南水北调中线工程倒虹吸管道水力学试验研究

通过对南水北调中线工程总干渠西赵河倒虹吸的水工模型试验研究,对此类大型渠道倒虹吸的水力特性有了充分的认识,并给出了两类大型倒虹吸管各段的阻力损失分布及沿程阻力系数和局部阻力系数.通过水头损失计算值与实测值的比较,两者十分接近.为此类大型倒虹吸特别是南水北调中线工程中倒虹吸的设计和运行管理提供了依据.     

大口径有压玻璃钢管当量粗糙度取值

针对大口径有压玻璃钢管当量粗糙度取值问题, 采用计算分析方法, 判别不同工况下大口径玻璃钢管道管内 水流流态, 验证了当量粗糙度对其水力计算的重要性; 在此基础上, 以新疆小洼槽倒虹吸管道为例, 利用齐恩公式、 哈兰德公式, 计算不同当量粗糙度取值情况下各工况的水头损失值, 将计算结果与实测数据作比较分析和误差分 析, 结果表明, 大口径有压玻璃钢管在一般工况下管内水流流态基本处于紊流过渡区, 大口径有压玻璃钢管道当量 粗糙度取值范围宜为0. 005~ 0. 01 mm。     

虹吸式屋面雨水排水系统沿程水头损失计算探讨

《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》(CECS183:2005)建议虹吸雨水系统水力计算中,沿程水头损失应使用Darcy-Weisbach公式计算,摩阻系数λ用Colebrook-White公式计算。但由于计算过程繁复,许多实际工程、文章中运用了Hazen-Williams公式计算沿程水头损失。Hazen-Williams公式有一个适用范围,超出适用范围的使用会引起较大误差。简述水力学理论研究现状,讨论虹吸雨水系统水力计算中沿程水头损失适用的计算方法。引入近年一些关于摩阻系数λ的显式计算式,试图探讨解决虹吸雨水系统水力计算沿程水头损失中准确性和便捷性的协调问题。     

镀锌钢管沿程水头损失计算的试验研究

目前国内规范推荐的计算镀锌钢管沿程水头损失的公式包括舍维列夫公式和海澄-威廉公式,但其计算结果之间存在较大差异。通过试验分析探讨了舍维列夫公式和海澄-威廉公式用于镀锌钢管沿程水头损失计算的适用性,提出了海澄-威廉公式(C=100)更适合于镀锌钢管沿程水头损失计算。     

不同流速对UPVC输水管道沿程损失影响的试验研究

为了更合理的计算管道输水的沿程损失,采用室内模拟试验的方法,确定流速与沿程损失之间的关系,并对常用经验公式的主要参数进行修正。试验结果表明:ＵＰＶＣ输水管道沿程水头损失随着管道流速的增大而增加,两者之间有较好的幂函数关系;常用经验公式中,谢才公式、达西－魏斯巴哈公式和《规范》公式的系数,即曼宁糙率系数、沿程阻力系数和摩阻系数均随着管道流速的增大先迅速降低,流速大于1．040ｍ／ｓ后,变化较小,趋于稳定,各系数与流速之间呈幂函数关系;海曾－威廉公式系数变化趋势相反,系数与流速之间具有较好的对数函数关系。采用修正后的经验公式计算值与实测值接近,相关系数均达到0．997以上。因此,通过修正后的经验公式可提高计算精度,满足计算需求。     

大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数探究

针对大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数取值问题,以新疆小洼槽倒虹吸工程为例,结合工程实际选取合理的观测段,并依据多年实测资料,采用伯努利方程原理,初步确定倒虹吸管承插式接头局部水头损失系数。在此基础上,将倒虹吸全段水头损失（包含承插口接头局部水头损失）水力计算结果与上下游水位实测数据进行对比分析,验证该系数取值范围的准确性。最终建议大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数ζ取值范围为0．0035～0．005。     

南水北调长距离调水中渠首所需水头的探讨

南水北调中线总干渠全长约1270km，主要由明渠、倒虹吸、隧洞、涵洞和暗渠组成，总计沿线布置各类交叉建筑物1715座，不管是沿程水头损失还是水流经过各建筑物的局部水头损失大小，经统计都相当可观。针对该问题，对沿程糙率和局部水头损失系数的取值大小进行了变更比较。计算表明，各值在一定范围变化时，陶岔渠首的水位受局部水头损失系数取值变化影响很小，主要取决丁沿程糙率的大小。此处给出了渠首水位随糙率变化的过程，并得到渠首水位随糙率的变化拟合公式。且表明各建筑物对水位的影响主要集中住所在位置的局部段。     

浅谈大型倒虹吸压力钢管安装

三个泉倒虹吸压力钢管管径2·7m,设计水头160m,其难度系数（管径乘工作水头）据亚洲之首。本文主要介绍三个泉倒虹吸压力钢管的安装工艺及质量控制措施,为类似工程提供借鉴经验。     

小洼槽长距离倒虹吸水头损失的数值计算

为了探索采用Fluent软件模拟研究长距离倒虹吸水头损失的准确性,利用计算流体力学软件Fluent的水气两相流VOF法,采用三维标准k-ε模型对长距离倒虹吸水头损失进行模拟计算。计算中考虑壁面粗糙程度,设置不同的粗糙度模拟小洼槽倒虹吸水头损失,从而得到玻璃钢管材粗糙度范围。对比较大流量下水头损失的模拟值与实测值,表明通过设置粗糙度模拟长距离倒虹吸水头损失的方法可行,但网格划分对结果的影响大小还需进一步研究。     

