倒虹吸管（凹陷下水道）设计计算

倒虹吸管（凹陷下水道）设计计算倒虹吸管（也称为凹陷下水道）允许雨水或废水下水道从河流等障碍物下方通过。我们的倒虹吸计算允许最多五个平行虹吸管进入河下。与主污水管不同，虹吸管在压力下流动，流速必须大于3ft/s(0.9m/s)，以保持物质悬浮。因此，可能需要几个直径小于主下水道的虹吸管。该计算计算虹吸管直径（或虹吸流）、速度、入口室壁高度和虹吸管内底高程。整体图：入口室平面图（3个虹吸管）：AA部分（分解比例）：倒虹吸管（凹陷下水道）简介

雨水和废水下水道经常会遇到河流、其他管道、地铁、隧道或山谷等障碍物。为了通过这些障碍物，常用的方法是使下水管急剧下降，然后在障碍物下方水平延伸，最后上升到所需的高度。穿过障碍物下方的管道传统上称为“倒虹吸管”，但由于该管道实际上并不充当虹吸管，因此更好的术语是“凹陷下水道”。与主污水管不同，虹吸管在压力下流动。倒虹吸管设计必须特别小心，因为加压流的损失更大，并且每个虹吸管中的流速对于污水必须至少为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，也可能需要多个虹吸管。如果由于虹吸管中的弯头或弯头造成的微小损失与虹吸管长度相比显着，则包括弯头的等效长度。增加虹吸管长度(L

s

)，使L

s成为虹吸管的物理长度加上虹吸管弯头造成的微小损失的等效长度。倒虹吸管（凹陷下水道）计算的方程和方法

方程主要来自Metcalf和Eddy(1981)，但补充了Chow(1959)和Viessman和Hammer(1998)中的方程。请注意，曼宁方程是经验方程，其在以下方程中的形式需要使用米和秒作为单位。使用满管流量的曼宁方程计算主污水管道中的最大流量：使用曼宁方程计算每个虹吸管的全管流量，计算每个虹吸管的直径D

i或通过每个虹吸管的流量Q

i：计算入口箱中的墙高y

j（相对于主内底）。墙壁将虹吸管彼此分开。壁高与主管中的水深y

j相同，对应于通过虹吸管的排放。其中，Q

j=1为通过虹吸管1排出，Q

j=2为通过虹吸管1和2排出，以此类推。使用部分满主管的曼宁方程，但向后求解（数值）以便计算y

j。我们允许最多五个虹吸管（四堵墙）。计算入口室内的虹吸管内底高程。根据Metcalf和Eddy(1981)的说法，由于水流沿直线路径流动，因此从主涵洞到第一个虹吸管的水流在入口箱中没有损失。然而，对于虹吸管2至n，水流必须转动90

°才能流过室壁（1.5个速度水头的水头损失），并且当水流进入虹吸管i时，还会产生1个速度水头的额外水头损失。因此，对于i=2到n虹吸管和j=2到n-1墙：其中E

i相对于主管的内底。请注意，对于第一个虹吸管，H

i

=0，对于最后一个虹吸管，y

j被D

m替代。通常，为了便于施工，所有虹吸管内底都位于同一标高（最低虹吸管的标高）。倒虹吸管（下沉式下水道）软件的变量

A

j

=用于计算墙高度j[m2

]的主管中的流动面积。

Di

=虹吸管i的直径[m]。

D

m

=主管直径[m]。

E

=主逆变器从入口室到出口室的高差[m]。用于计算虹吸管的水力坡度线Ss。

E

i

=虹吸管i入口内底相对于主涵洞内底的高程[m]。这些是最大海拔。任何虹吸管都可以放置在低于E

i的位置。为了便于制造，所有虹吸管内底通常放置在最低虹吸管内底的高度处。

Hi

=从主管到虹吸管i的水流水头损失[m]

