倒虹吸管的水力计算

校核最小流量
vmin=Q小/w(vmin>1.2m/s)
0.138 0.075 40.000 0.009 0.750 0.184 0.484 0.400 1.098 0.126
0.100
75.699
0.014 0.084 0.500 0.000 0.000 0.100 75.000 0.760 0.000 0.000 0.000 9.000 0.014 0.100 0.000 0.600 0.037 0.121
谢才系数（手册第一册 p7/c2
沿程水头损失（m） hf＝λL*v2/(4R*2g)
(2)局部水头损失 ζj进口（查表3-3）
ζ门槽（单个为0.2）共两个
拦污栅栅条厚度s（m）
拦污栅间距b（m）
拦污栅的水头损失 拦污栅与水平面夹角a（度） 栅条形状系数β（查表3-5）
0.138 0.596
倒虹吸水力计算
1、初拟管道直径
设计流量Q(m3/s)
最小流量Qmin(m3/s)
倒虹吸总长度L(m)
材料糙率n
初选流速v'(m/s)
初选过水断面面积w'(m2)
初选管道直径D'(m)
倒虹管直径
确定出管道直径D(m)
设计流速v(m/s)
相应过水断面面积w(m2)
2、水头损失
（1）沿程水头损失
水力半径（m） R=D/4
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
明渠的断面面积（m2） w渠
w管/w渠
ζ出口（查表3-4）
ζ通气孔（《水力计算手册表1-3-4》）
总局部水头损失系数∑ζj

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

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

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

钢管管壁的应力用三向强度理论平面应力重叠法计算。
其他各种预制管 一般是按照设计要求，选用厂家生产的各种定型产 品而不单独进行结构计算。
28 | 倒虹吸管
镇墩
荷 载：
镇墩自重、水管在转弯段由内水压 力引起的轴向力、管道弯曲段水流 离心力及水重、土压力等。由管道 传给镇墩上的荷载有：管道自重、 管内水重、管道上填土压力、管道 摩擦力、河道水面以下管道浮力、 水流对管壁的摩擦力以及因温度影 响而产生的轴向力等。
21 | I倒虹吸管
22 | 倒虹吸管
倒虹吸管管径根据选定的流速按下式计算确定：
D 4Q v
式中
D—管径（m）； Q—流量（m3/s）； V—流速（m/s）。
23 | 倒虹吸管
倒虹吸管的输水能力按压力流计算，其计算公式为：
QmA 2gz
式中
Q—流量（m3/s）； A—倒虹吸管的断面积（m2）； Z —上、下游水位差（m）； μ—流量系数。
镇墩为重力式结构，靠自重维持 其稳定。对于结构计算，主要应 验算基础承载力和验算抗滑、抗 倾覆的稳定性。
镇墩除验算基础应力外，对墩身 亦应选择危险断面验算其最大及 最小应力。
29 | 倒虹吸管
谢谢大家！
倒虹吸管总的水头损失按下式计算：
hw ( 0
l ) v2
D 2g
24 | 倒虹吸管
式中 0 -出口损失系数 ； -局部损失系数总和； l -沿程摩擦损失系数；
D
倒虹吸管的结构计算
荷 载： 管身自重、管内水重、土压力(铅直土压力和水平土压力)，内 水压力、外水压力、管道弯曲段水流离心力、地面荷载、地 基支承反力、由于温度变化和混凝土干缩引起的内力以及地 震荷载等。

