倒虹吸工程水力学模型试验.pdf

第10卷第4期
南水北调与水利科技
2012年8月
nth-to-north Water Diversion and Water Science Technology
Aug,2012
doi:10.3724/SP.J.1201.2012.04073
倒虹吸工程水力学模型试验
李娟,韩明轩,牧振伟,张阳,张庚
(新疆农业大学水利与土木工程学院,鸟鲁木齐830052
摘要: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13m/s增至15
m3/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,建议対上游沉沙池与消力池之间渠
道进行优化。
关键词:倒虹吸;PCCP;模型试验;水力特性
中日分类号:TV134文献标识码:A文章编号:1672-1683(2012)04-0073-03
Model Test on Engineering Hydraulics of Inverted Siphon
II Juan, HAN Ming-xuan, MU Zhen-wei, ZHANG Yang, ZHANG Gen
( College of Water Conservancy and Civil Engineering, Xiniang Agricultural Uniersity, Urumgi 830052, China)
Abstract: In order to study the hydraulic characteristics of the large inverted siphon, the flow capacity, flow pattern, and pres-
sure distribution under ifferent operating conditions had been investigated based on the hydraulic model test of the inverted si
on within a scale of 1 16 from an engineering proect in North Xinjiang. The results indicated that the measured head loss val
ues and the design calculation values are close and they meet the design requirements. Under the design flow discharge, the max-
imum pressure within the pipe was located at the low end of the inverted siphon and it is lower than the design pressure value.
However, during the water-filling process, the intermittent vertical vortex formed at the upstream intake when the flow dis
charge increased from 13 to 15 m/s. Therefore, in order to ensure the operation of the project,it is recommended to optimize
the channel between the upstream silting basin and the stilling basin.
Key words inverted siphon; PCCP; model test; hydraulic characteristics
1研究背景
在可靠的技术基础上,貝有重大的工程意义和理论价值
新疆北部某水利枢纽工程位于克兰河峡谷出山口上游
倒虹吸作为主要交叉输水建筑物与渡槽相比,具有工程处,其中泄水系统布置在右岸;发电系统、灌溉引水工程布置
量少、施工方便、节约劳力及材料、造价低等优点,因此在水在左岸,包括隧洞、倒虹吸及渠道。该工程的主要任务是农
利工程中被广泛采用。南水北调中线工程中倒虹吸占有很大牧业灌溉和生态用水,并兼顾发电。工程中的倒虹吸管道水
比重,而现有的公式、参数等大都是针对中小型的研究,因此流流态为自压式重力流,设计引水流量182/s,管线跨越洼
设计人员需要通过模型试验验证:周赤等,通过试验给出地,线路直线距离为1928m,进出口水位规划允许降落差值
了大型倒虹吸管道水力学计算的断面取法和计算方法,并给为3.5m,进I正常水位645.955m,出口正常水位642.455
出了各段阻力损失分布;石俊营「3以淇河渠倒虹吸工程为背m,进出口死水位同为639.455m。进出口管道中线在同一
景对其水力学问题进行了全面的研究;严伟り对黄金河倒虹高程637.355m,管顶淹没在死水位639.455m高程以下
吸进口流态及水头损失进行研究。也有人通过水力学模型试0.65m处,进出口不设控制间阀,水流随水位变化自由畅
验探索倒虹吸合理的布置型式,运行方式,掲示大型倒虹吸泄;管线纵向布置是“U”型,无凸起折转,包括进出口弯管共
工程特有的水力学问题,提出解决的措施,使工程设计建立设6个转角小于17°的折点弯管,管内最大静水压力0.5
收稿日期:2012-04-21修回日期:2012-07-25网络出版时间:201208-02
网络出版地址:htte://www.coki.net/kcms/detail/13.,1334.TV.20120802.1639,013,html
甚金项目:新疆农业大学紧缺人才专业大学生创新项目资助;新疆高等学校科研计划重点项目( XJEDU20119)
通讯作者:牧振伟(1973-),男(回族),河南南阳人,副教授,主要从事水力学及河流动力学研究。 E-maill:xim2w@163c令
作者简介:李娟(1988),女,山东濰坊人,硬士研究生,主要从事水力学及河流动力学研究。 E-mnail home. stig@163.cc