倒虹吸管设计计算

倒虹吸管设计计算

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；13P

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。根据贵州省《灌溉用水定额》编制分区图：项目区属Ⅰ区，灌溉定额根据贵州省灌溉用水定额编制Ⅰ区水稻净定额为2703m/亩，毛灌溉定额为6443m/亩。

需水量公式

W

M A n =⨯⨯毛需

W 需—— 农业生产总需水量，3

m ；

M 毛

—— 综合毛灌溉定额，3

m

；

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，3

m /亩；

η

—— 灌溉水利用系数。Ⅰ区渠系水利系数为0.465；

田间水利用系数为0.95，故灌溉水利用系数为0.465×0.95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 。

2.管壁厚度的拟定

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 o

o

o

P D gH D t t θρσ=

=

以钢材的设计允许应力[]σ代替θσ； 经整理得：

[]

2w o

o gH D t ρϕσ

≥

(mm)

w ρ—— 水的密度，1000kg/3

m ;

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 。查下表

钢材的允许应力[]σ

应力区域 膜应力区 局部应力区 备注

荷载组合 基本

特殊

基本

特殊

s σ为钢材屈服强

度

产生应力的内力

轴力 轴力 轴力和弯矩

轴力 轴力和弯

矩

允许应力

明

钢

管

地

下

钢

管

坝

内

埋

管

0.55

s

σ

0.67

s

σ

0.67

s

σ

0.7

s

σ

0.9

s

σ

（0.8

～

0.9）

s

σ

0.67

s

σ

0.85

s

σ

0.8

s

σ

1.

s

σ

3.水头损失计算

总水头损失等于沿程水头损失与局部水头损失之和；

2

()

2

f j j

o

L V

z h h

D g

λξ

=+=+∑

2

2

4/3

f

n

h V

R

=

L——管道长度，m;

λ——能量损失系数，λ=

2

8g

C

，1/6/

C R n

=；

j

ξ

∑——各局部阻力系数之和，46

P；

V——管内平均流速，m/s。

4.能量方程

22

'

1122

12

22w

p u p u

z z h

g g g g

ρρ

++=+++

5.进出口渐变段长度计算

12()L C B B =- ①

1L C h

= ②

C 、1C —— 系数；

1B —— 渠道水面宽度，m;

2B —— 渐变段缩窄端水面宽度，m ；

h —— 上、下渠道水深，m 。

6.进口沉沙池段面尺寸计算 池内水深 H h T =+

0.5200O T D δ=++ （mm ） h —— 进口渠道水深，m;

T —— 进口渠底至沉沙池底的高差，m;

池宽

Q B H υ

=

Q ——渠道设计流量，3

/m s

；

υ—— 沉沙池内平均流速，m/s;

δ—— 管壁厚度,mm;

o D —— 管道内直径,mm;

池长度 '

L KL = （'

o

H

L υω=）

K

—— 安全系数；