10.【3  水力设计【 《 10.【3.1？  倒虹吸管通【过水力设计选定管】。道横断面《尺，。寸、管道数量—。、进出口段各—部分的布置》形式、尺寸和有【。关高程为此在渠道】工程：设计中应给出上、】。下游渠道的断面形状！、糙率？、流量？、，水深、？上游渠底高》程同时？还应给出倒虹—吸管的？设计流用和》允许：的，水，头损失？作为设计计算的条件！    ！ 倒虹吸管水—力设计和计算—的，内容包括根据工程具！体情况和设》。计，条件通？过匚程总体布置【和管道的布置初步】拟定管道及其进【、出：口的布置形》式和结？构形式选择适—宜的流速《和经济过《水断面按压力流【公式计算管道的实】际水头？损，失及进、出口—的水面衔接 ！ ，     》当倒虹？吸，管通过最小流—量时进、出口管道】没有充分淹》没、管内流速和总水！头损：失不符合设计—条件或出口需要消】能等情？况时：。应调整布置并重新】计算管道横》断面尺寸 ！ ，10.3.2  倒！虹吸管？管内平均流》速一般根据允许的】水，头，损失和管内不淤流速！值来选取水头损失】与流速的平方成【正比流速越大水【头损失？越大因此流》速的选择对》于倒虹吸管特别对】。F平原地区水头【宝贵的渠道上的倒虹！吸管尤为《重，要从已建和在建工】程的统计倒》虹吸管设计》流量：工况下的平均流速】多在1.《5m/s～》2.5m/s范【。围以内个《别工程？为了减少过》水断：面和工程量也可适】当，增，加管：道平均？流速如？南水北调《穿越：黄河：的孤柏咀倒虹吸管】工，程通过设计流量【440m3》/s时选择了双【。排D＝8.2m的倒！虹吸管？其平均流《速，达4.1《6m/？。s已建和在建—倒虹吸管《的，平均流速见表—12 《 》 《     为了防止！泥沙在？倒虹吸？管内：淤，积管道的最小—流速应大《于按附录L.—1公式计算的有压】管流挟？沙流速Vnp—。 如V平＜Vnp则！应缩小管径、—增加管道数或—加大上？下游水面《高差 ？ 10【.3.3 》 关于水头损失【计算说明如下— （1）！根据：工，程具体情况倒虹吸】管的总体布置不【同时其水《头损失和水面降【。落计算也因具—体布置而各不相同】   】  如图L.1【.2：-1、图《L.1.2-2所】示一般渠道》与倒虹？。吸进水口之间—设一渐？变段平顺《连，接水流过《渐变段？时由于？断面和流《速的变化会产生某一！。水面落差该水—面落差？△Z1该水面落【。差△Z1可按—附录：L第L？。。.1：.2条的公式进行计！算   ！  水流由进口渐变！段末端断面进入【进水口截至出—口由于管道的沿【程损：失，和各个？局，部阻力的影》响会造成水头损失】△Z2该水头损失△！Z2可按附录—L.1.4公式进行！计算 《 ：     倒虹】吸管管道出口与下】游渠道之间通常也】设渐变段《平缓连？接由于能量》的转化将产生—某些水？面恢复？△，Z3该水面恢复值】△，。。Z3可按附录L【第L.1《.，3，条的公式进行—计算 ？  —   （《2）倒虹吸管—的，局部：阻，力损失系数对于【圆形管道《按附录L.1选取】对于矩？。形，压力：。管的局部阻》力，损失：系数目前研究尚【不充分一般也—仿照圆形《管的：局部阻？力损失？系数来选取鉴—于南水？。北调采？用，矩形断面的倒虹吸】管较多？长江科学院选择西】赵河渠道倒》虹吸：。管（总长2》77m？管道：由8根5.8—m×：5.：8m的方管组成【最，大过流量为》。8，00m3/s其【布置图见图6）和堰！。子河段的河》道倒虹吸管（—总长：298？m管道由6》根5：m，×5：m，。的方管组成百年【一，遇洪水流量达6【55m3/s—）分别进行了—专门的水《工模型试《验获得管《道局部和沿程损失】系，数见表1《3，可供类似工程参考 ！ 》 》 ？    【。 倒虹吸管的进【、出：口渐变段《均采用扭曲面—形，式与渠？