低高度P2 b2
高度P3
0.1
2.65
1
20
9.81
0.5
0.6
0.5
备注：各个 损失系数的 选取已经隐 1、进出口渐 变段损失系
进口渐变段损失系数ζ1 出口渐变段损失系数ζ2
0.15 0.2
水力计算手册第二版
灌溉与排水工程设计规范
2、拦污栅局 部水头损失 系数
s
b
0.03
0.1
α
β
拦污栅局部水头损失系数ζ3
上游渠道断 面参数
进口断面参 平均断面参
A
0.1746
0.4746 0.3246
χ
1.182
2.182 1.682
R
C
V
J
Z1
0.147716 55.927805 0.630011
\
\
0.217507 59.653438 0.231774
\
\
0.182611 57.790622 0.430893 0.00030444 -0.0201159
90
0
0
水力计算手册第二版
3、门槽局部 水头损失系
门槽局部水头损失系数ζ4
0.2 水力计算手册第二版
4、进口局部 水头损失系 数（也可以 查询旧版水 工设计手册
进口局部水头损失系数ζ5
0.2 水力计算手册第二版
5、弯道局部
水头损失
序号 缓弯管 急弯管
θ
d
R
1
#DIV/0! 0.1233024 38
0.15
0
上游渠道
下游渠道
水流动力粘 挟沙水流含
水深h1 底宽b1 边坡系数 水深h4 底宽b4 边坡系数 性系数μ 沙量ρ

第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。

它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。

一、倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。

这种形式构造简单、管路短。

进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。

竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。

管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。

竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。

●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。

斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。

●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。

管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。

管身一般设置管座。

在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。

为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。

●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。

桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。

在通航河道上应满足通航要求。

（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。

进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。

进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。

2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。

其布置形式与进口段相似。

为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。

μ为流量系数；L为管身长；R为管身水力半径 ；C为管身谢才系数；∑ζi
为包括出口局部水头损失系数在内的管身各项局部水头损失系数之和。
● 圆形断面倒虹吸管的水力计算
● 计算公式 圆形断面倒虹吸管可按《水工设计手册》及《倒虹吸管》介绍的方法 计算，《灌溉与排水工程设计规范》介绍的方法也与此相同。
圆形断面倒虹吸管水力计算公式如下：
●
管身弯道局部水头损失系数不同计算公式的分析比较
各种计算方法所采的各种局部水头损失系数基本相同，但所采用的弯
道损失系数计算公式有所不同 。 压力管弯道局部水头损失系数的计算公式 很多 ，计算值差别很大 。
《水力计算手册》的表1-3-4 中只列有圆形缓弯管及圆形急弯管的弯道
局部水头损失系数计算公式 。《倒虹吸管》所介绍的弯管局部水头损失系 数计算方法实际上仅适用于圆形缓弯管 ，且其值是众多弯道局部水头损失
式中：ζ6 为弯管局部水头损失系数；H 为管高；R 为弯道中心半径 ；α为 弯道中心的圆心角。
● 倒虹吸管水力计算的类型 倒虹吸管的水力计算一般有以下三种情况： (1) 已知流量及管径、管数，计算水头损失。这种情况可直接利用有 关公式一次算得各部位及总的水头损失；
(2) 已知流量及设计水头，计算管径及管数 。这是通常的一种设计情
7/2 1/ 2 D 6 0.131 0.1632 R 90
式中：ζ6 为弯道局部水头损失系数 ；D 为管径 ；R 为弯道中心半径 ；
α为弯道中心的圆心角。
●
计算公式
3．《倒虹吸管》计算公式： 《灌区水工建筑物丛书》及《取水输水建筑物丛书》的《倒虹吸管》也 基本上采用了与《水工设计手册》相同的计算方法，与其不同之处为： （1） 出口局部水头损失系数ζ出 按下式计算：

