐变段末端至管!道出口水面降—落由两部分组—成一是进口渐—变段至倒《虹吸进口间》的连接段的》。水面降落;二—。是,管道进口至出口的】总水头损失(—hω)由此进口渐】变段末端至管道出】口的总?水面降落《△Z2应按下式计算!
【。
:。。。
,
L.1.5【 倒虹吸管过流】能力应按下列—公式计算
!
【 式中Q管道!的泄:流量(m3/s)】;
?
— 】ω管道出口的横断面!积(m2);
!
,
! V管道的断面!平,均流速(m/s)】;
》。
! △Z2进【口渐变段末端断面】至管道出口断面的】水面落差《(m:);
?
】 《 g重力加【速度(m/s2)】;
—
》 》 μ流量系数;【
【 !ω,2进口渐变段末端的!过,水面积(m2)
】
L.1.!6 : 倒:虹吸管进口渐变段起!始断面?至出口渐变》段末端断面之间的】水面总落差应按下】。。式,计算
》
!L,.1.7 倒虹吸!。管出口消力池计算】
》
《 倒虹吸管》出口与?下游渠?道之间常以渐—扩式扭曲面联结【并根:据需要在《该联结?段内设?置消:。。力池边界条件比较复!杂初步?估,。算时可取《池长L≥(》3~4)h(h为】。渠道设计水深—单位为m)》。池深T?≥(0.5D+【δ+0.3m)【(,D为管内径》或管高?δ为管壁厚度单位】均为m)
—。
》 消《力池的尺寸(—图L.1.》7-1)可》采用计及铅直—边墙阻力《在内的理论公式【进行近似估算
!
,
》
》。。 :1, 扩散式消力池】。的共轭水《深度应按《下列公式计算
!
《
】。 式中?。Fr跃前断面弗劳】。。德数;
】
! v1《h'跃前断》面平均流速和水深(!m);
《
《
【 β共—轭断面底宽》比;
【。。。
》。 》 b1?、b2跃前与—跃后断面《的宽度(m);
!
【 ? ? η:。共,轭断面水深比—;
—
: 》 h"跃后】断面第二《共轭水深(m—),
,。
!。为方便设计》η=f(Frβ【)的关系《可,由图L.1》.7-2查算
【
?
】 ? 2:。 消力池池深【T可按下式计—算
:
》
,
,
— , 式中?σ安全系数可取σ】=1.?05~1.10【;,
《
! △Z消力池出!口水面落差(—m);?
! ? Q倒虹吸管!过流量(m》3/:s,);
—
《 》 b2消力【池出口宽度(—m);
! , 【 ψ?水流自消力》池出流的《流速系数一般取ψ】=0.95》;
】 》。 《ht消力池出口渠底!以上水深(m—)
:
:
3 ! 水跃?长度L'可按下【列公式计算
—
【
— 池长可》取 《 】。
:
?。
L.2 】倒虹吸管进口—沉沙池的设》置及尺寸
!
L《.2.?1 倒虹吸—管的进水口前—是否设置《沉沙池应根》。。据渠道?来水的含沙量、渠】道功能和整体设计】确定在黄土高原、花!岗岩地区的多泥沙渠!。道上以及沿渠道坡】。面来水处理不当、泥!沙容易入渠的—倒,虹吸管进水口前【宜,设置沉沙池和冲沙闸!
:
L.—2.2? 含沙量》较少渠道上》倒,虹吸管进口》沉沙池的尺》寸按下列公式估算
!
!
《 式中《L池长(《m):;
》
— 》 B池宽(m);】
【 》 ? T渠底以下池深】(m);
【
《 !h渠道的设计水深(!m);?
?
,
: 》 b渠【底宽度(m);
】
》 ,。 : D管!径或管高(m);
!
】 》 δ管壁厚度(】m)
】L.2.3 含】沙量较多渠》道上倒虹《吸管进口沉沙—池的尺寸在》初步拟定水》深H=?(,h+:。T)和池宽》B后应按下》式核算其《断面的平均流速v是!否满足沉沙要求
】
》
— 式中Q【渠道:流量(?m3/s);
【
《
— H—水深(m);
!
,
》 ? B池—宽(m);
!
】 v断面的平!均流速(m》。/s)当泥沙沉降】最小粒径为0.05!mm~0《.1:0mm时满足沉【沙要求的池内平【均流速为0.05】m,/s:~0.15m/【s;:。当泥沙沉降最小【。粒径为0《.25?mm:。时满足?沉沙要求的》。池内平均《流速为0.25m】/s~0.55m】/s;当泥沙沉【降最小粒《径为0.35mm时!满足沉沙要求的池内!平均流速《为0.?40:m/s~0》。.80?m,/s
】。L.2?。.4 《根据实验《泥沙沉降的水—平,长度L'与沉沙池内!水深H?、平均流速V以及】泥沙沉降《速度ωo有》关可按下列公式计】算
?
—
【 沉沙池估算—。长度
!
?。
—当粒径d7》5≤0?.1mm时
【
】
—当粒径0.15m】m<d75》<1.5mm 【。时
?
】
》 当:粒径由d75>1】。.5mm时
!。
《
:
式中k!安全系数《宜取1.2~1.】5;
! 《 ,。 ωo—一泥沙沉《降速度(cm/s)!。与泥沙粒《径、水温及水的【动黏滞系数有关;】
?
【 — μ动力黏滞—系数(g·s—/cm2);
!
?
《 — γs泥沙颗粒密】度,宜取γs=2—.65?。g/cm3;
】
【 【 γw水的密度(g!/cm3《。),;,
【 ? ? t水温【(℃)
》