《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.？16m？/，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＜Vn【p则应缩《。小管径、增》加管道数《或加大上下》游水面高差 【 1》0.：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△Z【3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.》8m×？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298m管！道，由6：根5m？×，5m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】。。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ξ1《＝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【.011～0.01！25正常《值为0.0》1，2；对于《铆接钢管n＝0.0！125？～0.0《15正常值为—0.：013？5；对于《钢筋混凝土管—我国早期用n—＝0.0《16～0.017】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＝7.5m3/！s管径2m全—长43？68.08m最大】工作水头140m】采用一阶段预应力钢！。筋混凝土管》设，计糙率系数n—＝0.0《15运行《19年后于》1，998年《进，。行了：原型观？测，施放Q＝3.67m！3，/s、ν＝1—.，16m？/s时？实测水头损失4【.03？m推算得n＝0【.016《4，。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×》3.35m方涵用】钢模板浇筑19【96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＝0.011【6～0.010【7平均n《＝0.0《113 》    【 引滦入津》明流：隧洞长12km断面！为城：门，洞型净？宽5.7m》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【.01？51：983年通水钢【模板接缝处凹凸不平！平均高差4.3m】m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—1996年做了两】次原型观测流量范】围为22.3—m3/s《～62.36m【。3，/s7？个流量、5个区段的！糙率：值n＝0.011】25～？0.0128—区段平均值n＝【。0.0？1242004【年对壁面《进行加固处》理后重新观测—。。得n＝0.0122！   】  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0.01—13和0.012】2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！＝0.011—8～0.0》125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，19：98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4m19！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.！0107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P【CCP-《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》～3.75m—/s13组》。试验获得的》。。平均糙率值n＝0.！0100《5，（由λ＝0.—01：09换算n＝0【.0102》。） ： 》    对比—国际上P《CC：P-E管《。取n：＝0.01》0我国暂取n—。＝0.011—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 285-2】00：3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 【 ， 》 ，