通过最小流量时，验算上下游渠道水面间实际水位差z1（上游渠道水 面-下游渠道水面），是否大于计算通过最小流量所需要的水位差z2（
Q A 2gz ）。
若Z1>Z2
说明实有的水头大于所需水头，即管道进口处的水位低于上游水 位，进口水面将会产生跌落，从而管道内产生水跃，水跃的脉动和掺 气，会引起管身振动，影响正常输水。
d
2 75
]
式中：Vnp—挟沙流速，m/s; w0—泥沙沉速或动水水力粗度，cm/s; ρ—挟沙水流含沙率，以质量比计；Qnp—通过管内的相应流量，m3/s； d75—挟沙粒径，mm，以质量计小于该粒径的沙占75%。
断面尺寸
初选流速后，可按设计流量确定所需过水断面面积。
圆形管
D 4A
A Q V
箱形管
确定的下游渠底高程应尽量满足： ①通过设计流量时，进口处于淹没状态，且基本不产生雍水或降水现象； ②通过加大流量时，进口允许产生一定的雍水，但一般不宜超过30～50㎝； ③通过最小流量时（按最小不利情况输水），管内流速满足不淤流速要求， 且进口不产生跌落水跃。
按下式确定下游渠底高程：
Hd Hu hu hd h
在实际工程中，倒虹吸管的水力计算主要包括以下几种情况： ➢ 根据需要通过的流量和允许的水头损失，确定管道的断面形状和尺寸； ➢ 由允许的水头损失和初拟的断面尺寸，校核能否通过规定的流量；
➢ 由需要通过的流量及拟定的管内 流速，校核水头损失是否超过允 许值。
倒虹吸管水力计算
——倒虹吸管水力计算的方法
倒虹吸管水力计算
——倒虹吸管水力计算的任务
倒虹吸管为压力流，其流量按有压管流公式进行计算。倒虹吸管 水力计算是在渠系规划和总体布置的基础上进行，其上下游渠道的水 力要素、上游渠底高程及允许水头损失均为已知。

第六节渠系建筑物-倒虹吸管倒虹吸管是设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。

它与渡槽相比，具有造价低、施工方便的优点，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。

一、倒虹吸管的布置和构造（一）管路布置根据管路埋设情况及高差大小，倒虹吸管的布置形式可分为以下几种：●竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸。

这种形式构造简单、管路短。

进出口一般用砖石或混凝土砌筑成竖井。

竖井断面为矩形或圆形，其尺寸稍大于管身，底部设0.5m深的集沙坑，以沉积泥沙，并便于清淤及检修管路时排水。

管身断面一般为矩形、圆形或其它形式。

竖井式水力条件差，施工比较容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。

●斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道、河流的情况。

斜管式倒虹吸管构造简单，施工方便，水力条件好，实际工程中常被采用。

●曲线式：当岸坡较缓时，为减少施工开挖量，管道可随地面坡度铺设成曲线形。

管身常为圆形的混凝土管或钢筋混凝土管，可现浇也可预制安装。

管身一般设置管座。

在管道转弯处应设置镇墩，并将圆管接头包在镇墩内。

为了防止湿度引起的不利影响，减小温度应力，管身常埋于地下，为减小工程量，埋置不宜过深。

●桥式倒虹吸管：当渠道通过较深的复式断面或窄深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。

桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。

在通航河道上应满足通航要求。

（二）进出口布置1．进口段的形式和布置进口段包括进水口、拦污栅、闸门、启闭台、进口渐变段及沉沙池等。

进口段的结构型式，应保证通过不同流量时管道进口处于淹没状态，以防止水流在进口段发生跌落、产生水跃而使管身引起振动。

进口具有平顺的轮廓，以减小水头损失，并应满足稳定、防冲和防渗等要求。

2．出口段的形式和布置出口段包括出水口、闸门、消力池、渐变段等。

其布置形式与进口段相似。

为使出口与下游渠道平顺连接，一般设渐变段，其长度常用用4～6倍的渠道设计水深。

倒虹吸计算公式
实际上虹吸流动时有水流阻力，有能量损失，需知道虹吸管的长度及布置情况。

做为初学，可假定为理想情况，不考虑能量损失。

设水源水面到虹吸管出口的高差为H，列水源水面到虹吸管出口的伯努利方程得：
H1=V^2/(2g) , 得虹吸流速：V=(2gH1)^(1/2)
虹吸流量：Q=(3.14D^2/4)(2gH1)^(1/2) D为虹吸管内径。

