倒虹吸(水头损失)埋深

Inverted Siphon Head Loss & Burial Depth

Estimate the head loss and required burial depth of an inverted siphon from pipe diameter, flow and terrain, for farmland water conservancy and water-supply crossings.

📐 计算公式
倒虹吸水头损失与埋深(本页代码口径,g=9.81 m/s²):沿程损失 hf=λ×(L÷D)×v²÷(2g)、局部损失 hj=Σζ×v²÷(2g)(m,v 管内流速 m/s、D 管径 m、L 管长 m、λ 沿程阻力系数、Σζ 局部损失系数合计);总水头损失=hf+hj;建议最小埋深(进出口水位差)=总水头损失+margin(m,埋深安全裕量)。校验:v、D、L、λ 必填且均须大于 0(D 为分母),Σζ、裕量不得为负、可为 0,否则提示并中止。判据:v 在 1.5–3.0 m/s 为宜,低于 1.5 管内易淤积,高于 3.0 易冲刷并需校核水锤。

沿程损失按 λ = 0.025、内径 D = 1.0 m 计算,局部损失按进出口与弯头合计 Σζ = 1.5 计算;总水头损失再加 0.3 m 安全裕度即为倒虹吸最小埋深。

💡 h_f = λ·L/D·v²/(2g)(λ=0.025、D=1.0 m);h_j = Σζ·v²/(2g)(Σζ=1.5);埋深 = 总损失 + 0.3 m。

Formula & Standard References

Item Formula / Note Source / Standard
Head loss of an inverted siphon Total loss = friction loss plus local losses at inlet, outlet and bends GB 50288-2018, Standard for design of irrigation and drainage engineering
Friction loss h_f = lambda · ( L / D ) · v^2 / ( 2g ) Weisbach J. (1845), Lehrbuch der Ingenieur- und Maschinen-Mechanik
Local loss h_j = zeta · v^2 / ( 2g ), where zeta is the local loss coefficient Classical hydraulics; empirical values for inlet and outlet coefficients
Cover depth and velocity Cover must satisfy anti-float, frost and load requirements; velocity should not be too low to avoid siltation GB 50288-2018, Standard for design of irrigation and drainage engineering
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📚 深度解析:倒虹吸水头损失与埋深

💡 常见使用场景

算例:管内流速 2.0 m/s、管长 50 m(D = 1.0 m、λ = 0.025、Σζ = 1.5)
沿程水头损失 h_f = 0.025 × 50 ÷ 1.0 × 2.0² ÷ 19.62 = 0.2548 m;局部水头损失 h_j = 1.5 × 2.0² ÷ 19.62 = 0.3058 m;总水头损失 = 0.5607 m;建议最小埋深 = 0.5607 + 0.3 = 0.86 m。

❓ 常见问题(FAQ)

局部阻力系数 Σζ = 1.5 包含哪些部件?
通常包含进口(约 0.5)、出口(约 1.0)与弯管、闸阀等,取 1.5 为常规三弯管布置的经验合计值;弯头数量多或设有拦污栅时应加大。
沿程阻力系数 λ 为什么取 0.025?
这是钢管、铸铁管在湍流粗糙区的常见值。PE 管与内衬光滑的管道更低(0.015–0.020),应按实际管材替换。
埋深只由水头损失决定吗?
不是。还需满足冻深、覆土荷载与冲沟冲刷深度要求,水头损失给出的是保证过流所需的最小值,最终埋深取各条件中的最大值。
倒虹吸为什么容易淤积?
管内流速低于不淤流速时泥沙沉积于管底,故倒虹吸管内流速一般要求不低于 1.5 m/s;流速不足时应缩小管径或加大水头。
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