倒虹吸管（凹陷下水道）設(shè)計(jì)計(jì)算

倒虹吸管（凹陷下水道）設(shè)計(jì)計(jì)算倒虹吸管（也稱為凹陷下水道）允許雨水或廢水下水道從河流等障礙物下方通過。我們的倒虹吸計(jì)算允許最多五個(gè)平行虹吸管進(jìn)入河下。與主污水管不同，虹吸管在壓力下流動(dòng)，流速必須大于3ft/s(0.9m/s)，以保持物質(zhì)懸浮。因此，可能需要幾個(gè)直徑小于主下水道的虹吸管。該計(jì)算計(jì)算虹吸管直徑（或虹吸流）、速度、入口室壁高度和虹吸管內(nèi)底高程。整體圖：入口室平面圖（3個(gè)虹吸管）：AA部分（分解比例）：倒虹吸管（凹陷下水道）簡介

雨水和廢水下水道經(jīng)常會遇到河流、其他管道、地鐵、隧道或山谷等障礙物。為了通過這些障礙物，常用的方法是使下水管急劇下降，然后在障礙物下方水平延伸，最后上升到所需的高度。穿過障礙物下方的管道傳統(tǒng)上稱為“倒虹吸管”，但由于該管道實(shí)際上并不充當(dāng)虹吸管，因此更好的術(shù)語是“凹陷下水道”。與主污水管不同，虹吸管在壓力下流動(dòng)。倒虹吸管設(shè)計(jì)必須特別小心，因?yàn)榧訅毫鞯膿p失更大，并且每個(gè)虹吸管中的流速對于污水必須至少為3ft/s(0.9m/s)，或4ft/s(1.2m/s)）用于雨水（Metcalf和Eddy，1981）。因此，即使只有一根下水道主管，也可能需要多個(gè)虹吸管。如果由于虹吸管中的彎頭或彎頭造成的微小損失與虹吸管長度相比顯著，則包括彎頭的等效長度。增加虹吸管長度(L

s

)，使L

s成為虹吸管的物理長度加上虹吸管彎頭造成的微小損失的等效長度。倒虹吸管（凹陷下水道）計(jì)算的方程和方法

方程主要來自Metcalf和Eddy(1981)，但補(bǔ)充了Chow(1959)和Viessman和Hammer(1998)中的方程。請注意，曼寧方程是經(jīng)驗(yàn)方程，其在以下方程中的形式需要使用米和秒作為單位。使用滿管流量的曼寧方程計(jì)算主污水管道中的最大流量：使用曼寧方程計(jì)算每個(gè)虹吸管的全管流量，計(jì)算每個(gè)虹吸管的直徑D

i或通過每個(gè)虹吸管的流量Q

i：計(jì)算入口箱中的墻高y

j（相對于主內(nèi)底）。墻壁將虹吸管彼此分開。壁高與主管中的水深y

j相同，對應(yīng)于通過虹吸管的排放。其中，Q

j=1為通過虹吸管1排出，Q

j=2為通過虹吸管1和2排出，以此類推。使用部分滿主管的曼寧方程，但向后求解（數(shù)值）以便計(jì)算y

j。我們允許最多五個(gè)虹吸管（四堵墻）。計(jì)算入口室內(nèi)的虹吸管內(nèi)底高程。根據(jù)Metcalf和Eddy(1981)的說法，由于水流沿直線路徑流動(dòng)，因此從主涵洞到第一個(gè)虹吸管的水流在入口箱中沒有損失。然而，對于虹吸管2至n，水流必須轉(zhuǎn)動(dòng)90

°才能流過室壁（1.5個(gè)速度水頭的水頭損失），并且當(dāng)水流進(jìn)入虹吸管i時(shí)，還會產(chǎn)生1個(gè)速度水頭的額外水頭損失。因此，對于i=2到n虹吸管和j=2到n-1墻：其中E

i相對于主管的內(nèi)底。請注意，對于第一個(gè)虹吸管，H

i

=0，對于最后一個(gè)虹吸管，y

j被D

m替代。通常，為了便于施工，所有虹吸管內(nèi)底都位于同一標(biāo)高（最低虹吸管的標(biāo)高）。倒虹吸管（下沉式下水道）軟件的變量

A

j

=用于計(jì)算墻高度j[m2

]的主管中的流動(dòng)面積。

Di

=虹吸管i的直徑[m]。

D

m

=主管直徑[m]。

E

=主逆變器從入口室到出口室的高差[m]。用于計(jì)算虹吸管的水力坡度線Ss。

E

i

=虹吸管i入口內(nèi)底相對于主涵洞內(nèi)底的高程[m]。這些是最大海拔。任何虹吸管都可以放置在低于E

i的位置。為了便于制造，所有虹吸管內(nèi)底通常放置在最低虹吸管內(nèi)底的高度處。

Hi

=從主管到虹吸管i的水流水頭損失[m]

