南水北调工程主要输水建筑物的水力学研究

阐述了南水北调中线工程主要输水建筑物多年来进行的水力学试验成果,其项目有:水源工程丹江口大坝加高,引水枢纽陶岔渠首水闸扩建工程,输水总干渠的漳河渡槽等6项.研究内容包括泄水能力、消能防冲、水流形态、压力、水头局部损失等.还介绍了国内混凝土渠道的糙率调研及3条渠道糙率的原型观测成果.这些成果为设计提供了可靠的依据,并指出其中的有些问题应进一步研究.     

长距离正反向输水渠道设计若干问题探讨

南水北调来水调入密云水库调蓄工程利用现有渠道进行输水,既保留原有正向输水规模,又实现大流量反向调水功能,在国内少有先例。为保证工程利用现有渠道进行反向输水的输水能力及输水安全,同时保证既有渠道的正向输水功能,需要对现状渠道及渠系建筑进行改造,满足正反双向输水的功能要求。经分析,渠道水面线计算结果影响渠系工程的改造设计方案,甚至影响全线泵站的布置方案。通过对渠道水面线进行理论计算并与实际调度运行结果进行对比分析发现,倒虹吸是局部水头损失的主要组成部分,区间沿程损失受渠道内水草生长情况影响较大。由此提出建议:在倒虹吸出口前增设清污机,同时改造倒虹吸进口前清污机;工程建成后需加强对渠道水草的防治管理工作;通过设计方案优化,尽可能增加泵站进出口允许水位变幅,方便调度运行。     

玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数探究

文章以某大型输水工程为例,利用伯努利方程原理和工程观测段多年实际监测数据资料,对该输水工程局部水头损失系数进行了初步确定;然后通过对比分析水库上下游水位实测值和倒虹吸全段水头损失水力计算结果,进一步验证了局部水头损失系数的准确性与可靠性。结合该输水工程玻璃钢管承插式接头实际情况和已有文献资料,最终确定0.0032-0.0045为该水利工程局部水头损失系数的最佳取值范围。     

大型倒虹吸工程水头损失及水力计算

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,并与实测值对比。结果表明:对于三个泉倒虹吸的PCCP管和钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值更接近,明显小于水力设计时采用谢才公式所得值;对于小洼槽倒虹吸的玻璃钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值也更接近,但明显大于水力设计时采用谢才公式所得值。在此基础上,利用计算获得的沿程水头损失反算得出糙率n值和当量糙度Δ值,发现实际过流能力出现偏差的主要原因是水力设计时采用的谢才公式不适用于大口径倒虹吸管道内的流态。     

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。     

倒虹吸工程钢管制作安装施工技术分析

倒虹吸工程所用的钢管是通过焊接钢板得到的，具有强度大、糙率小、不透水性好、水头损失小等优势。但是倒虹吸钢管也有很多的缺点，例如刚度小、耐久性差、防锈费用高，并且，倒虹吸钢管对制造技术的要求特别高。基于此，为了保证倒虹吸工程中钢管的良好使用，文章以某倒虹吸工程为例，对倒虹吸工程中钢管的制作和安装施工技术进行了分析。     

倒虹吸有压弯管的局部水头损失系数计算方法比较

有压弯管局部水头损失计算在倒虹吸等过水建筑物设计中至关重要。其中,转弯角和转弯形式是影响局部水头损失系数取值的重要因素。本文通过比较分析典型的有压弯管局部水头损失系数计算公式,结合水工模型试验资料的验证,考察了不同计算公式的性能。对小转弯角(<20°)情形,分析了转弯半径和转弯形式对局部水头损失系数的影响。结果表明,转弯角小于17°时,折弯管的局部水头损失系数不大于圆形缓弯管,在低水头、大流量的输水工程的倒虹吸设计中可以考虑采用折弯管形式。     

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。     

混凝土渠道糙率调研综述

在查阅大量资料以及考察国内十几个大型输水工程并与各地专家及技术人员进行广泛交流的基础上,对混凝土渠道糙率的设计情况与实测资料进行综述,并作了初步分析。分析结果表明：对于能基本保持设计条件的渠道,其实际水头损失小于设计值,对于施工质量较好的现浇混凝土渠道,其均匀流段的曼宁糙率系数不大于0013。同时,给出了不同衬砌特性的混凝土渠道糙率推荐表。     

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.     

