倒虹吸水力计算

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大型倒虹吸工程水头损失及水力计算

小洼槽倒虹吸全长５１３６ｎ，Ｉ采用直径３．１ｎ的玻Ｉ
２计算方法
总水头损失
ｈ总＝ｈｉ＋ｈ（１）
式中，，为沿程水头损失；ｈ为局部水头损失。
局部水头损失
璃钢管，平行双管布设，设计流量（单管）为１５．２５ｎＩ／ｓ，加大设计流量（单管）为１７．５ｍ／ｓ，最大工作静水压力为０．４６ＭＰａ。沿管线在７个横断面上布置了压力计，以监测管道内水压力。管道纵横剖面见图２。三个泉与小洼槽倒虹吸水力设计时采用的是谢才公式，该公式只有一个影响参数，即谢才系数Ｃ，设计为重力加速度。
大型倒虹吸工程水头损失及水力计算
李新，谢晓勇
（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆乌鲁木齐８３００００）
摘要：针对三个泉倒虹吸实际过流能力富余、小洼槽倒虹吸实际过流能力不足的问题，基于工程特点及水力设计习惯，借鉴当量糙度的取值方法，分析了不同流量下三个泉与小洼槽倒虹吸的沿程水头损失，并与实测值对
第２Ｏ期
李新，等：大型倒虹吸工程水头损失及水力计算
文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｅｎｋｉ．１００１ —４１７９．２０１７．２０．０１４

倒虹水利计算

倒虹管的水力计算倒虹管的水头损失由以下四部分组成：进口局部水头损失=H1=ε1v2/2g ε1—系数，一般ε1=0.5出口局部水头损失=H2=ε2v2/2g ε2—系数，一般ε2=1.0弯头局部水头损失=H3=ε3v2/2g θ=30°，ε=0.10-0.55,一般用0.30沿程水头损失=H4=i*L总水头损失H=H1+H2+H3+H4钢管和铸铁管的水力坡降的确定：当V≥1.2m/s时； i=0.00107V2/D1.3当V＜1.2m/s时； i=0.000912 V2（1+0.867/V）0.3/D1.3输入进水井流量求出流速后，根据流速的大小进行相应的计算当V≥1.2m/s时，水头损失计算如下：管径（mm) 进水井流量(L/S)水力坡降(i)流速(m)倒虹管长度(m) 400.00000160.000.00571 1.2730040.00当V＜1.2m/s时水头损失计算如下：管径（mm) 进水井流量(L/S)水力坡降(i)流速(m)倒虹管长度(m) 600.00000210.000.001230.7425840.00塑料管的水力坡降的确定：i=0.000915Q1.774/D4.774管径（mm) 进水井流量(L/S)水力坡降(i)流速(m)倒虹管长度(m) 400.00000200.000.00418 1.5912540.00注：表格中深色填充的数据需要手动输入。

进口局部水头损失(m)出口局部水头损失(m)弯头局部水头损失0.041340.082680.09922进口局部水头损失(m)出口局部水头损失(m)弯头局部水头损失0.014070.028130.03376进口局部水头损失(m)出口局部水头损失(m)弯头局部水头损失0.064590.129190.15503沿程水头损失(m)总水头损失(m)0.228260.45149沿程水头损失(m)总水头损失(m)0.049290.12525沿程水头损失(m)总水头损失(m)0.167210.51602。

倒虹吸流量计算举例(精)

Q A 2gz2 0.509 2.27 19.6 0.491 2 7.17m3 / s
1 = =0.509 0.716 2.36 0.78
水力分析与计算
故倒虹吸管型式、尺寸及布设满足设计过流能力要求。
小结、布置任务
小结：
1. 流量计算公式中各物理量理解、确定 2. 局部损失系数理解、确定
水力分析与计算
倒虹吸管过流能力校核
案例：
某水库干渠工程与河流相交。由于洪水位过高，拟建倒虹吸管。其设计基本数据如下：设计流量Q=7.17 m3/s；倒虹吸进口前设拦污栅，管段有两弯段转角，第一、第二弯段转角均为30°急转弯管；上下游渠道断面相同，底宽b=2.4m，边坡系数m=1.5，糙率 n=0.025，设计流量时水深h0=2.1m，进口渐变段末端底宽为4.5m ，拟设计双排管，管径1.7m，试校核渠道过流能力。
2
v Q / A 7.17 / 2 / 2.27 1.58m / s
1.582 z 2 0.716 2.36 0.78 0.491m 19.6
倒虹吸管过流能力校核
案例计算：
（2）流量系数计算（3）流量计算