。

L

s

=一個(gè)虹吸管的總長度[m]。假設(shè)所有虹吸管的長度大致相同。

L

w

=入口室內(nèi)部的壁長[m]。又稱堰長。

n

m

=主管的曼寧n系數(shù)。

n

s

=虹吸管的曼寧n系數(shù)。

P

j

=用于計(jì)算壁高j[m]的主管的潤濕周長。

Q

i

=通過虹吸管i的流量（排放）[m

3

/s]。

Q

m

=滿流時(shí)通過主管道的流量（排放）[m

3

/s]。

Q

j

=通過主管道的流量（排放），其中j代表虹吸管1至j的總和[m

3

/s]。例如，如果j=3，則Q

j

=Q

1

+Q

2

+Q

3。用于計(jì)算墻j的高度。

R

j

=用于計(jì)算墻體高度j的主管水力半徑[m]。

S

m

=主管坡度[m/m]。垂直水平。

S

s

=虹吸管允許的水力坡度線[m/m]

T

j=用于計(jì)算墻高j的主管頂部寬度[m]。

Vi

=流經(jīng)虹吸管i的水速[m/s]

。

V

m

=滿流時(shí)流經(jīng)主管的水速[m/s]。

V

j

=用于計(jì)算壁高j的主管水流速度[m/s]。

y

j

=用于計(jì)算壁高j的主管水深[m]。y

j

是相對于主逆變器測量的。因此，如果入口室的底部位于主內(nèi)底板下方，則壁實(shí)際上將是y

j加上主內(nèi)底與腔室底部之間的高程差。在本頁頂部標(biāo)題為“AA部分”的圖中，物理壁高為y

1

+E

1和y

2

+E

1，因?yàn)楹缥?具有圖中所示的三個(gè)虹吸管中最低的內(nèi)底。

π=希臘字母“pi”=3.1415926...

θ

j

=希臘字母“theta”。用于計(jì)算墻高度j的角度[弧度]。曼寧n系數(shù)

曼寧n值來自Metcalf和Eddy(1981)、AISI(1980)以及良好狀況管道。管道材質(zhì)曼寧管道材質(zhì)曼寧無涂層鑄鐵0.013涂層鑄鐵0.012商用鍛鐵-黑色0.013商用鍛鐵-鍍鋅0.014光滑的黃銅和玻璃0.010光滑鎖桿和焊接“OD”0.011鉚接和螺旋鋼管0.015波紋金屬0.022*普通粘土排水瓦0.012玻璃化污水管0.013水泥砂漿磚、下水道磚0.013釉面磚0.012水泥砂漿表面0.012干凈的水泥表面0.011木板管0.011混凝土管0.013具有光滑內(nèi)壁的波紋聚乙烯(PE)

a,b0.009-0.015內(nèi)壁波紋聚乙烯（PE）

c0.018-0.025內(nèi)壁光滑的聚氯乙烯(PVC)

d,e0.009-0.011

倒虹吸管（凹陷下水道）計(jì)算術(shù)語表

進(jìn)水室-通常是混凝土人孔，主涵洞分支成多個(gè)虹吸管。

反轉(zhuǎn)-管道底部內(nèi)部。

主涵洞，在虹吸管之前和之后發(fā)生流動(dòng)。

虹吸管——在障礙物下方充滿壓力并流動(dòng)的一根或多根管道。按照真正的定義，不是虹吸管。真正的虹吸管向上流動(dòng)，然后又向下流動(dòng)。這里使用的虹吸管下降然后上升。倒虹吸管（凹陷下水道）計(jì)算的錯(cuò)誤消息和有效性

初始輸入檢查。以下消息是由不正確的輸入值生成的：

“Need1e-9<D

m

<1e9m”。主涵洞直徑必須在這些限制之間。

“需要1e-9<E<1e9m”。從入口室到出口室的高度下降必須在這些限制之間。

“需要1e-9<L

s

<1e9m”。每個(gè)虹吸管的長度必須在這些限制之間。

“需要1e-9<L

w

<1e9m”。入口室壁的長度必須在這些限制之間。

主涵洞的坡度必須在這些限制之間。“需要1e-9<主n<1e9”，“需要1e-9<虹吸n<1e9”。

主涵洞和虹吸管的Manningsn值必須在這些限值之間。“需要1e-9<D

1

<1e9m”、“需要1e-9<D

2

<1e9m”、“需要1e-9<D

3

<1e9m”、“需要1e-9<D

4

<1e9m””，“需要1e-9<D

5

<1e9m”。如果輸入虹吸管直徑，它們必須在這些限制之間。“需要1e-9<Q

1

<1e9m

3

/s”，“需要1e-9<Q

2

<1e9m

3

/s”，“需要1e-9<Q

3

<1e9m

3

/s”，“需要1e-9<Q

4

<1e9m

3

/s”。如果輸入虹吸流量，流量必須在這些限制之間。運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。在執(zhí)行一些計(jì)算之后可以生成以下消息：

“Need1e-9<Q

m

<1e9m

3

/s”。主涵洞中計(jì)算的流量必須在此范圍內(nèi)才能繼續(xù)計(jì)算。“需要虹吸Q>0”。如果計(jì)算直徑，則會自動(dòng)計(jì)算通過最后一個(gè)虹吸管的流量，以便通過所有虹吸管的流量之和等于通過主涵洞的流量。如果用戶輸入的虹吸流量超過主涵洞的流量，則最后一個(gè)虹吸流量將為負(fù)，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤消息。您應(yīng)該減少虹吸管中的流量，以便最后一個(gè)虹吸管中出現(xiàn)正流量?；蛘撸梢詼p少涵洞的數(shù)量。“虹吸管設(shè)計(jì)不足”。僅當(dāng)計(jì)算虹吸流量且Q

s

/Q

m

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