道相接渐变》段的：水，头损失系数》。。分别为ξ1＝0.1！0ξ：4＝：0.：30  ！。   （《。3）压力管》道，边壁的糙率n—值与管道材料—及其表面的光洁程度！有关鉴于n值的【选用对管道》断面的？大小及工程造—价影响很大故—应慎重选取对于焊】接，钢管n＝《。0.01《1～0.0125】正常值为0》.，。012；《对，于铆接钢《管n：＝0.0125～】0.0？15正常值为0.】0，13：5；对于钢筋混凝土！管我国早期用n【＝0.016—～0.0《17随着施工工艺水！平的提高现在多【用n＝0.》014～0.—015 —     工】程实际运行情况【 ？     【（，1）钢筋混》凝土管的n》值 【    湖南新安铺！倒虹吸管设》计流量Q＝7.5m！3/s管径2m【全长4？368.08m【最大工作水头14】。0m采用一阶段预应！力钢筋混凝土管设】。计糙率系数n＝0.！015运行19【年后：。于1998》年进行？了原型观《测施放Q＝3.67！m3/s、ν＝1.！16m？/，s时实测水头损【失4.0《3m推算得n＝0】.0：164实测n—值大于设《计n值究其原因【是由于在磨损和【侵蚀的双重作用下孔！壁出现了许多的空穴！和凹凸不平的—麻，面所致 《 ： ：    《 引滦入津》。尔王庄泵站至市区】宜兴埠泵《。站全长26km2】孔3.35》m×3.35—m方涵用钢模板浇筑！1996年》在匚程运行1—3年后进行了原【型试验6《组流量下实测—的n＝0.》0116～0—.01？07平均n＝0.】0113 【  《   引滦入津明流！隧，。洞长1？2k：m断：面为城门洞型净宽5！。.7：m设计流量》60m3/s洞壁】采用钢筋混凝土衬】砌设计？糙率系数n＝0.0！151983年通水！钢模板接缝处凹凸不！平，平均高差4.3mm！电，力部昆明勘测设计院！和天津市引滦隧洞管！理，处合：作，于1985年和1】996年做了两次原！型观：测流量？范围为？。22.3m3/【s～62.3—6m3/《s7个流量、5个】区段的糙率》值n＝？0.01125～0！.012《8，区段平均值n＝【0.0124200！4年对壁《面进行？加固处？理后重新观测得【n＝0.012【2 《   》  三个工程—的原型观测》表明新安《铺倒虹吸《管由于壁面磨—损和侵蚀凹凸不平】n值偏大；》引滦入津两个工【程用钢模板施工平】均n值分别为0.0！113和0》.01？22足见随着施工水！平的提高（》采用钢模板等措【施）：钢筋混凝土的n值】有，逐渐减？小的趋势对》比欧美？一些国家采》用钢模板施工的工程！所取的n＝0.【0118～0.【012？。5我国采《用类似方法施工【的n值取0.01】2～0？。.013也》不是没有可能的【 —    （2）【预应力钢筒》混凝：土管是标准化、工厂！化和特别工艺—生产：的混凝土管我国【自199《。8年引进专门生产】线以来已有许多厂】家和生产线生产【最大管？径已达到4m1【9，92年山东》水利科学研》究院曾？对PCCP-E管（！浇，注，管）做过野外—测试7组试验的【总平均值n＝0【.0：107另外测得【。PCCP-L（离心！。管）n＝0》.012 》   【  ：为积累经验在天津市！丽湖新地河扬水泵站！进行了PCCP【-E原状管》的糙：率测试测试段长【45：m最大供水》流，量7.5m3/s管！内平均流速1.5】m/s～3.75】m/s13》组试验获得的平【均糙率值n＝0【.01005—（由λ？＝0.0109换】算n＝0.0—102） —  》   对比》国，际上PCCP-【E管取n＝》0.010我国【暂取n＝0.01】1左：右也是有可能的 】 《    《 （3？。）玻璃钢管》同样为工《厂化生产厂家提供】的糙率系《。数n＝？0.008～—0.009目—前国内还无》原型观测资料可供参！