倒虹吸管水力計(jì)算——倒虹吸管水力計(jì)算的任務(wù)倒虹吸管為壓力流，其流量按有壓管流公式進(jìn)行計(jì)算。倒虹吸管水力計(jì)算是在渠系規(guī)劃和總體布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其上下游渠道的水力要素、上游渠底高程及允許水頭損失均為已知。

水力計(jì)算的主要任務(wù)是：確定管道的橫斷面尺寸與管數(shù)；水頭損失計(jì)算、過(guò)流能力校核；下游渠底高程的確定；進(jìn)出口的水面銜接計(jì)算。在實(shí)際工程中，倒虹吸管的水力計(jì)算主要包括以下幾種情況：根據(jù)需要通過(guò)的流量和允許的水頭損失，確定管道的斷面形狀和尺寸；由允許的水頭損失和初擬的斷面尺寸，校核能否通過(guò)規(guī)定的流量；由需要通過(guò)的流量及擬定的管內(nèi)流速，校核水頭損失是否超過(guò)允許值。倒虹吸管水力計(jì)算——倒虹吸管水力計(jì)算的方法目錄12橫斷面尺寸和管數(shù)的確定水頭損失計(jì)算、過(guò)流能力校核3下游渠底高程的確定4進(jìn)出口水面銜接的計(jì)算橫斷面尺寸和管數(shù)的確定011.斷面形狀最常用的斷面形狀有圓形、箱形、直墻正反拱形三種，設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況選擇合適的斷面形狀。選用單管、雙管或多管輸水，主要考慮設(shè)計(jì)流量大小及其變幅情況、運(yùn)用要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等幾個(gè)重要因素，對(duì)于大流量或流量變幅大、檢修時(shí)要求給下游供水、采用單管技術(shù)經(jīng)濟(jì)不夠合理時(shí)，宜考慮采用雙管或多管。2.管數(shù)的確定倒虹吸管橫斷面尺寸主要取決于管內(nèi)流速的大小，管內(nèi)流速應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和管內(nèi)不淤條件確定，管內(nèi)的最大流速由允許水頭損失控制，最小流速按挾沙流速確定。工程實(shí)踐表明，倒虹吸管通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，管內(nèi)流速一般為1.5～3.0m/s。有壓管流挾沙流速可按下式計(jì)算：3.橫斷面尺寸的確定式中：Vnp—挾沙流速，m/s;w0—泥沙沉速或動(dòng)水水力粗度，cm/s;ρ—挾沙水流含沙率，以質(zhì)量比計(jì)；Qnp—通過(guò)管內(nèi)的相應(yīng)流量，m3/s；d75—挾沙粒徑，mm，以質(zhì)量計(jì)小于該粒徑的沙占75%。初選流速后，可按設(shè)計(jì)流量確定所需過(guò)水?dāng)嗝婷娣e。圓形管箱形管式中：b—過(guò)水?dāng)嗝娴膶挾?，m；h—過(guò)水?dāng)嗝娴母叨龋琺。斷面尺寸水頭損失計(jì)算、過(guò)流能力校核021.水頭損失計(jì)算

水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失兩種。即總水頭損失為：Z=hf+hj式中，Z——總水頭損失，m；hf——沿程水頭損失，m；hj——局部水頭損失之和，m。若Z≤[Z]時(shí)，則說(shuō)明初擬的v合適，否則，另選V，重新計(jì)算，直到Z≈[Z]。2.過(guò)流能力校核過(guò)流能力按有壓管流公式進(jìn)行計(jì)算。式中Q—流量（m3/s）；

A—倒虹吸管的斷面積（m2）；Z—水頭損失（上、下游水位差）（m）；μ—流量系數(shù)。下游渠底高程的確定03

一般根據(jù)規(guī)劃階段對(duì)該工程水頭損失的允許值，并分析運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的各種情況，參照類似工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，選定一個(gè)合適的水頭損失Z，據(jù)此確定下游渠底設(shè)計(jì)高程。確定的下游渠底高程應(yīng)盡量滿足：①通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)，進(jìn)口處于淹沒狀態(tài)，且基本不產(chǎn)生雍水或降水現(xiàn)象；②通過(guò)加大流量時(shí)，進(jìn)口允許產(chǎn)生一定的雍水，但一般不宜超過(guò)30～50㎝；③通過(guò)最小流量時(shí)（按最小不利情況輸水），管內(nèi)流速滿足不淤流速要求，且進(jìn)口不產(chǎn)生跌落水躍。

按下式確定下游渠底高程：

式中Hd—下游渠底高程（m）；

Hu—上游渠底高程（m）；

hu—上游渠道水深（m）；

hd—下游渠道水深（m）；

hw—總水頭損失（m）。進(jìn)出口水面銜接計(jì)算04

通過(guò)加大流量時(shí)，進(jìn)口水面可能壅高，驗(yàn)算進(jìn)口的壅水高度是否超過(guò)擋水墻頂和上游堤頂，有無(wú)一定的超高值。若有，應(yīng)通過(guò)計(jì)算，加大擋水墻頂及上游堤頂?shù)母叨?，增加超高值?/p>

通過(guò)最小流量時(shí)，驗(yàn)算上下游渠道水面間實(shí)際水位差z1（上游渠道水面-下游渠道水面），是否大于計(jì)算通過(guò)最小流量所需要的水位差z2（

）。

說(shuō)明實(shí)有的水頭大于所需水頭，即管道進(jìn)口處的水位低于上游水位，進(jìn)口水面將會(huì)產(chǎn)生跌落，從而管道內(nèi)產(chǎn)生水躍，水躍的脈動(dòng)和摻氣，會(huì)引起管身振動(dòng)，影響正常輸水。

為了避免在管內(nèi)產(chǎn)生水躍，可根據(jù)倒虹吸管總水頭損失的大小，采用不同的進(jìn)口結(jié)構(gòu)型式。若Z1>Z2當(dāng)Z1-Z2差值較大時(shí)，可適當(dāng)降低進(jìn)口高程，在進(jìn)口前設(shè)消力池，池中水躍應(yīng)被進(jìn)口處水面淹沒。當(dāng)