1 2 gLi A2 A2 A2 i A2 C 2 R A2 1 A2 i i i i 2
水力分析与计算
倒虹吸管过流能力校核
案例分析：
1.流量计算公式
Q A 2g z2
A 2 2 gL A 2 A2 v2 i z2 i 2 1 2 A Ci Ri Ai A2 2 g i
2'
水力分析与计算
倒虹吸管过流能力校核举例
主讲人：王勤香

倒虹吸管过流能力校核举例讲义

z
2
0.716
2.36 0.781.582
19.6

0.491m
案例计算：
倒虹吸管过流能力校核
（2）流量系数计算
பைடு நூலகம்（3）流量计算

1
i
A2 Ai2

2gLi Ci2 Ri
gAAi22
1
A2 A22
=
1
=0.509
0.716 2.36 0.78
水力分析与计算
Q A 2gz2 0.5092.27 19.60.4912 7.17m3 /s

2gLi Ci2 Ri
gAAi22
1
A2 A22
水力分析与计算
A、 Ai—管道出口断面及计算管段断面
面积；
ζi——为管道某一局部能量损失系数，不包括管道出口处但包括管道进口处；
Ci、Ri、Li——分别为管身计算段水流的谢才系数、水力半径和管长。
倒虹吸管过流能力校核
案例计算：
（1）倒虹吸进出口水面落差值Δz2
水力分析与计算
案例：
倒虹吸管过流能力校核
某水库干渠工程与河流相交。由于洪水位过高，拟建倒虹吸管
。其设计基本数据如下：设计流量Q=7.17 m3/s；倒虹吸进口前设拦污栅，管段有两弯段转角，第一、第二弯段转角均为30°急转弯管；上下游渠道断面相同，底宽b=2.4m，边坡系数m=1.5，糙率 n=0.025，设计流量时水深h0=2.1m，进口渐变段末端底宽为4.5m ，拟设计双排管，管径1.7m，试校核渠道过流能力。
ζ拦=1.83×(1.6/18)4/3sin80°=0.072
拦
A2 A22

倒虹吸计算书

旧寨倒虹吸计算书一、基本资料设计流量：2.35 m3/s加大流量：2.94 m3/s进口渠底高程：1488.137m进口渠宽：2.0m进口渠道设计水深:1.31m加大流量水深：1.56m出口渠底高程：1487.220m进口渠道设计水深:1.43m加大流量水深：1.70m进出口渠道形式：矩形进口管中心高程：1487.385m出口管中心高程：1486.69m管径DN：1.6m二、设计采用的主要技术规范及书籍1、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288—99；2、《水电站压力钢管设计规范》SL284—20033、《混凝土结构设计规范》SL/T191—96；4、《水工建筑物抗震设计规范》DL5073—1997；5、《小型水电站机电设计手册-金属结构》；。

6、《水力计算手册》7、《倒虹吸管》三、进口段1、渐变段尺寸确定L=C(B1-B2)或L=C1h；C取1.5～2.5；C1取3～5：h上游渠道水深；经计算取L=4m；2、进口沉沙池尺寸确定(1) 拟定池内水深H;H=h+TT=（1/3～1/4）h；T为进口渠底至沉沙池底的高差；取0.8m；(2) 沉沙池宽BB=Q/(Hv)；v池内平均流速0.25～0.5m/s；经计算取B=3.5m；(3) 沉沙池长L’L’≥（4~5）h经计算取L =8m；(4) 通气孔通气孔最小断面面积按下式计算：PC KQ A △1265；A 为通气管最小断面面积m 2；Q 为通气管进风量，近似取钢管内流量，m 3/s ；C 为通气管流量系数；如采用通气阀，C 取0.5；无阀的通气管，C 取0.7；P △为钢管内外允许压力差，其值不大于0.1N/mm 2；K 为安全系数，采用K=2.8。