设最高点压强为P，虹吸管最高点到出口的高差为H2，列最高点到出口的伯努利方程得：
H2+P/(pg)+V^2/(2g)=V^2/(2g)
得：P = -pgH2 (相对压强，即不包括大气压，相对压强为负值，即绝对压强小于大气压，就是处于一定的真空状态，理论上最大真空值不能超过10米水柱，即H2<10米水柱）
也可列容器液面到最高点的伯努利方程：
0=H3+P/(pg)+V^2/(2g)
P=-pg[H3+V^2/(2g)]=-pg[H3+H1] = -pgH2 （答案与上面相同）
当然虹吸管的工作条件之一是虹吸管必须先充满水，而且管道不进气（容易进气的部位是在虹吸管的顶部，因为此处压强小于大气压，而虹吸管两端进出口处都大于大气压，倒不容易进气。

）因此虹吸管壁不能有孔眼和裂缝。

因实际的水流有阻力，有能量损失，虹吸管顶点的允许安装高度远小于10米！
说明：本例在不考虑水流能量损失，而且虹吸管截面是均匀的情况下，得出与截面积、管长、流速无关。

但实际有水流的能量损失，计算要远比以上复杂。

外径Φ *壁厚 （mm） 计算内径 （mm）
200 300 400
200*6 315*9.5 400*12
188 296 376
0.01 0.0095 0.01 0.0095 0.012 0.012 0.013 0.013 0.014 0.0135 0.03 0.0275 0.015 0.015 0.017 0.017
干砌块石渠道 水的运动粘滞系数 温度 （℃） 0 5 10 15 20 30 40 60 80
0.02 0.025 0.0225
a
0.000862469
根据公式 i=a*Q^1.77 4/D^4.774; 倒虹管内的 流速应大于 0.9m/s。
4
1
说明：本倒虹管计算的管径均按管道内径计算。
0.43
0.43
流量（L/s）
200.121 110.374 #DIV/0! #DIV/0!
表4.2.3排水管渠粗糙系数 粗糙系数 管渠类别 大 PVC-U管、PE管 玻璃钢管 石棉水泥管、钢管 陶土管、铸铁管 混凝土管、钢筋混凝土管、水泥砂浆抹面渠道 土明渠（包括带草皮） 浆砌砖渠道 浆砌块石渠道 0.009 0.009 0.012 0.013 0.013 0.025 0.015 0.017 小 平均
流速 (m/s）
6.283 6.283 0.000 0.000
总水头损失H （m）
0.125 0.100 #DIV/0! #DIV/0!
1.571 1.257 0.000 0.000
1.019 0.878 #DIV/0! #DIV/0!
0.2001 0.1104 #DIV/0! #DIV/0!
管径（m） 倒虹管段 管段长度 （m）
计算内径 水力坡降 流量(m3/s) （m） i

ζj进口
0.250
ζ门槽
0.100
拦污栅栅条厚度s
0.030
拦污栅间距b
0.100
拦污栅与水平面夹角a
80.000
栅条形状系数β
0.760
ζ拦污栅＝β（s/b）4/3sina
0.150
弯道损失：ζ弯道=0.073+0.073+0.073+0.071+0.034
0.324
ζ旁通管（单个为0.1）
0.100
0.100
总局部水头损失系数∑ζj
1.564
总局部水头损失hj＝∑ζjv2/2g
0.554
总水头损失z＝hj+hf
2.071
允许水头损失
1.990
所选管径不能满足要求
倒虹吸水力计算（预应力砼管D=1.9m)
1、初拟管道直径
设计流量Q
6.710
倒虹吸总长度L
334.410
材料糙率n
0.015
初选流速v'
（1）沿程水头损失
C=R1/6/n
72.949
λ=8g/c2
0.015
hf＝λL*v2/(4R*2g)
0.971
(2)局部水头损失
ζj进口
0.250
ζ门槽
0.100
拦污栅栅条厚度s
0.030
拦污栅间距b
0.100
拦污栅与水平面夹角a
80.000
栅条形状系数β
0.760
ζ拦污栅＝β（s/b）4/3sina
拦污栅间距b
0.100
拦污栅与水平面夹角a
80.000
栅条形状系数β
0.760
ζ拦污栅＝β（s/b）4/3sina

