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＝8.2】m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Vn《p 如V平＜Vn】p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△Z—。1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—277m管道由8】根5.8《m×5.8m的【方管组成最大—过流量为800m】3，/s其布《置图见图6）和堰子！河段的河《道倒虹吸管（总长2！98m管道由6根5！m×5m的方管组成！百年一遇《洪水流？量达655m3【/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13【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ξ—1＝0？.10ξ4＝0.3！0 ？ ，     （】。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.【。011～0.0【125正常值为0】.012；对于【铆接钢？管n＝0.0—125～0.01】5正常值为0.0】13：5；对于钢筋混凝土！管我：国早：期用n＝《0.：016～0.017！随着施工工》艺水平的提高—现在：多用n＝0.01】4～0.0》15 】    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—。.5m3/s管径2！m全长43》68.08m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—1，9年后于1》。998？年进行？了原型观测施—放Q＝3.67m3！/s、ν＝1.1】6，m/s时实测水头】损，失，4.03m推—算得n＝0》.0164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！.35m×》3.：3，5m方涵用钢模【板浇：筑1996年在【匚程运行13年【后进行了原型试验】6组流量《下实测的n＝—0.01《。16～0.010】7平均n＝》0，.0113 —     ！引滦入津《明流隧洞长12【km断面为城—门洞型净宽5.【7m设计流量60m！3，。/s洞壁《采用钢筋混》。凝土衬？砌设：计糙率系数n＝【0，.0151》983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198》5年和1996年做！了两次原型》观，测流量范《围为2？2.3m《3/s？～，62.3《。6m：3/s7《个，流量、5个》。区，段的：糙率值n＝0.【01125～0【.012《8区段平均》值n＝0.01【24200》4年对壁面进行加固！处理后重《新，观，测得：n＝0.0》122 《  — ，  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0.011！3和：0，.0122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～》0.01《25：我国：采用类似方法—施，工的n值《取0.？012～《0.01《3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1—998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4m！1992年》山东：水利科学研究院【曾对：P，CCP-E管—（浇注？管）做？过野外测试7组【试验的总平均值n＝！0.01《07另外测得P【CCP？-L（离心管—）n＝0.01【2 》    》 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45m【最大：供水流量7.—5m3/s管—内平均流速1.【5m/s～》3.7？5m/s13组【试验获得的平均糙率！值n＝0《.01005（由】λ，＝0.010—9换算n《。＝0.0102） ！     ！。对比国际上PCC】P-：。E管取n＝》0.01《0我国暂取n—＝，0，.0：1，1，。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＝0.00—8～0.00—9，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S：L 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F—r＝＜ 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15【由表15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 《 》