经计算A=0.0294 m 2；计算管内径为0.194m ，采用D273(δ=6mm)的螺旋钢管。

四、出口段倒虹吸管出口消力池，池长L 及池深T ，按经验公式： L=(3~4)h T ≥0.5D 0+δ+0.3经计算取L =6m ，T=1.2m 。

须水河渠道倒虹吸水力学计算

须水河渠道倒虹吸水力学计算
须水河渠道位于山西省太原市，是国家第一级水利工程中重要的水路枢纽，其倒虹吸水力学计算对于渠道的畅通与安全有重要意义。

此次，我们有幸以系统介绍须水河渠道倒虹吸水力学计算的方法与进展。

首先，要知道倒虹吸水力学计算的目的是分析河渠的水力结构特性，以及河渠的倒虹吸水效果。

在此，研究者需要掌握数学物理学的知识，以及能够利用数学软件进行计算和模拟。

使用倒虹吸水力学计算，可以有效地提高须水河渠道的水力结构特性和倒虹吸水效果。

其次，倒虹吸水力学计算的方法与进展如下：
（1）首先，通过下游计算，解决倒虹吸水系统的边界条件和流量调节问题，建立可靠的模型；
（2）然后，采用天然流动状态的理想实验，分析倒虹吸水系统的垂直分布特性，同时监测其变化过程；
（3）最后，采用流态计算技术，以实验结果为基础，仿真渠道倒虹吸水效果，进而深入研究倒虹吸水力学计算关键技术。

最后，该研究结果能够为须水河渠道的倒虹吸水力学计算提供准确的参考，有助于推动河渠畅通与安全的发展。

未来，我们将继续深入研究须水河渠道倒虹吸水力学计算，为其畅通与安全的建设发挥积极作用。

总之，须水河渠道倒虹吸水力学计算的研究将对河渠的畅通与安全发挥重要作用，也为根据工程实际选择倒虹吸水模型提供有力的技
术支撑。

同时，也有助于推动未来河渠计算技术的发展，为水利工程科研发挥应有的作用。

倒虹吸水力计算——公式

倒虹吸水力计算
序号
计算参数
1 初拟管道直径 1.1 设计流量
1.2 最小流量 1.3 倒虹吸总长度 1.4 材料糙率 1.5 初选流速 1.6 初选过水断面面积
1.7 初选管道直径 1.8 确定管道直径D 1.9 设计流速
#### 相应过水断面面积
2 水头损失
2.1 沿程水头损失
22..11.. 22.1. 3
hf
L V2 D 2g
ζj进口
ζ拦污栅＝β（s/b） 4/3sina
拦污栅栅条厚度
s
m
拦污栅间距
b
拦污栅与水平面夹角 α
栅条形状系数
2.2. 32.2. 4
闸槽损失系数弯道损失
β ζ门槽 ζ弯道
2.2. 5
管道入明渠损失系数
ζ出口
w渠
w管/w渠
ζ出口（查表3-4）
2.2. 6 2.2. 7
ζ通气孔（《水力计算手册表
5.1 流量系数
Q小 Vmin V允
m
5.2 设计流量
Q设
m
hj
V2 2g
m
hw hf hj
m
m3/s m/s m/s
vmin=Q小/w
m
1
L / D
m3/s
Q mA 2gZ
0.608 0.754 0.850 0.754
5.000 1.592
1.20
0.827 9.99
水力半径谢才系数能量损失系数
沿程水头损失
2.2 局部水头损失
2.2. 1
进口损失系数
2.2. 2
拦污栅损失系数符号Fra bibliotek单位Q
m3/s
Qmin m3/s

倒虹吸水面落差计算.