。

L

s

=一个虹吸管的总长度[m]。假设所有虹吸管的长度大致相同。

L

w

=入口室内部的壁长[m]。又称堰长。

n

m

=主管的曼宁n系数。

n

s

=虹吸管的曼宁n系数。

P

j

=用于计算壁高j[m]的主管的润湿周长。

Q

i

=通过虹吸管i的流量（排放）[m

3

/s]。

Q

m

=满流时通过主管道的流量（排放）[m

3

/s]。

Q

j

=通过主管道的流量（排放），其中j代表虹吸管1至j的总和[m

3

/s]。例如，如果j=3，则Q

j

=Q

1

+Q

2

+Q

3。用于计算墙j的高度。

R

j

=用于计算墙体高度j的主管水力半径[m]。

S

m

=主管坡度[m/m]。垂直水平。

S

s

=虹吸管允许的水力坡度线[m/m]

T

j=用于计算墙高j的主管顶部宽度[m]。

Vi

=流经虹吸管i的水速[m/s]

。

V

m

=满流时流经主管的水速[m/s]。

V

j

=用于计算壁高j的主管水流速度[m/s]。

y

j

=用于计算壁高j的主管水深[m]。y

j

是相对于主逆变器测量的。因此，如果入口室的底部位于主内底板下方，则壁实际上将是y

j加上主内底与腔室底部之间的高程差。在本页顶部标题为“AA部分”的图中，物理壁高为y

1

+E

1和y

2

+E

1，因为虹吸管1具有图中所示的三个虹吸管中最低的内底。

π=希腊字母“pi”=3.1415926...

θ

j

=希腊字母“theta”。用于计算墙高度j的角度[弧度]。曼宁n系数

曼宁n值来自Metcalf和Eddy(1981)、AISI(1980)以及良好状况管道。管道材质曼宁管道材质曼宁无涂层铸铁0.013涂层铸铁0.012商用锻铁-黑色0.013商用锻铁-镀锌0.014光滑的黄铜和玻璃0.010光滑锁杆和焊接“OD”0.011铆接和螺旋钢管0.015波纹金属0.022*普通粘土排水瓦0.012玻璃化污水管0.013水泥砂浆砖、下水道砖0.013釉面砖0.012水泥砂浆表面0.012干净的水泥表面0.011木板管0.011混凝土管0.013具有光滑内壁的波纹聚乙烯(PE)

a,b0.009-0.015内壁波纹聚乙烯（PE）

c0.018-0.025内壁光滑的聚氯乙烯(PVC)

d,e0.009-0.011

倒虹吸管（凹陷下水道）计算术语表

进水室-通常是混凝土人孔，主涵洞分支成多个虹吸管。

反转-管道底部内部。

主涵洞，在虹吸管之前和之后发生流动。

虹吸管——在障碍物下方充满压力并流动的一根或多根管道。按照真正的定义，不是虹吸管。真正的虹吸管向上流动，然后又向下流动。这里使用的虹吸管下降然后上升。倒虹吸管（凹陷下水道）计算的错误消息和有效性

初始输入检查。以下消息是由不正确的输入值生成的：

“Need1e-9<D

m

<1e9m”。主涵洞直径必须在这些限制之间。

“需要1e-9<E<1e9m”。从入口室到出口室的高度下降必须在这些限制之间。

“需要1e-9<L

s

<1e9m”。每个虹吸管的长度必须在这些限制之间。

“需要1e-9<L

w

<1e9m”。入口室壁的长度必须在这些限制之间。

主涵洞的坡度必须在这些限制之间。“需要1e-9<主n<1e9”，“需要1e-9<虹吸n<1e9”。

主涵洞和虹吸管的Manningsn值必须在这些限值之间。“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”。如果输入虹吸管直径，它们必须在这些限制之间。“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”。如果输入虹吸流量，流量必须在这些限制之间。运行时错误。在执行一些计算之后可以生成以下消息：

“Need1e-9<Q

m

<1e9m

3

/s”。主涵洞中计算的流量必须在此范围内才能继续计算。“需要虹吸Q>0”。如果计算直径，则会自动计算通过最后一个虹吸管的流量，以便通过所有虹吸管的流量之和等于通过主涵洞的流量。如果用户输入的虹吸流量超过主涵洞的流量，则最后一个虹吸流量将为负，从而产生错误消息。您应该减少虹吸管中的流量，以便最后一个虹吸管中出现正流量。或者，您可以减少涵洞的数量。“虹吸管设计不足”。仅当计算虹吸流量且Q

s

/Q

m

<0.95时才显示。您需