[发明专利]多通道异尺寸倒虹吸

说明书

本发明涉及输水系统中倒虹吸结构形式，特别涉及一种多通道异尺寸倒虹吸结构。本发明的技术方案如下：一种多通道异尺寸倒虹吸，其特征在于由至少两个倒虹吸通道并列组成，至少有两个倒虹吸通道的尺寸是不相同的，上述多通道异尺寸倒虹吸，通道的断面形状可以为圆形、矩形、城门洞形、马蹄形等形式。本发明提供一种适用于长距离多通道异尺寸的倒虹吸，可以满足倒虹吸在各个运行流量下，进口都有足够的淹没水深，有利于倒虹吸进口水流平稳且不掺入空气带入倒虹吸管内。

技术领域

本发明涉及输水系统中倒虹吸结构形式，特别涉及一种多通道异尺寸倒虹吸结构。

背景技术

长距离引调水工程中，往往通过隧洞、暗涵、倒虹吸、渡槽等多种形式的结构组合输水。当输水的流量较大时，倒虹吸常常采用多通道的形式，而当倒虹吸较长时，不同流量下倒虹吸的水头损失差别较大，水头损失和倒虹吸出口水位随着流量的较少而降低，导致倒虹吸进口的水位降低。这样会造成在小流量时，倒虹吸进口的水位可能会低于倒虹吸进口的管顶高程，容易造成掺气水流，而掺气水流对于倒虹吸的安全稳定运行时不利的，一般要求倒虹吸进口和出口无论在哪种流量的工况下运行，都保证一定的淹没水深。

倒虹吸尺寸按设计流量确定，设计流量即运行的最大流量。采用传统方法设计时，通常将倒虹吸的多个通道设计为相同的尺寸。例如倒虹吸设计流量为Q(单位为m³/s)，倒虹吸的管线长度为l(单位为m)，断面是直径为D(单位为m)的圆形断面，h(单位为m)为倒虹吸的水头损失，v(单位为m/s)为倒虹吸管内的流速，H₁为倒虹吸进口水位，H₂(单位为m)为倒虹吸出口水位，管道的糙率为n，局部水头损失系数为ε，R为水力半径，倒虹吸进口的水位H₁、出口水位H₂和倒虹吸水头损失存在下列关系：

H₁＝H₂+h

其中：

从上式可以看出，倒虹吸的水头损失与流量的平方成正比，当倒虹吸的过流量减少为1/3Q时，如果依然采用单管过流的方式，倒虹吸的水头损失变为设计值的1/9，倒虹吸出口的水位因为流量的减小也会降低，从而导致倒虹吸进口的水位将会降低很多，甚至低于倒虹吸进口的管顶高程。

为了保证倒虹吸进口在各个流量下均能满足一定的淹没水深，可以降低进口水池的底板高程，从而降低倒虹吸进口管顶的高程，但这种方式在小流量时，由于倒虹吸上游管道的底板和倒虹吸进水池的底板高程相差较大，大坡度的连接会导致水流的跌落，将产生的气泡带入倒虹吸管内，因此，在小流量时，采用调整管道运行数量方式的来保证倒虹吸进口一定的淹没水深，且最好在各个流量下运行时倒虹吸进口的水位都接近并且小于进口设计水位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于长距离多通道异尺寸的倒虹吸，可以满足倒虹吸在各个运行流量下，进口都有足够的淹没水深，有利于倒虹吸进口水流平稳且不掺入空气带入倒虹吸管内。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多通道异尺寸倒虹吸，其特征在于由至少两个倒虹吸通道并列组成，至少有两个倒虹吸通道的尺寸是不相同的，倒虹吸通道的尺寸按照如下方法确定：

倒虹吸的设计流量为Q(单位为m³/s)，倒虹吸的通道数为i,i≥2，各个管道的分水流量为Q₁、Q₂、Q₃……Q_i，Q₁+Q₂+Q₃……+Q_i＝Q；