z z1 z2 z3
方头形直线扭曲面形
（1）倒虹吸进口水面降落值Δz1
v22 v12 z1 (1 1 ) 2g
v1、v2——分别为进口渐变段首、末端断面平均流速； ζ1——进口渐变段局部水头损失系数，查表确定
水力分析与计算
倒虹吸水面衔接分析计算
案例分析： 2.水面落差△z计算
水力分析与计算
倒虹吸管水面衔接分析计算
主讲人：王勤香黄河水利职业技术学院
2014.10
水力分析与计算
水力分析与计算
倒虹吸水力分析与计算
一、倒虹吸管水力分析
△z
1
△z
2
△z
3
z z1 z2 z3
二、倒虹吸管水力计算内容
（1）选择适宜的流速，确定管径；（2）已知管径、管道布设，校核过流能力；（3）确定下游渠道水位和渠底高程（求水面总落差）。
渐变段型式反弯扭曲面形 1/4圆弧方头形直线扭曲面形
ζ1 0.1 0.15 0.3 0.05~0.3
ζ2 0.2 0.2 0.7 0.3~0.5
z z1 z2 z3
（2）倒虹吸出口水面上升值Δz3 v3、v4——出口渐变段首、末端断面平均流速 ζ2——出口渐变段局部水头损失系数 v42 z3 (1 2 ) 2g
倒虹吸水面衔接分析计算
案例分析：
（3）倒虹吸进出口水面落差值Δz2
A 2 2 gLi A 2 v2 v2 v22 z2 i ( ) 2 ( ) Ci Ri Ai 2g 2g Ai
2'
2'
A 2 2 gL A 2 A2 v2 i A、 Ai—管道出口断面及计算管段断面面积； z2 i 2 1 2 A Ci Ri Ai A2 2 g i

倒虹吸水力计算

0.000
0.100
2.540
0.606
0.090
0.100 1.093 0.376 0.784
Hale Waihona Puke 3.9981.300倒虹吸水力计算 1、初拟管道直径
设计流量Q 最小流量Qmin 倒虹吸总长度L 材料糙率n 初选流速v' 初选过水断面面积w' 初选管道直径D' 确定出管道直径D 设计流速v 相应过水断面面积w 2、水头损失（1）沿程水头损失 R=D/4 C=R1/6/n λ =8g/c2 hf＝λ L*v2/(4R*2g)
Q＝w(2gz)0.5/(λ L/D+∑ζ j) vmin=Q小/w(vmin>1.2m/s)
4.000 2.000 66.260 0.015 2.500 1.600 1.805 1.400 2.598 1.539
0.350 55.965 0.025 0.408 0.250
0.400 0.030 0.100 90.000 0.760 0.153
(2)局部水头损失 ζ j进口
ζ 门槽（单个为0.2）共两个
拦污栅栅条厚度s 拦污栅间距b 拦污栅与水平面夹角a 栅条形状系数β ζ 拦污栅＝β （s/b）4/3sina
弯道损失ζ 弯道（查表3-7）
ζ 旁通管（单个为0.1）共两个
w渠
w管/w渠
ζ 出口（查表3-4）
3、校核流量校核最小流量
ζ 通气孔（《水力计算手册表1-3-4》）总局部水头损失系数∑ζ j 总局部水头损失hj＝∑ζ jv2/2g 总水头损失z＝hj+hf

倒虹吸管设计计算分析

Ｂ≥ １．５ｂ：
超高；Ｌ表示进口渐变段长度，Ｒ表示进口弯管半
径．单位均为ｍ。
（４）水位计算
水位差计算：Ｑ＝￣４２ｇｚ
１
、
倒虹吸管管路布置及进出口布置１．倒虹吸管管路布置倒虹吸管的管路布置常用的有两种竖井式和斜
（５）
Ｌ：（４～６）ｈ；Ｒ＝（２．５～４）Ｄ。
倒虹吸管就是以输送渠道水流，穿过河渠、溪谷、洼地、道路的压力管道。常用的由钢筋混凝土
倒虹吸管的水力计算，首先要选择管内的流速，然后根据流速来计算管道直径（Ｄ）、上下游的水位
倒虹吸管设计计算分析
■ 李进陈飞林
伸缩节是在管道发生热胀冷缩效应时的装置。排砂闸阀可以排除管道的污泥和杂物，其应该布置在管身的最低处。检修孔是为了方便维修而设的孔，可
以方便检修人员进入。
【关键词】倒虹吸管设计计算
Ｌ＞（５～６）ｈ：
２．进出口布置
是水位差： ∑ （表示的是水头损失总和；
表示水
头损失系数；＾能量损失的系数，＝等；。管内
直径；Ｌ管总长度。
，
（２）管身段管身段的直径：
Ｄ：．
／
／２＂Ｄ
（２）
（６）
在倒虹吸管的进口段，应该布置的主要有渐变
段、排砂孔、控制阀和沉砂池。其中渐变段是作为上游渠道与进口段的沉砂池的衔接建筑物。排砂孔的作用非常大，它可以将沉砂池的砂定期进行清理