1虹吸管水力计算
（1） 计算基本参数：
管道直径（内径） D 出＝ 187 mm
管道全部长度 L 出＝ 76.00 m
入口至最高点长度 L 控＝ 25.20 m
上游水位 H 上＝ 1610.60 m
下游水位 H 下＝ 1607.20 m
水位高差 H 差＝ 3.40 m
局部损失系数见下表：
（2） 过流能力计算
a) 计算沿程水头损失系数
根据曼宁公式11
R n C =可计算得C ，在此取钢管（旧管）的糙率n=0.014：
则有：312288R gn C g
==λ
根据计算可得λ=0.043
b) 计算流量系数
ζλμ+=
d l c 1
其中：ζ——整个管道中的局部损失系数
根据计算可得c μ=0.224
c) 输水能力计算
差2gh A Q c μ=
经计算可得Q=0.05m ³/s
（3） 安装高程计算
虹吸管中最大真空一般发生在管子的最高位置。

所以本计算则将管子的最高点作为计算断面。

上游断面和最高点断面根据贝努力方程有：
g
d l g P z g a g P s 2)(202算算算201a ϑζλρϑρ⨯+++=++ 则有：
g
d l h z v s 2)1(2控控ϑζλ++-≤
其中：算P ——计算断面管内压力，单位：Pa ；
算l ——从上游起至计算断面的管长，单位：m ；
算ζ——从上游入口到计算断面的局部水头损失系数；
s z ——上游水面到计算断面的高差即安装高程，单位：m ；
v h ——允许真空值，单位：m ，再此选m h v 7=; 根据计算虹吸管最高点与上游水位高差应满足m z s 63.6≤。

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；13P2.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WM 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；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；oD （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 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 。

一、设计步骤二、计算公式1、 水力坡降（单位长度阻力损失）—R （KPa/m ）gv d l R j 22∙∙=λ R ——水力坡降（单位长度阻力损失），KPa/mλ——沿程阻力系数，取0.018l ——管道长度，mj d ——管道计算内径，mv ——管道流速，m/s2、 沿程水头损失—l h （KPa ） R l h l ∙=l h ——沿程水头损失，Kpa 3、局部阻力损失—j h （KPa ）gv h j 2102∙⨯=ξξ——局部阻力系数，估算时按下表取值：4、 管道某一断面x 处压力—x P （KPa ）∑--=x x x x h vH P 28.92x H ——雨水斗顶面至x 断面几何高差，m∑xh——雨水斗顶面至x 断面总水头损失，Kpa∑∑∑+=jlxhh h5、 系统余压—P ∆（KPa ）∑--=∆n n n h vH P 28.92n H ——雨水斗顶面至排出管出口几何高差，m∑nh ——最远端雨水斗顶面至排出管出口总水头损失，Kpan v ——排出管出口流速，m/s 6、 管道流速—v (m/s) 24jd QA Q v ⋅==π 三、计算软件控制因素 1、检查雨水斗最小高度雨水斗顶面至过渡段的高差，在立管管径不大于DN75时，宜大于3m ；在立管管径不小于DN90时，宜大于5m ；如不满足，可增加立管根数，减小管径。

2、检查管道流速（依据公式6）（1）管道设计流速不小于1.0m/s ，使管道有良好的自净能力，这一要求适用于系统所有管段；最大流速常发生在立管上，宜小于 6.0m/s ，以减小水流动时的噪音，最大不大于10m/s ；立管最小流速控制在2.2m/s 。

（2）系统过渡段下游（排出管出口）的流速，不宜大于2.5m/s ；当流速大于2.5m/s 时，应采取消能措施。

3、检查系统势能是否足够（依据公式5）系统的总水头损失∑h n （从最远斗到排出口）与出口处的速度水头之和（mH20）,不得大于雨水斗天沟底面与出口的几何高差H ，其压力余量P ∆宜稍大于10KPa 。