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.》5，m/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4【40m3《/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Vn【p 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△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277】m管道由《8根5.8》m×5.《8m的方管》组成最大《过流量为800【m3/？。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655m！。3/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＝】0.011～0【.012《5正常值为》0.012》。；对于铆接钢—管n＝0.0125！。～0.015正【。常，值为0.《013？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＝0.0！。14～0.01【5 ： 《    《 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》4368.08m】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＝3.6【7m3？/s、ν＝1.1】6m：/s时实测水—头损：失4.03m—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：.35m×3.35！m方：涵用钢模板浇筑19！96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.！0116《～，0.：0107平》均n＝0.01【13 【     引滦【。入津明流《隧洞：长12k《m断面为城门洞型】。净宽：5.：7，m设计流量6—0m3/s》洞壁采用钢筋混凝】土衬砌设计糙率【系数n＝0.01】51983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【1996年做了两】次原型观测》。流量：范围为22.3【m3/s～62【。.36m3/s7个！流量、5《个区段？的糙率值n＝0.0！1，。125？～0.0《12：8区段平《均值：n，＝0.0124【2004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】.0113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！.0118～0.0！。125我国采用【类似方法施工的n值！取0.012—～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4m《1992年山东【水利科学研究—院曾对PCC—P，-E管（浇》注管）做过》野外测？试，7组试验的总平均】值n＝0.》010？7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PC！CP-E原状管的】糙率测试测试—段长4？5m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＝》。0.01005（】由λ：＝0.0109换算！n＝：0.0102） ！    【 对：比国际上PC—CP-？E管取n＝0.【010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.【0，。08～0《.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S《L ：285-20—03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 ！ ？