浅谈倒虹吸管设计要点与水力计算

倒虹吸管按布置方式通常分桥式（空式）架倒虹吸管和埋式（地面式）倒虹吸管；按断面形状分圆形、箱形和拱形等；按建筑材料分木质、质、石陶瓷、混凝土、素钢丝网水泥、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、铁和铸
２７倒虹吸管出口段应布置消力池和渐变段。．
２１倒虹吸管的纵向轴线应尽可能与障碍物轴线垂．
直正交，以便倒虹吸管长度的缩短。２２应根据具体情况来选用适合的倒虹吸管形式，．桥式（空式）架倒虹吸管适用于河面与河滩较宽阔，床河深度较大的情况；埋式（地面式）虹吸管适用于河面倒与河滩较窄，障碍物面积与深度较小的情况。或２３倒虹吸管一般采用金属管或钢筋混凝土管，径．管
斜管与水平管的交角一般不大于３。Ｏ。２４倒虹吸管管内流速一般选择为１５２５ｓ在．．～．ｍ／，
般不宜小于２００ｍｍ。桥式（空式）虹吸管的水架倒
平管的长度应依据穿越物的现状和远景发展规划而确
定，平管的底部与规划河面距，宜小于５０水不０ｍｍ。
遇到冲刷河床应考虑防冲措施。倒虹吸管的上、行下
关键词：倒虹吸管设计与水力计算
１概述和功能
倒虹吸管（又称反虹管、龙或地涵）设置在渠地是道与河流、地、路相交处的压力输水建筑物，一谷道是种水工交叉建筑物。由于倒虹吸管具有工程量少、施工方便、约劳动力及三材、价低等优点，我国农节造在

反虹吸水力及镇墩结构计算算例

一、水力计算1、基本参数选择本次计划建设那里屯反虹吸1座,管长158米,上下游水头差1.39米,设计流量0.137m3/s,设计采用Ⅰ阶段预应力承插管，管径为DN500mm，承压标准为0.6MPa。

2、水力计算（1）不淤流速计算（采用挟砂流速）V挟砂=｛ω06ρ0.5(4Q/πd752)1/4｝1/1.25ω0——泥砂沉降速度，mm/s，本项目取1.07mm/s；ρ——水流中的挟砂含量，取1%；Q——设计流量，0.137m3/s；π——圆周率，3.142；d75——挟砂粒径，本次设有沉砂池，项目区为粉砂质粘土地区，不会有大的粒径通过，参考广西一些地方经验，取0.04mm；经计算，V挟砂=0.56m/s。

（2）管内流速计算V管=Q/πr2=0.137/(3.142×（0.5/2）2)=0.70m/s＞V挟砂=0.56m/s。

管内在设计流速情况下不会出现淤积。

（3）水头损失计算1）沿程水头损失H f=λV2L/（8Rg）λ=8g/C2C=R1/6/nH f——沿程水头损失，m;R——水力半径，R=D0/4=0.5/4=0.125；D0——管道内径，D0=0.5米；n——本项目采用钢筋砼管道，n=0.014。

V——管内流速，V=0.70m/s；L——管道长度，158米；经计算，H f = 1.23米。

2）局部水头损失H j=［ξ进口+ξ拦栅+ξ弯道+ξ出口］V2/2g=［0.5+1.79+0.3×1.2×5+0.64］×0.72/(2×9.81)=0.12m。

3）总水头损∑h= H f + H j =1.35米＜1.39米，满足过流要求。

二、结构设计管道单节管长2米，为承插管。

为防止地基不均匀沉降破坏，管道底部设30cm厚C20现浇砼管垫，管垫与管道接触处铺设油毡垫层防温变，管与管之间连接采用橡胶环止水，并设C20钢筋砼管接外包防渗，沿管长在地形剧变地段设C20砼镇墩固管；管道入口第一节管采用Dg500mm无缝钢管，在入口稍下部位设置竖向Dg200mm无缝钢管作为导气管，无缝钢管内外均采用防腐漆涂抹防锈。

