倒虹吸管进口布置研讨.ppt

倒虹吸进口布置研讨 ● 《水利水电工程进水口设计规范 》SL285-2003 关于 淹没深度的有关规定 ● 有关文献资料对倒虹吸管进口布置的意见 ● 湋水倒虹吸设计运用情况及流态分析 ● 平原地区低水头渠道倒虹吸管进口水流流态分析 ● 渠道倒虹吸水力学模型试验研究关于进口布置的试验 成果 ● 长江河渠倒虹吸管设计运用情况 ● 斜管式进口倒虹吸管合理的的进口布置型式 ● 斜管式进口布置的进流特点 ● 结语一 ● 结语二 ● 《水利水电工程进水口设计规范 》SL285-2003 关于淹没深度的有关规定 深式进水口管顶以上的水深应大于最小淹没深度，最小淹没深度计算公式为： 式中：S 为最小淹没深度；d 为管高；V 为断面平均流速；C 为系数，对称 进水时取 C = 0.55。 图一 深式进水口淹没水深示意图 为了避免在管内产生水跃衔接，上述技术资料提出的倒虹进出口 结构布置型式为：水面跌落△Z 值很大时，可在倒虹吸管出口设置闸 门，利用闸门抬高管进口水位使倒虹吸管进口淹没，以消除管内的水 跃现象；△Z 值较大时，可适当降低管道进口高程，并在进口前设消 力池，池中水跃应被管进口处的水面淹没；△Z 值不大时，可略降低 管道进口高程，并以斜坡与渠底连接。《倒虹吸管》还明确提出，为 消除水跃，应将进水口顶缘布置在管道通过小流量时进口计算水位以 下，并保持一定的淹没深度，以防止急流冲进管口并带入空气，破坏 进管水流流态。 ● 湋水倒虹吸设计运用情况 实际上，上述小流量时较大的倒虹吸管进口水面跌落及水跃现象只会发 生在设计水头及上下渠底高差较大的情况下，例如陕西省宝鸡峡引渭灌溉工 程的湋水倒虹吸就是如此 。 湋水倒虹吸管身由两孔直径为 3.25 m 的钢筋 混凝土管及直径 2.9m 的钢管两部分组成，校核流量为 55m3/s；设计流量为 52m3/s ；校核及设计流量时的水头损失计算值分别为 3.631m 及 3.287m ， 上下游渠底高差为 3.23m 。该倒虹吸管在实际运行中的情况是， 当流量小 于 40 m3/s 时，水流即以急流状态进入管道，在管内形成水跃（图三）。 ● 湋水倒虹吸设计运用情况及流态分析 湋水倒虹吸管在小流量时出现较大的进口水面跌落及水跃现象， 其主要 原因是由于该倒虹吸管上下游渠底高差较大， 小流量时的水头损失又远小于 设计水头，因而在管道进口出现较大的水面跌落及进管急流。 计算表明，流 量 30m3/s 时（约相当于设计流量的 58%），水头损失计算值为 1.147m ， 相应管进口水面约与上游渠底相平，渠道水流进入管口的水面落差为△Z=1.9 m； 当流量再小时，管进口水面将低于上游渠底，水流进入管口的水面落差 更大。 倒虹进口一般多设有闸室或水平连接段 ，闸室流态类似于宽顶堰，上游 渠道水深为堰上游水深， 管进口断面处水面高于闸底的高度为堰下游尾水深 ， 闸下游水流衔接型式及计算方法也与一般闸后带陡坡的开敞式水闸相似 ， 如果过闸水流落差较大，相当于自由式宽顶堰 ，闸下游跃后水深大于尾水深 ，就会产生远驱式水跃（图四）； 反之，如果过闸水流落差很小，为淹没式 宽顶堰流态，其下游尾水深远远大于跃后水深，就不可能发生水跃（图五）。 湋水倒虹吸管进口在流量小于 40m3/s 时出现的较大水面跌落及水跃现 象，说其原因是 “ 管道进口不淹没 ” 似不确切，而应是 “ 进口水流不淹没 ” ，即进口闸下游尾水深偏小，所谓淹没度也应是闸下游尾水的淹没度。 例 如湋水倒虹吸管如果不是因为设计水头及上下游渠底高差较大， 小流量时即 使管口水位低于进水口顶缘，也不会出现较大的进口水面跌落及水跃现象。 ● 平原地区低水头渠道倒虹吸管进口水流流态分析 平原地区的倒虹吸管，设计水头及上下游渠底高差均较小， 小流量 时多不可能出现较大的进口水面跌落及水跃现象。 有的设计水头分配紧 张的引水工程，长200～300m 的倒虹吸管，设计水头仅0.15m左右，管 内设计流速仅1.5m/s左右，小流量时流速甚至不足 1.0m/s，可以说在任 何流量时进口水流都是淹没的，都不会出现水跃现象， 因此似无必要将 管进口降低。现分别以2座不同长