斐济南德瑞瓦图水电站工程输水系统水头损失计算探讨

输水系统是水电站工程重要的组成部分,尤其是对于高水头引水式电站,输水系统的水头损失计算显得更加重要。结合南德瑞瓦图水电站工程实例,探讨输水系统水头损失计算中应该注意的问题,对喷混凝土的糙率和马蹄形隧洞的水头损失计算进行了论述,为其他水电站输水系统的水头损失计算提供参考。     

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。     

倒虹吸双管道的水力特性试验研究

为研究倒虹吸双管道的过流能力、水头损失及水流特性,采用物理模型试验的手段,结合枝山排洪渠出口段连通工程,研究了各位置的水头损失及水流流态,并提出了降低水头损失的措施。结果表明倒虹吸顶入竖井长度能够显著增大该处的局部水头损失;两管道方向与上游方向有夹角时;两管道内易产生螺旋流且流量分配不等,通过优化方案降低了局部水头损害,提高了其过流能力。     

兆儿河灌区干渠倒虹吸结构设计分析

倒虹吸作为干渠输水管路的重要组成部分,其设计合理性与否对于保障输水安全意义重大。文章以吉林省白城兆儿河灌区输水渠道的倒虹吸为实例,介绍了工程概况,从布置和水力设计两方面对该工程倒虹吸设计进行了分析,以期能够为相似工程的有效开展提供借鉴与参考。     

南水北调中线工程新密铁路渠道倒虹吸总体布置分析

南水北调中线工程横跨江、淮、黄、海四大流域,是我国特大型调水工程。其中,铁路渠道倒虹是总干渠渠道下穿越铁路的渠道铁路交叉建筑物。南水北调中线工程总干渠设计为自流输水,水头紧张,分配给每座渠倒虹的设计水头都很少,因此在大流量、小水头的设计条件下,渠倒虹过水断面必然较大,为了保障运行安全前提下控制投资、减小占地,需对倒虹吸的总体布置进行分析和合理的优化。     

严寒地区大型倒虹吸玻璃钢管道糙率计算研究

本文基于新疆北疆供水工程某倒虹吸2006―2013年实测数据对该倒虹吸进出口水位进行管材糙率反演,用统计分析法并对结果进行加权平均后最终得出该玻璃钢管道的综合糙率值为0.010 9。该糙率值可为高压力、大直径玻璃钢管道在大型倒虹吸工程的水力学计算中糙率的取值提供依据,为国内外类似工程提供参考,为严寒地区大型倒虹吸工程的技术发展提供借鉴。     

大型输水渠跨渠桥梁墩柱导流罩及现场试验研究

为解决南水北调中线工程在加大流量输水期间出现跨渠桥梁密集段水位壅高、影响工程输水能力问题，选 取双洎河倒虹吸-梅河倒虹吸约 13.233?km 渠段为输水试验段，以试验段内 5 座典型桥梁为试点，运用流体力学理 论进行流线型导流罩基础体型与结构设计并对设计方案进行比选优化，运用数值模拟及原型观测试验研究方法 进行桥梁墩柱导流罩应用效果研究。通过原型观测试验，分析验证 5 座桥梁加装导流罩后试验段的流态及过流 能力。结果表明：5 座桥梁安装导流罩后，桥梁墩柱附近流态显著改善，试验段水头损失减少 64.4%，综合糙率减 少 8.0%，试验段内过流能力提高 8.71%。研究成果可为长距离明渠输水工程中已建桥梁墩柱加装导流罩体型设 计以及附近流态原型观测方法提供参考与技术支撑。     

糙率变化对电厂取水构筑物局部水头损失影响试验研究

沿海电厂取水构筑物随运行时间的推移,其表面糙率往往因为海生生物的附着而发生变化。由于构筑物结构复杂以及现有规程、规范均未考虑构筑物表面糙率变化对其局部水头损失系数可能带来的影响,使得构筑物局部水头损失难以准确计算,因此通过相应物理模型试验手段模拟研究管道糙率变化对局部水头损失的影响十分必要。本项试验通过人工加糙的方法来模拟原型中3种不同糙率情况下电厂取水构筑物局部水头损失的变化情况。试验结果表明:糙率变化对构筑物局部水头损失系数的影响明显,需在工程设计中予以关注。     

大型倒虹吸管道综合糙率计算研究

基于新疆北疆某供水工程倒虹吸2006~2013年实测数据,对该倒虹吸进出口水位进行管材糙率反演,用统计分析法并对结果进行加权平均后,最终得出该PCCP管道的综合糙率值0.0115,钢管道的综合糙率值0.0105,该糙率值可为高压力、大直径玻璃钢管道在大型倒虹吸工程的水力学计算中糙率的取值提供依据。     

深沟大跨度倒虹吸工程中的若干问题

流量大，深沟大跨度的倒虹吸工程，在丘陵山区长距离输水工程中经常出现，此类工程水力学问题很复杂，不可忽视，本文主要反映引黄工程中北干源于河１＾＃倒虹吸水力学试验中出现的一些主要问题以及处理措施，其中（１）倒虹吸进口的前池的水流波动及稳定措施；（２）倒虹吸空管时不同充水流量的流态及其安全措施；（３）倒虹吸管的水头损失。