倒虹吸水力计算问题

系数公式中计算值最大的。
对于矩形断面倒虹吸管的弯道局部水头损失系数，宜采用《水工设计手册》的矩形管道缓弯公式(3-4-45)～(3-4-48)计算（南水北调中线一期
工程总干渠初步设计《渠道倒虹吸技术规定》采用了此式）：
3.5 H 6 sin 0.124 3.1 2R
变段及出口渐变段的平均谢才系数。
●
计算公式
南水北调中线工程设计的计算公式与《水力计算手册》的有关计算公式基本相同，与其不同之处为：（1）在倒虹吸管总水头损失 △Z 的计算式中增加了一项闸墩引起的水面降落△Z1 ；（2）将《水力计算手册》△Z2 计算式中的最后一项 (V2-V22)/2g 改为(V32-V22 )/2g ，即将该项中的管身流速 V 改为管出口后断面的平均流速 V3 ；（3）另增加一项出口局部水头损失系数ζ管出口，其值为： ζ管出口 =（1-ω/ω3）2 上式与《倒虹吸管》的公式基本相同，不同的是上式为管身断面与管出口后过水断面之比的关系，《倒虹吸管》的公式为管身断面与下游渠道过水断面之比的关系。（4）△Z1 及△Z3 的算式中分别增加了一项沿程水头损失 J1L1及J2L2；（5）在△Z3的计算式中，是管出口后断面与下游渠道的流速水头之差，而《水力计算手册》的△Z3计算式中则为管身与下游渠道的流速水头之差。（6）在 hj1 及 hj2 的计算式中，两个断面流速水头之差采用的是绝对值，因为局部水头损失应是正值。在《水力计算手册》的△Z1计算式中，如V2<V1，其局部水头损部分也应按两个断面流速水头之差的绝对值计算。
况，这时不可能一次算得结果，而需通过试算求解； (3) 已知管径、管数及上下游水位差（总水头损失），计算过水流量。

倒虹吸计算

倒虹吸设计计算一、倒虹吸管总体布置（根据地形和当地需水量情况确定）1.布置原则；2.布置型式；{地面式（露天或浅埋式）、架空式}3.管路布置；（斜管式和竖井式）4.进口段布置；{渐变段、拦污栅、节制闸、连接段﹙进水口、通汽孔﹚、沉沙、冲沙及泄水设施}5.出口段布置；（设消力池）二、倒虹吸管的构造1.管身构造；（钢筋混泥土管、钢管、铸铁管）2.支承结构；（管座、镇墩、支墩）三、倒虹吸管的水力计算1.管道断面尺寸的确定；①灌溉面积的确定：（根据土地利用参加够调整表查出整理后土地的灌溉面积。

）②补水量的计算：项目区水田和旱地需水量除去项目区降雨量即为需补给水量。

项目区分为水田和旱地，主要农作物为水稻、玉米、油菜，各种农作物所在区需水量不同。

需水量公式=⨯⨯W M A n毛需W 需—— 农业生产总需水量，3m ；M 毛—— 综合毛灌溉定额，3m ；A —— 灌溉面积，亩；n —— 农作物复种指数，采用综合灌溉定额时，已经考虑了复种指数，可不再计入。

M M η=净毛M 净—— 作物净灌溉定额，3m /亩；η—— 灌溉水利用系数。

Ⅰ区渠系水利系数为0.465；5×0.95得0.44。

③.流量计算根据当地全年水田需水量表、旱地需水量表和全年降雨量表查出全年需水量和降雨量的最大值和最小值，计算出最大补水量和最小补水量，以推出其流量。

④．确定尺寸；o D （圆管）o D —— 管道内径，m;Q —— 倒虹吸管设计流量，3/m s ；υ—— 设计流速，m/s 。

取单位长度承受较大内水压力P 的管道管壁中环向拉应力为22o w oo o PD gHD t t θρσ==以钢材的设计允许应力[]σ代替θσ；经整理得：[]2w oo gHD t ρϕσ≥(mm)w ρ—— 水的密度，1000kg/3m ;H —— 内水压力，m 。

初估计时水锤压力值按静水头的15﹪～30﹪。

高水头取大值，低水头取小值；ϕ—— 焊缝系数，一般为0.90～0.95，双面对接焊缝取0.95，单面对接取0.90；o D —— 压力钢管的内直径，m;[]σ —— 钢管的设计允许应力，kpa 。