考 — 10.3.7  ！关于进、出口水面】衔接形式说明—。如下： ？     【（1）倒虹吸管【进口的淹没条件为】了，避免在倒虹吸—管内产？生急流水跃等不【良流态要求在通过不！同流量特别是通过小！流量时管道》进口处仍保持充分】。淹没状态亦即要【求倒虹吸管始—终按压力《流态工作 》   【。  根？据地形、地质条件、！流量：大小：、水头高《。低和管道铺设形式等！。的差别通常》倒虹吸管的》进水口和管身的连】接有如下三种形【。式  】   一是深式进水！口例如引黄》入卫穿卫倒虹吸【管和南水北调北【京永定河《倒虹吸管等均采用此！类深式进水口其特点！。是，工作闸门《后，有较长一段水平管】道段然后接斜坡【管身段如图7—所示 【 ？ ：  ？。   二是竖—井式进水口例如【重庆城？。区过江排《污倒：虹吸管和南水北【调，孤柏咀倒虹吸—管工程均采用此种】布置：。形式：如图8所《。。示 ： ！     三【。是斜坡式进水口进】。水口的？管身沿斜坡铺设管】身头部直接插入【挡，水胸墙管身底—部平渠？底或低？于渠：底例：如湖：南的新安《铺、大市等多—处倒虹？吸，管和陕西宝鸡—峡漳水倒《虹吸：管以及河《北南排水河穿南【运河等采用矩形【压力箱？涵，的倒虹吸管工程都采！用了类？似的布置见图9 】 ？ —    》 以上三种》进水口布《置形式的《工程实？例情：况见表14》 《 》 ？   ？ 进水口与管—身的连？接形式不一样则倒】虹吸管压《力流形成的条—件也不一样 ！     —深式进水口与—。通常水电站的压力】进水口以《及压力泄洪洞进水】口的工作条件—类似由？于工：。作闸门后有较长【一，段水平管道充水过程！中必然？存在：明满：流过渡并在水—平管道内产生水【跃连接为防止—工作闸门后出现负】压等不良情况一般】。在门后设《通气孔或检修孔加】以改善经验同时【表，。明当进水口淹没深度！不够高时上游水【面常出？现串通的挟气漩涡并！把空气带到管道内不！利于管道的》。运行对于此种布【置形：式的：倒虹吸管的进水口】在，通过小流量时—宜按现行行业标【准，。水，利水电工程进水【口设：计规范SL》 285-2003！附，录B.2《的要求进行复—核，保证进水口有最【小的淹没深度反之】。要采取其他》补救：措施：如，加大进？水口埋深、关小【出口闸门壅高进【口水位等措》施来达到上述要求 ！ ，     】竖井式进水》口水流从孔口或闸门！下进入竖井当—竖井内的水位低于孔！口时孔口或出闸水流！以跌水或水跃形式】进入竖井不》。。利于竖井的运—。行这：。时若孔口《以上的竖井》顶，部封闭则应预留【通气孔？否则将造成竖—井上方的负压不【利，于运行为保证出【闸孔的水流平稳进入！竖，。。井其必要条件—是闸孔为淹没出流】由此倒虹吸管通过小！。流量时应复》核，竖井里的水位高程是！否能形成闸孔的淹】没出流即下游渠【道水位加上倒—虹吸管？的，水头损失《值后所形成的上游】竖井水位是》否构成闸孔的淹【没出流 【   《  斜坡式》进水口为堰流与管道！压力：流相衔接如管道【内水位过低则有【可能在管道内—形成跌水或水跃不利！管道：的运：行为使？整个管道按压—力流工作其必要【。条件是下《游渠道水位加上倒虹！吸管水头损失值后的！管道：进口处水位应—。使进水口的控制堰（！。平底宽顶堰或实用】堰）：为，淹没出流并能淹【没管口 】     （2）】倒虹吸管出》口的淹没条件 ！     倒】虹吸：管出口段《的水流流态一般为有！压流与明《流的淹没缓流—。结构即出口Fr【＝＜ 1.0 管顶！。以上：。淹没水？深应为△h＝几个已！建和在建倒虹—吸，工程出口管顶以上淹！没水深与计算—淹没水深的对比见】表1：5由表1《5可见.除》新安铺、大市两个】倒虹吸管出口—淹没度尚不足外多】数工程？的出口淹没度均【满足要求 —。 —