工程实践应用中沿程水头损失计算补充完善研究

通过概化管道计算实例,指出目前工程实践中较多采用的谢才公式法在计算沿程水头损失时的局限性和不足。经分析研究,为补充完善沿程水头损失计算方法,提出和确定以临界流速为区隔各个水流流态区间的特征指标。并以钢管、混凝土管和混凝土渠道为代表,分析确定了相关临界流速阈值,研究和总结归纳得到在不同输水形式、不同特征管径或宽度,不同流态区间情况下的适用于各水流流态区间的沿程水头损失实践应用计算方法。     

倒虹吸管身段压强数值模拟研究

通过采用标准k~ε模型模拟湍流,对小洼槽大型倒虹吸管身段在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将Q=12.00m3/s和Q=14.00m3/s两种情况的倒虹吸管身段压强值与原型观测数据进行对比分析,结果表明数值模拟和模型试验资料基本吻合,为小洼槽倒虹吸运行管理提供理论依据。     

管道特性参数对庄头泵站停泵水锤的影响

为探究管道壁面糙率及不同谢才系数计算公式对供水工程水力过渡过程各参数的影响,以山西省庄头泵站为依托,以4台型号为SLOW500-1050AT的水泵机组并联运行发生停泵水锤现象为计算案例,进行了停泵水锤数值模拟计算,以探究不同管道壁面糙率及谢才系数计算公式对管道的最大正负压及水泵机组倒转转速产生的影响。基于计算结果,可以得出如下结论：① 合理增大壁面糙率,对管道正负压及水泵倒转转速过大会有一定的改善效果;② 在一定的管道壁面糙率条件下,采用曼宁公式来和巴甫洛夫斯基公式计算停泵水锤的结果,在部分断面存在较大的差异,因此选取的壁面糙率及计算公式适宜与否是影响停泵水锤的重要因素。研究成果对供水工程水锤防护具有一定的理论指导意义。     

倒虹吸工程水力学模型试验

为研究大型倒虹吸水力特性,通过新疆北部某倒虹吸工程1∶16的水工模型试验,对不同运行工况下倒虹吸过流能力、水流流态及压力分布等问题进行研究。试验结果表明,水头损失实测值与设计计算值较接近,满足设计要求;在设计流量下管道最大压力位于倒虹吸管最低段末端且小于设计值;但充水过程中,流量由13m3/s增至15m3/s时,发现上游进水口有间歇性立轴漩涡形成。为了保证工程的正常运行,建议对上游沉沙池与消力池之间渠道进行优化。     

大口径PCCP管道沿程水头损失计算探讨

大口径预应力钢筒混凝土管(PCCP管)的沿程水头损失计算应采用谢才公式,其中粗糙系数的取值至关重要.国内推荐的粗糙系数值偏大,并缺少科学试验数据.通过现场测试,得到浇DN 2 200的PCCP管粗糙系数在0.011 0～0.011 4之间,均值为0.011 3,此值可作为长距离输水工程大口径PCCP管粗糙系数参考值.     

虹吸管内气团流流型时过流能力计算

该文针对非驼峰式正虹吸管道进行了系列试验,量测了不同安装高度、不同水头差时管内呈现气团流流型时的过流能力和截面含气率。试验结果表明,气团流流型下虹吸管道过流能力随虹吸管安装高度的增大而减小,不能采用常规有压管流公式计算气团流流型时虹吸管过流能力。基于试验结果分析了影响气团流过流能力的因素,结果表明气体存在对流动沿程阻力系数影响不可忽略,过流能力计算时不能直接采用单一液相流动沿程阻力系数。不同安装高度时虹吸管内过流面积减小不是导致输水流量减小的唯一因素,除了考虑过流面积减小对过流量的影响外,还应考虑含气率大小引起的μ_0或λ变化对流量的影响。结合试验结果和数值分析,推导出适用于气团流流型下伪空化现象明显、安装高度不大于8 m的水平管段较长考虑含气率大小的虹吸管流量系数计算公式,修正和完善了有压管流过流能力计算公式,经检验公式计算误差小于±7%。     

南水北调总干渠穿沁倒虹吸工程水力计算

结合南水北调总干渠穿沁倒虹吸工程水文地质条件和相关工程规范,对河道壅水以及行洪口门冲刷深度进行水力计算,初步确定了穿沁倒虹吸长度。同时对不同流量下倒虹吸的水头损失进行水力计算,得到流量与水头损失的关系。根据水力计算成果再对倒虹吸布置进行校核,对倒虹吸工程的合理设计具有一定价值,也可为类似工程设计提供参考。     

黏性原状土起动流速试验研究

针对黏性原状土难以被水流起动、冲刷的特点,设计了专门的封闭矩形管道,使水流的平均流速完全满足黏性原状土起动、冲刷的要求。在水槽满足起动冲刷要求的前提下,采用粒子测速系统（PIV）对管道断面流速分布进行了测量,分析论证了管道的阻力规律,并比较了有压管道与开敞水槽试验结果。分析结果认为,在水流流速不是太大时,有压管道的阻力规律符合对数律。在通过试验取得垂线流速分布的情况下,可以利用对数流速分布公式计算摩阻流速,进而计算边界水流切应力,再根据谢才公式,可将起应力换算成相应河道的起动冲刷切应力。     

引黄济青倒虹吸水工模型试验研究

以弥河倒虹为例。通过水工模型试验，研究了引黄济青工程倒虹进口的水流流态、水头损失、挡冰性能等问题，并论述了倒虹吸设计中进口布置对水流条件的影响。指出：平原地区倒虹的水头损失不大；形成冰坝的决定性因素是水面流态；为消除通气槽中的水面震荡现象，应将通气槽改为通气孔；为避免发生水跃，应取消设置沉沙池。